电动执行器原理与维护

中固樓廈中国核工业第五建设有限公司中固樓廈中国核工业第五建设有限公司电动执行机构原理胡正明浙江三门核电检维修项目部Qec 中中国核工业第五建设有限公司中固樓廈中国核工业第五建设有限公司中固樓廈中国核工业第五建设有限公司电动执行机构概述 工作原理及结构 用途中固樓廈中国核工业第五建设有限公司中固樓廈中国核工业第五建设有限公司电动执行机构安装和接线中固樓廈中国核工业第五建设有限公司电动执行机构调试 使用和检维修 故障和排除方法执行机构，又称执行器，是一种自动控制领 域的常用机电一体化设备（器件）,是自动 化仪表的三大组成部分（检测设备、调节设 备和执行设备）中的执行设备。主要是对一 些设侖和装置进行自动操作，控制其开关和 调节，代替人工作业。按动力类空可分为气 动、液动、电动、电液动等几类；按运动形 式可分为直行程、角行程、回转型（多转式） 等几类。由于用电做为动力有其它几类介质 不可比拟的优势，因此电动型近年来发展最中固樓电中国核工业第五建设有限公司快，应用面较广。电动型按不同标准又可分 为：组合式结构、机电一体化结构，电器控 制型、电子控制型、智能控制型（带HART、 FF协议）,数字型、模拟型，手动接触调试 型、红外线遥控调试型等。它是伴随着人们 对控制性能的要求和自动控制技术的发展而 迅猛发展的。早期的工业领域，有许多的控制是手动和半 自动的，在操作中人体直接接触工业设备的 危险部位和危险介质（固*液、气三态的多中国核工业第五建设有限公司Qe: 中SttB种化学物质和辐射物质）,极易造成对人的 伤害，很不安全；设备寿命短、易损坏、维修量大；采用半自动特别是手动控制的控制效率很低、 误差大，生产效率低下。基于以上原因，执行机构逐渐产生并应用于 工业和其它控制领域，减少和避免了人身伤 害和设备损坏，极大的提高了控制精确度和 效率，同时也极大提高了生产效率。今年来 随着电子元器件技术、计算机技术和控制理中（9機證中国核工业第五建设有限公司.电动执行机构概述论的飞速发展，国内外的执行机构都已跨入 智能控制的时代。中国核工业第五建设有限公司gee中BttS.电动执行机构概述LIMITORQUE.天津二通中囚中国核工业第五建设有限公司二.工作廉理及结构(一)电动执行机构目前，电动执行机构主要有：罗托克(ROTORK)、西博斯(SIPOS-SIEMENS Positioner的缩写)、瑞基(RAGA)、奥马(AUMA)、ABB、上仪ROTORK、利 米托克 (LIMITORQUE )等各种电动执行机构。电动执行机构由伺服放大器和执行机构二个 结构上相互独立的整体构成。$执行机构为现场就地安装式结构，在减速器 箱体上装有交流伺服电机和位置发送器。中囚樓證中国核工业第五建设有限公司二.工作廉理及结构（一）电动执行机构减速器上有手动部件、输出轴.机械限位块。 直行程位置发送器与减速器的联接结构如图1所示图I电动执行机构付诧发送器和诚速器的联接示怠国讶中固機2中国核工业第五建设有限公司二.工作原理及结构（一）电动执行机构它们之间的联接和调整是通过杠杆和弹簧来 实现的。当减速器输出轴上下运动是时，杠 杆一端依靠弹簧的拉力紧压在输出轴的端面 上，因而传感器芯棒产生轴向位移，达到改 变位置发送器输出电流大小的目的。传感器 芯棒移动距离而对应的位置反馈电流为 420mA DC （010mA DC）。输出 轴位移 的行程和位置发送器输出电流呈线性关系。 利用杠杆支点距离的不同来改变行程的变化。中国樓廈中国核工业第五建设有限公司二.工作原理及结构（一）电动执行机构机械限位块则按行程不同来进行设置。（二）工作原理直行程电动执行机构是一个用交流伺服电动 机为原动机的位置伺服机构，其系统方块图 如图2所示。图2电动执行机构系统方块图I中国樓g中国核工业第五建设有限公司其中FC伺服放大器SD单相伺服电机WF位置发送器Z减速器DFD电动操作器C调节阀一工作原理二.