氣動(dòng)、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類(lèi)：執(zhí)行器在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化中起著十分重要的作用。人們常把它稱為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程控制的手足，因?yàn)樗谧詣?dòng)化控制系統(tǒng)中接受調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)，自動(dòng)的改變調(diào)節(jié)變量，達(dá)到對(duì)被調(diào)參數(shù)（如溫度、壓力、流量、液位等）進(jìn)行調(diào)節(jié)的目的，使生產(chǎn)過(guò)程中按預(yù)定要求正常進(jìn)行。執(zhí)行器的功能：--控制閥門(mén)的開(kāi)關(guān)，保證閥門(mén)正常工作所需的行程；--提供閥門(mén)關(guān)閉時(shí)所需的關(guān)閉力；--具備一定的開(kāi)關(guān)速度，保證使用要求；--與相關(guān)附件聯(lián)合使用，滿足意外故障時(shí)閥門(mén)的理想位置。從應(yīng)用來(lái)分類(lèi)：直行程（LinearActuator）：直行程調(diào)節(jié)閥（口徑一般為15~150mm）的控制。輸出推力：0.5~25KN，行程（10~100mm），行程速度（0.2~2.5mm/s）；角行程（Quaret-turnActuator）：90°轉(zhuǎn)角閥門(mén)（如蝶閥、球閥）和風(fēng)門(mén)擋板的控制。輸出力矩：50~2000Nm（常用力矩：100Nm，250Nm，700Nm，1600Nm，2500Nm，6500Nm）行程90°、120°，行程速度（5~150S）；多轉(zhuǎn)式（Multi-turnActuator）：多回轉(zhuǎn)閥門(mén)（如閘閥）的控制，也是直行程、角行程執(zhí)行器的基礎(chǔ)。輸出力矩：30~2000Nm，行程（0.25~50s），行程速度（1~120r/min）。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受氣動(dòng)控制器或閥門(mén)定位器輸出的氣壓信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的推桿直線位移，以推動(dòng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作。按照結(jié)構(gòu)可分為：?jiǎn)?dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)、氣缸式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分類(lèi)：對(duì)于不同的進(jìn)氣方位可分為：?

氣開(kāi)式（進(jìn)氣打開(kāi)閥門(mén)，失氣彈簧復(fù)位關(guān)閉閥門(mén)）；?

氣關(guān)時(shí)（進(jìn)氣關(guān)閉閥門(mén)，使其彈簧復(fù)位打開(kāi)閥門(mén)）。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要組成部件和功能：減壓閥：降低控制氣源壓力，以適宜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作壓力；過(guò)濾器：濾去壓縮空氣中的水和其他雜質(zhì)，保證進(jìn)入電/氣轉(zhuǎn)換器、定位器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的壓縮空氣的清潔。許多產(chǎn)品是減壓閥和過(guò)濾器一體化設(shè)計(jì)；電/氣轉(zhuǎn)換器：將控制系統(tǒng)的4-20mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成3-15psi（0.2-1kg/cm）的氣壓控制信號(hào)；定位器：是閥位控制的核心部件，對(duì)調(diào)節(jié)閥的閥位進(jìn)行精確控制。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要組成部件和功能：位置變送器：通過(guò)連桿與閥桿的位移同步產(chǎn)生轉(zhuǎn)角移動(dòng)，轉(zhuǎn)換成4~20mA電信號(hào)，線性地反應(yīng)閥門(mén)的開(kāi)度；行程開(kāi)關(guān)：通常安裝在閥門(mén)的全開(kāi)和全關(guān)位置，用以發(fā)出閥門(mén)全開(kāi)或全關(guān)的信號(hào)送到控制系統(tǒng)；為了實(shí)現(xiàn)某些特殊的控制功能，一些執(zhí)行機(jī)構(gòu)上還配備了其他的控制部件，如實(shí)現(xiàn)連鎖功能的電磁閥，實(shí)現(xiàn)保位功能的鎖氣器，加快動(dòng)作速度的氣放大器，失氣時(shí)維持短時(shí)間的儲(chǔ)能罐等等。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)常見(jiàn)故障及產(chǎn)生的原因：調(diào)節(jié)閥不動(dòng)作。故障現(xiàn)象及原因如下：一

無(wú)信號(hào)、無(wú)氣源1、氣源未開(kāi)；2、由于氣源含水在冬季結(jié)冰，導(dǎo)致風(fēng)管堵塞或過(guò)濾器、減壓閥堵塞失靈；3、空壓機(jī)故障；4、氣源總管泄漏。二

