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進口執(zhí)行器基礎(chǔ)知識

作者：得銳自動化：OMAL全國指定授權(quán)總代理發(fā)表時間：2019-05-06 14:13:36瀏覽量：2357【小中大】

本文將從“進口電動執(zhí)行器應(yīng)用和分類、進口氣動執(zhí)行器、進口電動執(zhí)行器、執(zhí)行器調(diào)試、執(zhí)行器的性能指標(biāo)和選型”五個方面去給大家講解進口執(zhí)行器的基礎(chǔ)知識。

一、電動執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)用和分類

進口執(zhí)行器在現(xiàn)代生產(chǎn)過程自動化中起著十分重要的作用。人們常把它稱為實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制的手足，因為它在自動化控制系統(tǒng)中接受調(diào)節(jié)器的控制信號，自動的改變調(diào)節(jié)變量，達到對被調(diào)參數(shù)(如溫度、壓力、流量、液位等)進行調(diào)節(jié)的目的，使生產(chǎn)過程按預(yù)定要求正常進行。

進口執(zhí)行器的功能:

-控制閥門的開關(guān)，保證閥門正常工作所需的行程-提供閥門關(guān)閉時所需的關(guān)閉力
-具備一定的開關(guān)速度，保證使用要求
-與相關(guān)附件聯(lián)合使用，滿足意外故障時閥門的理想位置(故障時閥門打開，或關(guān)閉，或即時原位鎖定)

從應(yīng)用來分類

直行程( Linear Actuator ):

直行程調(diào)節(jié)閥(口徑- -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( Quarter-turn Actuator ):

90度轉(zhuǎn)角閥門(如蝶閥、球閥)和風(fēng)門擋板的控制。輸出力矩: 50- -20000Nm (常用力矩: 100Nm , 250Nm700Nm , 1600Nm，2500Nm , 4000Nm , 6500Nm )行程:909、120%;行程速度 ( 5- 150S )。

多轉(zhuǎn)式( Multi-turn Actuator) :

多回轉(zhuǎn)閥門(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)。

二、進口氣動執(zhí)行器

氣動執(zhí)行機構(gòu)接受氣動控制器或閥門定位器輸出的氣壓信號，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的推桿直線位移，以推動調(diào)節(jié)閥動作。

按照結(jié)構(gòu)可分:

1.氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)
2.氣缸式執(zhí)行機構(gòu)

氣動執(zhí)行機構(gòu)分類

對于不同的進氣方向又分為:

氣開式(進氣打開閥門失氣彈簧復(fù)位關(guān)閉閥門）
氣關(guān)式(進氣關(guān)閉閥門失氣彈簧復(fù)位打開閥門）

氣動執(zhí)行機構(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)行機構(gòu)的工作壓力;
過濾器:濾去壓縮空氣中的水和其他雜質(zhì)，保證進入電/氣轉(zhuǎn)換器、定位器以及執(zhí)行機構(gòu)的壓縮空氣的清潔。許多產(chǎn)品是減壓閥和過濾器一體化設(shè)計;
電/氣轉(zhuǎn)換器:將控制系統(tǒng)來的4 -20mA電流信號轉(zhuǎn)換成3-15psi (0.2 -kg/cm)的氣壓控制信號;
定位器:是閥位控制的核心部件，對調(diào)節(jié)閥的閥位進行精確控制;

1.位置變送器:通過連桿與閥桿的位移同步產(chǎn)生轉(zhuǎn)角移動，轉(zhuǎn)換成4--2omA電信號，線性地反映閥門的開度;

2.行程開關(guān):通常安裝在閥門的全開和全關(guān)位置，用以發(fā)出閥門]全開和全關(guān)的信號送到控制系統(tǒng)；

3.為了實現(xiàn)某些特殊的控制功能，一些執(zhí)行機構(gòu)上還配備了其他的控制部件，如實現(xiàn)聯(lián)鎖功能的電磁閥，實現(xiàn)保位功能的鎖氣器，加快動作速度的氣放大器，失氣時維持短時操作的儲能罐等等。

