電動執(zhí)行機構原理

電動執(zhí)行機構原理浙江三門核電檢維修項目部中國核工業(yè)第五建設有限公司胡正明目錄中國核工業(yè)第五建設有限公司

電動執(zhí)行機構概述一

工作原理及結構二

用途三

電動執(zhí)行機構安裝和接線四

電動執(zhí)行機構調試五

使用和檢維修六

故障和排除方法七一、電動執(zhí)行機構概述執(zhí)行機構，又稱執(zhí)行器，是一種自動控制領域的常用機電一體化設備（器件），是自動化儀表的三大組成部分（檢測設備、調節(jié)設備和執(zhí)行設備）中的執(zhí)行設備。主要是對一些設備和裝置進行自動操作，控制其開關和調節(jié)，代替人工作業(yè)。按動力類型可分為氣動、液動、電動、電液動等幾類；按運動形式可分為直行程、角行程、回轉型（多轉式）等幾類。由于用電做為動力有其它幾類介質不可比擬的優(yōu)勢，因此電動型近年來發(fā)展最中國核工業(yè)第五建設有限公司9/24/2023一、電動執(zhí)行機構概述快，應用面較廣。電動型按不同標準又可分為：組合式結構、機電一體化結構，電器控制型、電子控制型、智能控制型（帶HART、FF協(xié)議），數(shù)字型、模擬型，手動接觸調試型、紅外線遙控調試型等。它是伴隨著人們對控制性能的要求和自動控制技術的發(fā)展而迅猛發(fā)展的。早期的工業(yè)領域，有許多的控制是手動和半自動的，在操作中人體直接接觸工業(yè)設備的危險部位和危險介質（固、液、氣三態(tài)的多中國核工業(yè)第五建設有限公司9/24/2023一、電動執(zhí)行機構概述種化學物質和輻射物質），極易造成對人的傷害，很不安全；設備壽命短、易損壞、維修量大；采用半自動特別是手動控制的控制效率很低、誤差大，生產(chǎn)效率低下?；谝陨显颍瑘?zhí)行機構逐漸產(chǎn)生并應用于工業(yè)和其它控制領域，減少和避免了人身傷害和設備損壞，極大的提高了控制精確度和效率，同時也極大提高了生產(chǎn)效率。今年來隨著電子元器件技術、計算機技術和控制理中國核工業(yè)第五建設有限公司9/24/2023一、電動執(zhí)行機構概述論的飛速發(fā)展，國內外的執(zhí)行機構都已跨入智能控制的時代。中國核工業(yè)第五建設有限公司ROTORK

9/24/2023一、電動執(zhí)行機構概述LIMITORQUE、天津二通中國核工業(yè)第五建設有限公司9/24/2023二、工作原理及結構（一）電動執(zhí)行機構目前，電動執(zhí)行機構主要有：羅托克（ROTORK）、西博斯（SIPOS-SIEMENSPositioner的縮寫）、瑞基(RAGA)、奧馬（AUMA）、ABB、上儀ROTORK、利米托克（LIMITORQUE）等各種電動執(zhí)行機構。電動執(zhí)行機構由伺服放大器和執(zhí)行機構二個結構上相互獨立的整體構成。執(zhí)行機構為現(xiàn)場就地安裝式結構，在減速器箱體上裝有交流伺服電機和位置發(fā)送器。中國核工業(yè)第五建設有限公司9/24/2023二、工作原理及結構（一）電動執(zhí)行機構減速器上有手動部件、輸出軸、機械限位塊。直行程位置發(fā)送器與減速器的聯(lián)接結構如圖1所示中國核工業(yè)第五建設有限公司圖1電動執(zhí)行機構位置發(fā)送器和減速器的聯(lián)接示意圖置9/24/2023二、工作原理及結構（一）電動執(zhí)行機構它們之間的聯(lián)接和調整是通過杠桿和彈簧來實現(xiàn)的。當減速器輸出軸上下運動是時，杠桿一端依靠彈簧的拉力緊壓在輸出軸的端面上，因而傳感器芯棒產(chǎn)生軸向位移，達到改變位置發(fā)送器輸出電流大小的目的。傳感器芯棒移動距離而對應的位置反饋電流為4~20mADC（0~10mADC）。輸出軸位移的行程和位置發(fā)送器輸出電流呈線性關系。利用杠桿支點距離的不同來改變行程的變化。中國核工業(yè)第五建設有限公司9/24/2023二、工作原理及結構（一）電動執(zhí)行機構機械限位塊則按行程不同來進行設置。（二）工作原理直行程電動執(zhí)行機構是一個用交流伺服電動機為原動機的位置伺服機構，其系統(tǒng)方塊圖如圖2所示。中國核工業(yè)第五建設有限公司圖2電動執(zhí)行機構系統(tǒng)方塊圖9/24/2023二、工作原理及結構（二）工作原理其中FC伺服放大器SD單相伺服電機WF位置發(fā)送器