工作理及结构（二）执行机构中国樓廈中国核工业第五建设有限公司二、工作原理及结构（二）工作原理电动执行机构处于连续调节的控制过程状态： 当输入信号1汙0 （或4mA DC）时，位JL发送 器反馈电流1尸0（或4m A DC）,此时伺服放大器 没有输出电压，交流伺服电动机停转，执行 机构输出轴稳定在预选好的零位。当输入信号10 （或4mA DC）时（接入极 性应与位置反馈电流极性相反）此输入信号 与系统本身的位置反馈电流在伺服放大器的 前置级磁放大器中进行磁势的综合比较，由Qec中sms中国核工业第五建设有限公司中国樓廈中国核工业第五建设有限公司中国樓廈中国核工业第五建设有限公司二.工作廉理及结构（二）工作原理于这两个信号大小不相等且极性相反就有误 差磁势出现，从而使伺服放大器有足够的输 出功率，驱动交流伺服电动机，执行机构输 出轴就朝着减少这个误差磁势的方向运动, 直到输入信号和位置反馈信号两者相等为止,此时输出轴就稳定在与输入信号相对应的位置上。电动执行机构三种控制方式:中囚樓廈中国核工业第五建设有限公司二.工作原理及结构（二）工作原理当电动操作器切换开关放在“自动”位直时, 即处在连续调节控制状态。中囚楂證中国核工业第五建设有限公司当电动操作器切换开关放在“手动”位置时, 即处在手动远方控制状态，操作时只要将旋 转切换开关分别拔到“开力或“关”的位置， 执行机构输出轴就可以上行或下行，在运动 过程中观察电动操作器上的阀位开度表，到 所需控制阀位开度时，立即松开切换开关即 可。二.工作原理及结构（二）工作原理当电动操作器切换开关放置“手动”位直时, 把交流伺服电动机端部旋钮放在“手动”位 置，拉出执行机构上的手轮，摇动手轮就可 以实现手动操作。当不用就地手动操作时， 千万要注意，把交流伺服电机端部的旋钮放 在“自动”位置，并把手轮推进。Qec中sms中国核工业第五建设有限公司电动执行机构可以与变送器，调节器等仪表配套使用，它以电源为动力，接受420mA DC或010mADC信号，将此转换成与输入 信号相对应的直线位移，自动地操纵阀门等 调节机构，完成自动调节任务，或者配用电 动操作器实现远方手动控制，可广泛应用于发电厂、钢铁厂、化工、轻工等工业总门的 调节系统中。La.，执行机构主要应用在以下三大领域：Qec中sms中国核工业第五建设有限公司三、用途1发电厂火电行业应用送风机风门挡板、一次进风风门挡板、二次 进风风门挡板、主风箱风门挡板、燃烧器调 节杆、燃烧器摇摆驱动器、球阀和蝶阀控制、 滑动门等。其它电力行业的阀门执行器应用球阀、叶轮机转速控制、冷凝水再循环、脱 氧机、锅炉给水、再加热恒温控制器及其它 相关阀门应用。；中国樓廈中国核工业第五建设有限公司三.用途模具、食品、医药、包装2. 过程控制 用于化工、石化、 等行业的生产过程控制，按照既定的逻辑指令或电脑程序对阀门、刀具、管道、挡板、 滑槽、平台等进行精确的定位、起停、开合、 回转，利用系统检测出的温度、压力、流量、 尺寸、辐射、亮度、色度、粗糙度、密度等 实时参数对系统进行调整，从而实现间歇、 连续和循环的加工过程的控制。1中国權建中国核工业第五建设有限公司三、用途3. 工业自动化用于较为广泛的航空、航天、军工、机械、 冶金、开采、交通、建材等方面，对各类自 动化设备和系统的运动点（运动部件）进行 各种形式的调节和控制。Qec 中sms中国核工业第五建设有限公司伺服放大器应安装在环境温度为050C： 相对温度85%无腐蚀性气体的环境中。执行机构应安装在环境温度为-25+70C, 相对温度95%无腐蚀性气体环境中，在一 般情况下，执行机构均安装在调节阀的阀体 上，用螺钉坚固，当然也可以安装在其他调 节机构上。安装时应考虑到手动操作及维修 拆装的方便，安装时必须避免所有接合外的松动间隙。限位块作限位用更不可松动和随 便拆装。执行机构的外形及安装方式见图3。中囚楂證中国核工业第五建设有限公司Qb:中ss中国核工业第五建设有限公司执行机构外部接线按图4、5所示连接，仔 细复查。?qK 二:尊少畛冬、亠Y亠.运丄MQec中sms中国核工业第五建设有限公司五. 