閥門定位器

閥門定位器是氣動執(zhí)行機構(gòu)控制的核心部件，有氣動閥門定位和智能閥門定位器

動閥門定位器都是利用力平衡原理進行調(diào)節(jié)的，缺點是調(diào)節(jié)困難，線性差，靈敏度差，故障率高，不具有“三段保護”功能

智能型閥門定位器的工作原理與傳統(tǒng)定位器完全不同。采用微處理器對給定值和位置反饋進行比較。如果微處理器檢測到偏差它就用一個五步開關(guān)程序來控制壓電閥，壓電閥進而調(diào)節(jié)進入執(zhí)行機構(gòu)氣室的空氣流量，將控制指令轉(zhuǎn)換為氣動位移增量。

進口氣動執(zhí)行器常見故障及產(chǎn)生的原因

(一)調(diào)節(jié)閥不動作。故障現(xiàn)象及原因如下:

1.無信號、無氣源
①氣源未開，②由于氣源含水在冬季結(jié)冰，導(dǎo)致風(fēng)管堵塞或過濾器、減壓閥堵塞失靈，③空壓機故障;④氣源總管泄漏。

2.有氣源，無信號

①調(diào)節(jié)器故障，②信號管泄漏;③定位器波紋管漏氣;

3.定位器無氣源

①過濾器堵塞;②減壓閥故障;③管道泄漏或堵塞。

4.定位器有氣源，無輸出
定位器的節(jié)流孔堵塞。

5.定位器輸出正常調(diào)節(jié)閥不動作

①閥芯脫落，②閥芯與閥座卡死;③閥桿彎曲或折斷;④閥座閥芯凍結(jié)或焦塊污物;⑤執(zhí)行機構(gòu)彈簧因長期不用而銹死。

(二)調(diào)節(jié)閥的動作不穩(wěn)定。故障現(xiàn)象和原因如下:

1.氣源壓力不穩(wěn)定

①壓縮機容量太小;②減壓閥故障。

2.信號壓力不穩(wěn)定

①控制系統(tǒng)的時間常數(shù)(T=RC)不適當(dāng);②調(diào)節(jié)器輸出不穩(wěn)定。

3.氣源壓力穩(wěn)定，信號壓力也穩(wěn)定，但調(diào)節(jié)閥的動作仍不穩(wěn)定

①定位器中放大器磨損或臟，耗氣量特別增大時會產(chǎn)生輸出震蕩;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。

(三)調(diào)節(jié)閥振蕩，故障現(xiàn)象和原因如下:

1.調(diào)節(jié)閥在任何開度下都振蕩

①支撐不穩(wěn);②附近有振動源;③閥芯與襯套磨損嚴(yán)重;④膜盒漏氣;_⑤定位器漏氣;⑥定位器輸出與膜盒間管路漏氣;⑦盤根壓得太緊;⑧盤根壓偏;⑨閥桿摩擦力太大。

2.調(diào)節(jié)閥在接近全閉位置時振蕩

①調(diào)節(jié)閥選大了，常在小開度下使用;②單座閥介質(zhì)流向與關(guān)閉方向相反。

(四)調(diào)節(jié)閥的動作遲鈍。遲鈍的現(xiàn)象及原因如下:

1.閥桿僅在單方向動作時遲鈍

①氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)中膜片破損泄漏;②執(zhí)行機構(gòu)中 “0”型密封泄漏。

2.閥桿在往復(fù)動作時均有遲鈍現(xiàn)象
①閥體內(nèi)有粘物堵塞;
②聚四氟乙烯填料變質(zhì)硬化或石墨一石棉填料潤滑油干燥;
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沒有定位器的氣動調(diào)節(jié)閥也會導(dǎo)致動作遲

(五)調(diào)節(jié)閥的泄漏量增大。泄漏的原因下:

1.閥全關(guān)時泄漏量大

①閥芯被磨損，內(nèi)漏嚴(yán)重，②閥未調(diào)好關(guān)不嚴(yán)。

2.閥達不到全閉位置

①介質(zhì)壓差太大，執(zhí)行機構(gòu)剛性小，閥關(guān)不嚴(yán);