執(zhí)行機構Z減速器DFD電動操作器C調節(jié)閥中國核工業(yè)第五建設有限公司9/24/2023二、工作原理及結構（二）工作原理電動執(zhí)行機構處于連續(xù)調節(jié)的控制過程狀態(tài)：當輸入信號Ii=0（或4mADC）時,位置發(fā)送器反饋電流If=0(或4mADC)

,此時伺服放大器沒有輸出電壓，交流伺服電動機停轉，執(zhí)行機構輸出軸穩(wěn)定在預選好的零位。當輸入信號Ii>0（或4mADC）時（接入極性應與位置反饋電流極性相反）此輸入信號與系統(tǒng)本身的位置反饋電流在伺服放大器的前置級磁放大器中進行磁勢的綜合比較，由

中國核工業(yè)第五建設有限公司9/24/2023二、工作原理及結構（二）工作原理于這兩個信號大小不相等且極性相反就有誤差磁勢出現(xiàn)，從而使伺服放大器有足夠的輸出功率，驅動交流伺服電動機，執(zhí)行機構輸出軸就朝著減少這個誤差磁勢的方向運動，直到輸入信號和位置反饋信號兩者相等為止，此時輸出軸就穩(wěn)定在與輸入信號相對應的位置上。電動執(zhí)行機構三種控制方式：中國核工業(yè)第五建設有限公司9/24/2023二、工作原理及結構（二）工作原理當電動操作器切換開關放在“自動”位置時，即處在連續(xù)調節(jié)控制狀態(tài)。當電動操作器切換開關放在“手動”位置時，即處在手動遠方控制狀態(tài)，操作時只要將旋轉切換開關分別拔到“開”或“關”的位置，執(zhí)行機構輸出軸就可以上行或下行，在運動過程中觀察電動操作器上的閥位開度表，到所需控制閥位開度時，立即松開切換開關即可。中國核工業(yè)第五建設有限公司9/24/2023二、工作原理及結構（二）工作原理當電動操作器切換開關放置“手動”位置時，把交流伺服電動機端部旋鈕放在“手動”位置，拉出執(zhí)行機構上的手輪，搖動手輪就可以實現(xiàn)手動操作。當不用就地手動操作時，千萬要注意，把交流伺服電機端部的旋鈕放在“自動”位置，并把手輪推進。中國核工業(yè)第五建設有限公司9/24/2023三、用途電動執(zhí)行機構可以與變送器，調節(jié)器等儀表配套使用，它以電源為動力，接受4~20mADC或0~10mADC信號，將此轉換成與輸入信號相對應的直線位移，自動地操縱閥門等調節(jié)機構，完成自動調節(jié)任務，或者配用電動操作器實現(xiàn)遠方手動控制，可廣泛應用于發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工、輕工等工業(yè)總門的調節(jié)系統(tǒng)中。執(zhí)行機構主要應用在以下三大領域：中國核工業(yè)第五建設有限公司9/24/2023三、用途1．發(fā)電廠火電行業(yè)應用送風機風門擋板、一次進風風門擋板、二次進風風門擋板、主風箱風門擋板、燃燒器調節(jié)桿、燃燒器搖擺驅動器、球閥和蝶閥控制、滑動門等。其它電力行業(yè)的閥門執(zhí)行器應用球閥、葉輪機轉速控制、冷凝水再循環(huán)、脫氧機、鍋爐給水、再加熱恒溫控制器及其它相關閥門應用。中國核工業(yè)第五建設有限公司9/24/2023三、用途2．過程控制用于化工、石化、模具、食品、醫(yī)藥、包裝等行業(yè)的生產(chǎn)過程控制，按照既定的邏輯指令或電腦程序對閥門、刀具、管道、擋板、滑槽、平臺等進行精確的定位、起停、開合、回轉，利用系統(tǒng)檢測出的溫度、壓力、流量、尺寸、輻射、亮度、色度、粗糙度、密度等實時參數(shù)對系統(tǒng)進行調整，從而實現(xiàn)間歇、連續(xù)和循環(huán)的加工過程的控制。中國核工業(yè)第五建設有限公司9/24/2023三、用途3．工業(yè)自動化用于較為廣泛的航空、航天、軍工、機械、冶金、開采、交通、建材等方面，對各類自動化設備和系統(tǒng)的運動點（運動部件）進行各種形式的調節(jié)和控制。中國核工業(yè)第五建設有限公司9/24/2023四、電動執(zhí)行機構的安裝和接線伺服放大器應安裝在環(huán)境溫度為0~50℃：相對溫度≤85%無腐蝕性氣體的環(huán)境中。