有氣源，無(wú)信號(hào)1、調(diào)節(jié)器故障；2、信號(hào)管泄漏；3、定位器波紋管漏氣；三

定位器無(wú)氣源1、過(guò)濾器堵塞；2、減壓閥故障；3、管道泄漏或堵塞。四

定位器有氣源，無(wú)輸出定位器的節(jié)流孔堵塞。五

定位器輸出正常調(diào)節(jié)閥不動(dòng)作1、閥芯脫落；2、閥芯與閥座卡死；3、管道泄漏或堵塞；4、閥座閥芯凍結(jié)或焦塊污物；5、執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧因長(zhǎng)期不用而銹死。調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作不穩(wěn)定。故障現(xiàn)象和原因如下：一

氣源壓力不穩(wěn)定1、壓縮機(jī)容量太小；2、減壓閥故障。二

信號(hào)壓力不穩(wěn)定1、控制系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)（T=RC）不適當(dāng)；2、調(diào)節(jié)器輸出不穩(wěn)定。三

氣源壓力穩(wěn)定，信號(hào)壓力也穩(wěn)定，但調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作仍不穩(wěn)定1、定位器中放大器磨損或臟，耗氣量特別增大時(shí)會(huì)產(chǎn)生輸出振蕩；2、定位器中放大器的噴咀擋板不平行，擋板蓋不住噴咀；3、輸出管、線漏氣；4、膜盒漏氣；5、閥桿摩擦阻力大。調(diào)節(jié)閥振蕩，故障現(xiàn)場(chǎng)和原因分析如下：一

調(diào)節(jié)閥在任何開(kāi)度下都振蕩1、支撐不穩(wěn)；2、附近有振動(dòng)源；3、閥芯與襯套磨損嚴(yán)重；4、膜盒漏氣；5、定位器泄漏；6、定位器輸出與膜盒間管路漏氣；7、盤(pán)根壓得太緊；8、盤(pán)根壓偏；9、閥桿摩擦力大。二

調(diào)節(jié)閥在接近全閉位置時(shí)振蕩1、調(diào)節(jié)閥選大了，常在小開(kāi)度下使用；2、單閥座介質(zhì)流向與關(guān)閉方向相反。調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作遲鈍。遲鈍的現(xiàn)象及原因如下：一

閥桿僅在單方向動(dòng)作時(shí)遲鈍1、氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)中膜片破損泄漏；2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)中“O”型密封泄漏。二

閥桿在往復(fù)動(dòng)作時(shí)均有遲鈍現(xiàn)象1、閥體內(nèi)有粘物堵塞；2、聚四氟乙烯填料變硬或石墨--石棉填料潤(rùn)滑油干燥；3、填料壓得太緊，摩擦阻力增大；4、由于閥桿不直導(dǎo)致摩擦阻力大；5、沒(méi)有定位器的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥也會(huì)導(dǎo)致動(dòng)作遲緩。調(diào)節(jié)閥的泄漏量增大。泄漏的原因如下：一