②閥內(nèi)有異物;③襯套燒結(jié)。

三、進口電動執(zhí)行器

電動執(zhí)行機構(gòu)是電動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力，接受統(tǒng)一-的標(biāo)準(zhǔn)直流信號，輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)角位移，操縱風(fēng)門、擋板等調(diào)節(jié)機構(gòu)，可配用各種電動操作器完成調(diào)節(jié)系統(tǒng)“手動一自動”的無擾動切換，及對被調(diào)對象的遠(yuǎn)方手動操作，電動執(zhí)行機構(gòu)還設(shè)有電氣限位和機械限位雙重保護來完成自動調(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)門擋板的調(diào)節(jié)等部門得到廣泛應(yīng)用。

進口電動執(zhí)行器結(jié)構(gòu)

電動執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)電動執(zhí)行器一般由

1.伺服電機
2.控制器
3.減速機
4.輔助部件
四部分組成。

電機

電機是接受伺服放大器或電動操作器輸出的開關(guān)電源，把電能轉(zhuǎn)化為機械能，從而驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作。

減速器

減速器上有手動部件、輸出軸、機械限位塊。減速器是將電機的高轉(zhuǎn)速、小轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩的輸出功率，以帶動閥門]機構(gòu)動作。機座上有兩塊剎車片，可使輸出軸的轉(zhuǎn)角限制在90°范圍內(nèi)以保證不損壞調(diào)節(jié)機構(gòu)及有關(guān)連桿。

控制部分接受和輸出4- 20mA模擬信號和數(shù)字信號實現(xiàn)對于執(zhí)行器的自動控制，包括伺服放大器和位置發(fā)送器，新近發(fā)展的智能化技術(shù)還可以實現(xiàn)對執(zhí)行器的功能設(shè)定、故障自診斷、狀態(tài)報警和紀(jì)錄、顯示和通訊功能。

位置發(fā)送器

位置發(fā)送器由電源變壓器、差動變壓器、印刷電路板等部件組成。當(dāng)減速器輸出軸移動時，凸輪隨之旋轉(zhuǎn)，是壓在凸輪斜面上的差動變壓器的鐵芯連桿產(chǎn)生軸向位移，改變鐵芯在差動變壓器線圈中的位置，使差動變壓器輸出對應(yīng)位置的電壓轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的直流電流信號(4~20mA)

減速器輸出軸的轉(zhuǎn)角位移與位置發(fā)送器的輸出電流呈線性關(guān)系。

伺服放大器

伺服放大器的調(diào)節(jié)原理類似于一個純積分作用的調(diào)節(jié)器，只要指令信號與閥位反饋信號的偏差超過調(diào)節(jié)不靈敏區(qū)的范圍，伺服放大器就會一直發(fā)出開指令或者關(guān)指令。它接受調(diào)節(jié)儀表的標(biāo)準(zhǔn)信號(4-20mA) 和執(zhí)行機構(gòu)的反饋信號，進行比較放大后輸出220V交流電驅(qū)動伺服電動機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，連續(xù)調(diào)節(jié)閥位開度。實現(xiàn)各種工藝過程參數(shù)自動調(diào)節(jié)。

電動執(zhí)行機構(gòu)工作原理

來自調(diào)節(jié)器的電流信號li (4-20mA) 作為伺服放大器的輸入，與閥的位置反饋信號If進行比較，當(dāng)輸入信號和反饋信號比較值不等于零時，其差值經(jīng)伺服放大器放大后，控制兩相伺服電機按相應(yīng)的方向轉(zhuǎn)動，再經(jīng)減速器減速后使輸出軸產(chǎn)生位移;同時，輸出軸位移又經(jīng)位置發(fā)送器轉(zhuǎn)換成閥的反饋信號|If;當(dāng)饋信號與輸入信號相等時，伺服放大器無輸出，電機不轉(zhuǎn)動，執(zhí)行機構(gòu)就穩(wěn)定在與輸入信號相應(yīng)的位置上。電動執(zhí)行機構(gòu)的輸出軸位移和輸入信號成線性關(guān)系。

電動執(zhí)行機構(gòu)控制方式

電動執(zhí)行機構(gòu)有遠(yuǎn)方遙控調(diào)節(jié)、就地電動控制和就地手動操作三種控制方式。

1、就地手動方式

電動執(zhí)行機構(gòu)需就地手動操作時，當(dāng)電動操作器切換開關(guān)放置“手動”位置，把電機端部旋鈕撥到“手動”位置，拉出執(zhí)行機構(gòu)上的手輪或撥動手\自動切換把手，搖動手輪就可以實現(xiàn)手動操作。當(dāng)不用就地操作時，千萬要注意，把電機端部的旋鈕撥到“自動”位置.并把手輪推進。