執(zhí)行機構應安裝在環(huán)境溫度為-25~+70℃，相對溫度≤95%無腐蝕性氣體環(huán)境中，在一般情況下，執(zhí)行機構均安裝在調節(jié)閥的閥體上，用螺釘堅固，當然也可以安裝在其他調節(jié)機構上。安裝時應考慮到手動操作及維修拆裝的方便，安裝時必須避免所有接合外的松動間隙。限位塊作限位用更不可松動和隨便拆裝。執(zhí)行機構的外形及安裝方式見圖3。中國核工業(yè)第五建設有限公司9/24/2023四、電動執(zhí)行機構的安裝和接線中國核工業(yè)第五建設有限公司圖3外形及安裝方式9/24/2023四、電動執(zhí)行機構的安裝和接線中國核工業(yè)第五建設有限公司執(zhí)行機構外部接線按圖4、5所示連接，仔細復查。圖4伺服放大器、電動操作器、執(zhí)行機構接線圖9/24/2023四、電動執(zhí)行機構的安裝和接線中國核工業(yè)第五建設有限公司圖5無操作器接線圖9/24/2023五、電動執(zhí)行機構的調試中國核工業(yè)第五建設有限公司電動執(zhí)行機構組成部分在出廠時皆經(jīng)過調試，但為了保證正常運行和現(xiàn)場實際需要，使用前應對基本性能作如下檢查：按圖6接線圖接線。圖6執(zhí)行機構校驗接線圖9/24/2023五、電動執(zhí)行機構的調試中國核工業(yè)第五建設有限公司合上電源開關“1K”，將電機“把手”放在手動位置，搖動“手輪”使輸出軸的位置置于出廠調試好的零位（即輸出軸的下限值），此時mA表指示值應為零值或4mA如果不到（或超過）此值可調整（調零），電位器使其值為0mA或4mA。搖動“手輪”，使輸出軸向上移動，mA表示值應相應地從0變化到10mA，或從4mA變化到20mA如果不到或超過10mA或20mA，可調節(jié)“調滿”電位器。9/24/2023五、電動執(zhí)行機構的調試中國核工業(yè)第五建設有限公司如需要重新調整方法如下：在機械起始點（或偏離起始點一小位移）用螺絲刀旋轉調零（ZEPO）電位器，使輸出電流為0mA（顯示為指示燈由亮至滅時為零位）。0~10mA調整方法：將執(zhí)行機構開至終端（或手搖）用螺絲刀調節(jié)滿（ZERO）電位器至20mA，再上、下開幾次，信號調準即可。9/24/2023五、電動執(zhí)行機構的調試中國核工業(yè)第五建設有限公司4~20mA調整方法：將執(zhí)行機構開至終端，用螺絲刀調節(jié)調滿（ZERO）電位器至16mA，再將執(zhí)行機構開至（或手搖）零位（起始點），調節(jié)調零（ZEPO）電位器使0mA變?yōu)?mA，再將執(zhí)行機構開至（或手搖）終端。此時如果顯示20mA即可。如果有小誤差，反復上、下幾次，信號調準即可。5.分別操作按鈕“2K”“3K”輸出軸應隨之上下移動。同時位置發(fā)送器的輸出電流值和輸出軸的行程一一對應。9/24/2023五、電動執(zhí)行機構的調試中國核工業(yè)第五建設有限公司反零位調整方法：按圖7所示,將伺服電機①、②兩線掉換。圖7執(zhí)行機構位發(fā)內部接線示意圖9/24/2023五、電動執(zhí)行機構的調試中國核工業(yè)第五建設有限公司按圖7所示，將印刷板上①、③兩電位器線掉換，再按上所述的第4點重復調試方法調試（如果在調調零，調滿時有假零位或超位現(xiàn)象，可以松開電位器的固定螺釘，電位器前后移動，將信號調至所要求范圍，固定電位器螺釘）。9/24/2023六、使用和檢維修中國核工業(yè)第五建設有限公司電動執(zhí)行機構使用前應認真仔細閱讀使用說明書按規(guī)定的檢驗方法，進行檢查和校驗。電動執(zhí)行機構的減速器應根據(jù)現(xiàn)場使用環(huán)境加注合適的潤滑油。電動執(zhí)行機構投入運行前應檢查現(xiàn)場電源電壓是否與規(guī)定相符。同時按規(guī)定的電器安裝接線圖檢查接線，拆線時，做好標記并包扎好，接線時，按照拆線的順序接回并注意線頭編號，各接線端子接線應牢靠。9/24/2023六、使用和檢維修中國核工業(yè)第五建設有限公司日常故障，可在接線端子上進行相應的檢查調試，對于指令故障，可以在就地短接指令線查看，反饋故障可以在就地測量反饋信號。