电动执行机构的调试电动执行机构组成部分在出厂时皆经过调试 但为了保证正常运行和现场实际需要，使用 前应对基本性能作如下检查：1. 按图6接线图接线。OIOmAOC-2OmALX：2K图6执行机构枝脸接线图中囚機廈中国核工业第五建设有限公司五、电动执行机构的调试2. 合上电源开关“1K” ,将电机“把手” 放在手动位置，摇动“手轮”使输出轴的 位豊置于出厂调试好的零位（即输出轴的 下限值）,此时mA表指示值应为零值或 4mA如果不到（或超过）此值可调整（调零）,电位器使其值为OmA或4mA o摇动“手轮”，使输出轴向上移动，mA 表示值应相应地从0变化到10mA ,或从 4mA变化到20mA 如果不到或超过10mA 或20mA，可调节“调满”电位器。中固機2中国核工业第五建设有限公司五.电动执行机构的调试3. 如需要重新调整方法如下： 在机械起始点（或偏离起始点一小位移） 用螺丝刀旋转调零（ZEPO）电位器，使 输出电流为OmA （显示为指示灯由亮至灭 时为零位）。 010mA调整方法：将执行机构开至终端（或手摇）用螺丝刀调节满（ZERO）电 位器至20mA,再上、下开几次，信号调 准即可。j I |中固機廈中国核工业第五建设有限公司五.电动执行机构的调试 420mA调整方法：将执行机构开至终端， 用螺丝刀调节调满（ZERO）电位器至16mA, 再将执行机烏开至i或手摇）零位（起始 点）,调节调零（ZEPO）电位器使0mA变为 4mA ,再将执行机构开至（或手摇）终端。 此时如果显示20mA即可。如果有小误差， 反复上、下几次，信号调准即可。4. 分别操作按钮“2K”“3K”输出轴应随之上下移动。同时位置发送器的输出电流 值和输出轴的行程一一对应。,i fi !1A 4 hi i 1中国檢廈中国核工业第五建设有限公司五.电动执行机构的调试5. 反零位调整方法：按图7所示，将伺服电机、两线掉换。图7據行机构位发内制接线示意图Qec中Bttft中国核工业第五建设有限公司五.电动执行机构的调试按图7所示，将印刷板上、两电位器线 掉换，再按上所述的第4点重复调试方法调 试（如果在调调零，调满时有假零位或超位 现象，可以松开电位器的固定螺钉，电位器 前后移动，将信号调至所要求范围，固定电 位器螺钉）。中四樓廈中国核工业第五建设有限公司六、使用和检维修1. 电动执行机构使用前应认真仔细阅读使用 说明书按规定的检验方法，进行检查和校 验。2. 电动执行机构的减速器应根据现场使用环 境加注合适的润滑油。3. 电动执行机构投入运行前应检查现场电源 电压是否与规定相符。同时按规定的电器 安装接线图检查接线，拆线时，做好标记 并包扎好，接线时，按照拆线的顺序接回 并注意线头编号，各接线端子接线应牢靠。中国樓廈中国核工业第五建设有限公司六、使用和检维修日常故障，可在接线端子上进行相应的检 查调试，对于指令故障，可以在就地短接 指令线查看，反馈故障可以在就地测量反 馈信号。电动阀门接线.端子开拒令开反0光反故瘴NftmROTROKM 35A3 34H 6 742 4322 23534436S1POS53 41 25 619 201 2IS195-6RACA5 3310 II6 742 43436AirNfAII2 1139 40M 3614 1523 24上仪H 39AX、9151612-137 2441 4236 39中国核工业第五建设有限公司Qbi中BAR六、使用和检维修4. 据调节系统的要求，选定输出轴的初始化 零位。执行机构出厂时输出轴的零位皆调 整在机械限位下端处。5. 执行机构和调节机构所有连接的接合处不 可有松动间隙，以保证有良好的调节效果。6. 执行机构输出轴推力应和调节机构（阀门 等）所需推力相适应，防止过载。7. 执行机构各组成部分应根据现场使用条件 定期检查和调整。减速器应定期清洗加油。Qbi中BAR中国核工业第五建设有限公司中国核工业第五建设有限公司六、使用和检维修8凝汽器入口执行器改中停，凝汽器A/B侧 入口执行器以前只有开和关反馈，只给 DCS反馈一个开关量，为了让运行人员能 更深入了解凝汽器入口阀门开关位置， 维修时给该执行器添加一个模拟量反馈功 能。