2、就地電動方式

當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)切換開關(guān)放在“就地”位置時，操作時只要將旋轉(zhuǎn)切換開關(guān)分別拔到“開”或“關(guān)”的位置(或按“開”或“關(guān)”按鈕) ,帶動電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，執(zhí)行機構(gòu)輸出軸就可以實現(xiàn).上行或下行動作，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(guān)即可。

3、遠(yuǎn)方遙控方式

當(dāng)電動操作器切換開關(guān)放在“自動”或“遠(yuǎn)控”位置時，即處在自動調(diào)節(jié)狀態(tài)，接受DCS或控制器4-20mA DC指令信號，自動調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)閥位到預(yù)定位置。

故障及排除辦法

--電動執(zhí)行機構(gòu)的故障及排除辦法見下表1

故障現(xiàn)象	原因分析	檢查方法	排除方法
執(zhí)行機構(gòu)不動作	相線與中線接反	用試電筆檢查中線與相線	對調(diào)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(dǎo)線短接接固態(tài)繼電器的交流輸出兩接點，電機轉(zhuǎn)動	更換電機
	分相電容器斷路損壞		更換電容

故障現(xiàn)象	原因分析	檢查方法	排除方法
執(zhí)行機構(gòu)不動作	固態(tài)繼電器斷路損壞	用導(dǎo)線短接固態(tài)繼電器的交流輸出兩接點，電機轉(zhuǎn)動	更換固態(tài)繼電器
執(zhí)行機構(gòu)不動作	放大器前級故障	用導(dǎo)線短接固態(tài)繼電器的交流輸出兩接點，電機轉(zhuǎn)動	依次檢查前級輸出直流電源及元器件，對損壞元件更換
接通電源后輸出軸就朝一個方向轉(zhuǎn)動	放大器前級不凋零	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(diào)零
	兩條反饋線接反	用萬用表檢查反饋電流的方向	更改線路
	兩條放大器輸出線接反	用調(diào)接兩條線方法	更改線路
	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

故障現(xiàn)象	原因分析	檢查方法	排除方法
執(zhí)行機構(gòu)	一路輸出斷路，固態(tài)繼電器損壞，或輸出電路斷線	用導(dǎo)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(gòu)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(zhuǎn)動正常	更換被斷開的固態(tài)繼電器
執(zhí)行機構(gòu)一個方向正常，一個方向輸出無力	電機中線接錯	目測	更換線路
執(zhí)行機構(gòu)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
執(zhí)行機構(gòu)兩個方向輸出無力	電機制動器故障	打開電機后罩檢查	調(diào)整或更換制動器零件

故障現(xiàn)象	原因分析	檢查方法	排除方法
執(zhí)行器動作正常，但無閥門位反饋	測量閥門反饋回路僅有4-6mA左右	用萬用表檢查	重新設(shè)定，不起作用，更改閥位反饋板，如果問題依然沒有解決就要考慮更換主板
執(zhí)行器動作正常，但無閥門位反饋	檢查計數(shù)器圓形磁鋼壞或者計數(shù)器板壞		更換計數(shù)器
閥門關(guān)不到位	電動閥門閥桿卡塞，電動頭的輸出力矩不夠大		增大電動頭的輸出力矩
執(zhí)行器閥桿無輸出	檢查手動是否可以操作，如果手自動離合器卡死在手動位置，電機只會空轉(zhuǎn)		調(diào)整手自動離合器
執(zhí)行器閥桿無輸出	檢查電機是否轉(zhuǎn)動，如果電機可以轉(zhuǎn)動，并且已在自動位置，說明指令信號已經(jīng)到達閥門，可能閥桿斷裂		更換閥桿

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故障現(xiàn)象	原因分析	檢查方法	排除方法
執(zhí)行器閥桿無輸出	手動電動均不能操作，可能閥門卡死或軸套卡死、滑絲、松脫		調(diào)整閥門或軸套
執(zhí)行器遠(yuǎn)方/就地均不動作	電機電源接線不正確		重新接線
	檢查手自動離合器是否卡死、松動		調(diào)整手自動離合器

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