電動閥門接線端子

開指令關指令開反饋關反饋故障閥位短接ROTROK343533348967424322235—344—36SIPOS3534125619201218—193--6RAGA53553310116742435—344—36AUMA3112113940353614152324上儀3739383915—1612--136—728--29414236399/24/2023六、使用和檢維修中國核工業(yè)第五建設有限公司4.據(jù)調節(jié)系統(tǒng)的要求，選定輸出軸的初始化零位。執(zhí)行機構出廠時輸出軸的零位皆調整在機械限位下端處。5.執(zhí)行機構和調節(jié)機構所有連接的接合處不可有松動間隙，以保證有良好的調節(jié)效果。6.執(zhí)行機構輸出軸推力應和調節(jié)機構（閥門等）所需推力相適應，防止過載。7.執(zhí)行機構各組成部分應根據(jù)現(xiàn)場使用條件定期檢查和調整。減速器應定期清洗加油。9/24/2023六、使用和檢維修中國核工業(yè)第五建設有限公司8.凝汽器入口執(zhí)行器改中停，凝汽器A/B側入口執(zhí)行器以前只有開和關反饋，只給DCS反饋一個開關量，為了讓運行人員能更深入了解凝汽器入口閥門開關位置，維修時給該執(zhí)行器添加一個模擬量反饋功能。9.循泵出口蝶閥新增15°反饋限位改造，先斷電，再添加繼電器，依次添加行程開關，當循泵出口蝶閥達到15°，行程開關K閉合，繼電器KR線圈得電，電路導通，使9/24/2023六、使用和檢維修中國核工業(yè)第五建設有限公司循泵自動啟動，并給DCS傳遞一個“高電平”信號。(見圖8繼電器安裝接線圖)圖8繼電器安裝接線圖9/24/2023七、故障及排除方法中國核工業(yè)第五建設有限公司電動執(zhí)行機構的故障及排除方法見下表1：表1故障現(xiàn)象原因分析檢查方法排除方法執(zhí)行機構不動作相線與中線接反用試電筆檢查中線與相線對調重新接好保險絲斷開目測更換保險管線路斷開或各接點接觸不良目測和用萬用表測量檢查各焊點是否脫焊或各接線點、插座等接觸是否良好對脫焊重新焊好，對接觸不良要重新接好或更換不良零件電機繞組斷路或短路用導線短接固態(tài)繼電器的交流輸出兩接點，電機轉動。更換電機分相電容器斷路損壞更換電容9/24/2023七、故障及排除方法中國核工業(yè)第五建設有限公司續(xù)表1故障現(xiàn)象原因分析檢查方法排除方法執(zhí)行機構不動作固態(tài)繼電器斷路損壞用導線短接固態(tài)繼電器的交流輸出兩接點，電機轉動更換固態(tài)繼電器放大器前級故障依次檢查前級輸出直流電源及元器件，對損壞無件更換接通電源后輸出軸就朝一個方向轉動放大器前級不調零用萬用表量出在無信號時放大器前級的輸出斷開輸入信號和反饋信號重新調零兩條反饋線接反用萬用表檢查反饋電流的方向更改接線兩條放大器輸出線接反用調接兩條線方法更改接線固態(tài)繼電器擊穿用斷開固態(tài)繼電器交流輸出接點方法，或用萬用表測量更換固態(tài)繼電器9/24/2023七、故障及排除方法中國核工業(yè)第五建設有限公司續(xù)表1故障現(xiàn)象原因分析檢查方法排除方法執(zhí)行機構只能向一個方向轉動一路輸出斷路，固態(tài)繼電器損壞或輸出電路斷線用導線短接續(xù)固態(tài)繼電器兩交流輸出接點①對損壞固態(tài)繼電器進行更換②對接線斷線重新接好控制電路一路失效用萬用表檢查三極管更換損壞的三極管電機一路斷線用萬用表測量重新接好斷線執(zhí)行機構一個方向正常，一個方向輸出無力一個固態(tài)繼電器軟擊穿用斷開固態(tài)繼電器交流輸出兩端子方法斷開后電機轉動正常更換被斷開的固態(tài)繼電器電機中線接錯目測更換接線執(zhí)行機構兩個方向輸出無力電機分相電容容量降低或軟擊穿更換電容電機制動器故障打開電機后罩檢查調整或更換制動器零件9/24/2023七、故障及排除方法中國核工業(yè)第五建設有限公司續(xù)表1故障現(xiàn)象原因分析檢查方法排除方法執(zhí)行機構振蕩放大器不調零用萬用表檢前級輸出放大器在無任何外信號情況下重新調零死區(qū)過小調節(jié)放大器靈敏電位器電機制動器失效打開電機后蓋檢查摩擦片和彈簧是否完好更換新的摩擦片或重新調整彈簧輸出線性不好或沒有輸