9.循泵出口蝶阀新增15反馈限位改造，先 断电，再添加继电器，依次添加行程开关， 当循泵出口蝶阀达到15 ,行程开关K闭 合，继电器KR线圈得电，电路导通，使（kWii4kiS1中囚權廈中国核工业第五建设有限公司中囚樓廈中国核工业第五建设有限公司六、使用和检维修循泵自动启动，并给DCS传递一个“高电平”信号。（见图8继电器安装接线图）K 15继电省KR播常开融点 24VDC _C图8继电器安装接线图-.-，. :*-”、“：一-八+.：- 1-，”-】一中囚樓恳中国核工业第五建设有限公司电动执行机构的故障及排除方法见下表1：表1故障现彖廉因分析检査方法排除方法执行机构不动 作相线与中线接反用试电笔检査中 线与相线对调敢新接好保陶丝断开目测更换保险管线路断开或各接 点接触不良冃测和用万用表 测量检査各焊点 是否脱焊或乞接 线点、插座等接 触是否良好对脱焊乖新焊好, 对接触不良疫奠 接好或更换可 良零件电机绕细断路或 短路用导线短接同态 继电器的交流输 出两接点,电机 转动.更换电机分相电容器1析路 损坏至换电容续表1故障现象原因分析检查方法排除方法执行机构不 动作固态继电器断 路损坏用导线短接固态继电瀑 的交流输出两接点，电 机转动更换內态继电器放大戏询级故 障依次检介诃级输 出直流电源及元 器件,对损坏无 件更换接通电源后 输出轴就朝 一个方向转 动r 1放人器前级不 调零用力用农量出在无信号 时放大器询级的输出断开输入信号和 反饿俏号里新训 零两条反淡线接 反用刀用农检査反馈电流 的方向更改接线两条放人器输 出线接反用调接闻条线方法更改搖线固态继电器击 穿用断开周态继庖器交流 输出接点方法，或用刀 用衣测虽匹换固态继电摘中国權g中国核工业第五建设有限公司续表1故障现彖原因分析检査方法it除方法执行机构只能向 一个方向转动路输出断路， 固态继电器损坏 或输出电路断线川导线炖接续固态继电 器两交at输出接点 对损坏固态 继电器进行更 换 刘接线断线 亜新接好控制电路一路失 效用力用丧检杳三极管更换损坏的三 极管电机路断线用力用农测虽匝新接好断线执行机构一个力 向正常一个方 向输出无力个同态继业器 软击穿用瞬开固态继电器交流 输出两端子方法断开后电机转动正常出换被断开的 固态继电器电机中线接错目测更換接或执行机构两个方 向输出无力电机分相电容容:降低或软山穿更换电容电机制动器故障打丿|:电机后罩检查.调整或更换制动器零件中国機廈中国核工业第五建设有限公司故障现彖原冈分析检金方仏排除方法执行机构振 荡放大粼不调零出力用衣检前级 输出放大器在无任何外信号 悄况卜亚新调零死区过小调卩放人器灵敏电位器电机制动器失效打开电机后盖检 金摩擦片和弹簧 足否完好电换新的摩擦片或敢新 调整弹簧输出线性不 好或没有输 出信号导电塑料电位器损坏用万用衣S更换新电位器位发线路板【作不止常用万用表检代是 否有信号输出更换损坏的线路板位发变压機不好用万用表检査更换变丿&器远方无法启 动，反懺故 障.指令故 障.1 1 电动门正常,接线错课用力用表检杳虫新捷线控制机柜开关锈死,线 头生锈导致电阳增犬.线头沾水造成短路卜丄 m匕 -II测，用力用农 检谩亜新接线中国機廈中国核工业第五建设有限公司七. 故障及排除方法续表1杳法一器正但位 执动常无必万表査 用用检作馈然虑 屉反依考 不位题要 阀问就 応换板 设尢如解丄 新 仃换 匝用板没比关立、到阀不增力器无 行杆击 执阀翩2中国樓2中国核工业第五建设有限公司续表1故障现象原因分析检査方；人排除方法执彳亍器阀村无输 出手动电动均不能操作1 对能阀门E死或轴 卡死、淆丝、松脱调整阀门或轴套执行器远方/就 地均不动作电机电源接线不正确匝新接线检查手自动离合器是 否1%松动调整手自动离合番执行器的显示面板仃 报警显示按面板提示进行处理执行譽送电就发生跳闸继电器控制板损坏匹换继电器电机线圈烧毁更换电机动正常.电机不能切换丁门动离介器匸寳在动方向尺死拆卸于轮，释放f 山 新裝配好