閥全關(guān)時(shí)泄漏量增大1、閥芯被磨損，內(nèi)漏嚴(yán)重；2、閥未調(diào)好關(guān)不嚴(yán)；二

閥達(dá)不到全閉位置1、介質(zhì)壓差太大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)剛性小，閥關(guān)不嚴(yán)；2、閥內(nèi)有異物；3、襯套燒結(jié)。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電動(dòng)單元組合式儀表中的執(zhí)行單元。它是以單相交流電源為動(dòng)力，接受統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào)，輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)角位移，操縱風(fēng)門(mén)、擋板等機(jī)械機(jī)構(gòu)，可配用各種電動(dòng)操作器完成調(diào)節(jié)系統(tǒng)“手動(dòng)--自動(dòng)”的無(wú)擾動(dòng)切換，及對(duì)被調(diào)對(duì)象的遠(yuǎn)方手動(dòng)操作，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)還設(shè)有電氣限位和機(jī)械限位雙重保護(hù)來(lái)完成自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)。它在電力、冶金、石油化工及鍋爐系統(tǒng)的上水及風(fēng)門(mén)擋板的調(diào)節(jié)等部門(mén)得到廣泛應(yīng)用。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)：電動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)電動(dòng)執(zhí)行器一般由：伺服電機(jī)、控制器、減速機(jī)、輔助部件四部分組成。電機(jī)：電機(jī)是接受伺服放大器或電動(dòng)操作器輸出的開(kāi)關(guān)電源，把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。減速器：減速器上有手動(dòng)部件、輸出軸、機(jī)械限位塊。減速器是將電機(jī)的高轉(zhuǎn)速、小轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩的輸出功率，以帶動(dòng)閥門(mén)機(jī)構(gòu)動(dòng)作?？刂撇课唤邮芎洼敵?—20mA模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)于執(zhí)行器的自動(dòng)控制，包括伺服放大器和位置變送器，新近發(fā)展的智能化技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行器的功能設(shè)定、故障自我診斷、狀態(tài)報(bào)警和記錄、顯示和通訊功能。位置發(fā)送器：位置發(fā)送器是由電源變壓器、差動(dòng)變壓器、印刷電路板等部件組成。當(dāng)減速器輸出軸移動(dòng)時(shí)，凸輪隨之旋轉(zhuǎn)，是壓在凸輪斜面上的差動(dòng)變壓器的鐵芯連桿產(chǎn)生軸向位移，改變鐵芯在差動(dòng)變壓器的鐵芯連桿產(chǎn)生軸向位移，改變鐵芯在差動(dòng)變壓器線圈中的位置，使差動(dòng)變壓器輸出對(duì)應(yīng)位置的電壓轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的直流電流信號(hào)（4~20mA）。伺服放大器：四氟放大器的調(diào)節(jié)原理類(lèi)似于一個(gè)純積分作用的調(diào)節(jié)閥，只要指令型號(hào)與閥位反饋型號(hào)的偏差超過(guò)調(diào)節(jié)不靈敏區(qū)的范圍，伺服放大器就會(huì)一直發(fā)出開(kāi)指令或者關(guān)指令。它接受調(diào)節(jié)儀表的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)（4-20mA）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋信號(hào)，進(jìn)行比較放大后輸出220V交流電驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，連續(xù)調(diào)節(jié)閥位開(kāi)度。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制方式：電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有遠(yuǎn)方遙控調(diào)節(jié)、就地電動(dòng)控制和就地手動(dòng)操作三種控制方式。1.

就地手動(dòng)方式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需就地手動(dòng)操作時(shí)，當(dāng)電動(dòng)操作器切換開(kāi)關(guān)位置“手動(dòng)”位置，把電機(jī)端部旋鈕撥到“手動(dòng)”位置，拉出執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的手輪或波動(dòng)手/自動(dòng)切換把手，搖動(dòng)手輪就可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作。當(dāng)不用就地操作時(shí)，千萬(wàn)要注意，把電動(dòng)端部的旋鈕撥到“自動(dòng)”位置，并把首輪推進(jìn)。2.

就地電動(dòng)方式當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)切換開(kāi)關(guān)放在“就地”位置時(shí)，操作只要將旋轉(zhuǎn)切換開(kāi)關(guān)分別撥到“開(kāi)”或“關(guān)”的位置（或按“開(kāi)”或“關(guān)”按鈕），帶動(dòng)電動(dòng)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸就可以實(shí)現(xiàn)上行或下行動(dòng)作，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中觀察電動(dòng)操作器上的閥位開(kāi)度表，到所需控制閥位開(kāi)度時(shí)，立即松開(kāi)切換開(kāi)關(guān)即可。3.

遠(yuǎn)方控制方式當(dāng)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)器切換放在：“自動(dòng)”或“遠(yuǎn)控”位置時(shí)，即處在自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)，接受DCS或控制器4-20mADC指令信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥位到預(yù)定位置。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)試：調(diào)試步驟：1）檢查執(zhí)行機(jī)構(gòu)外觀完整，信號(hào)匹配；2）完成執(zhí)行機(jī)構(gòu)接線，檢查接線是否正確。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的接線：1.電源線，220V或380V，氣動(dòng)閥門(mén)定位器一般不需要專(zhuān)用電源線；2.模擬信號(hào)：指令信號(hào)4-20mADC，從DCS或PLC至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，反饋型號(hào)4-20mADC，從執(zhí)行機(jī)構(gòu)至DCS或PLC等；3.開(kāi)關(guān)信號(hào)（可選）：全開(kāi)、全關(guān)行程開(kāi)關(guān)信號(hào)，故障信號(hào)等。3）在通風(fēng)前，先手動(dòng)把執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)到中間位置，然后將