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電動執(zhí)行機構(gòu)原理,浙江三門核電檢維修項目部,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,胡正明,目錄,2,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,一、電動執(zhí)行機構(gòu)概述,執(zhí)行機構(gòu)，又稱執(zhí)行器，是一種自動控制領(lǐng)域的常用機電一體化設(shè)備（器件），是自動化儀表的三大組成部分（檢測設(shè)備、調(diào)節(jié)設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備）中的執(zhí)行設(shè)備。主要是對一些設(shè)備和裝置進行自動操作，控制其開關(guān)和調(diào)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(zhuǎn)型（多轉(zhuǎn)式）等幾類。由于用電做為動力有其它幾類介質(zhì)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(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,3,一、電動執(zhí)行機構(gòu)概述,快，應(yīng)用面較廣。電動型按不同標(biāo)準(zhǔn)又可分為：組合式結(jié)構(gòu)、機電一體化結(jié)構(gòu)，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(diào)試型、紅外線遙控調(diào)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(shù)的發(fā)展而迅猛發(fā)展的。早期的工業(yè)領(lǐng)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(shè)備的危險部位和危險介質(zhì)（固、液、氣三態(tài)的多,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,4,一、電動執(zhí)行機構(gòu)概述,種化學(xué)物質(zhì)和輻射物質(zhì)），極易造成對人的傷害，很不安全；設(shè)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。基于以上原因，執(zhí)行機構(gòu)逐漸產(chǎn)生并應(yīng)用于工業(yè)和其它控制領(lǐng)域，減少和避免了人身傷害和設(shè)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(shù)、計算機技術(shù)和控制理,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,5,一、電動執(zhí)行機構(gòu)概述,論的飛速發(fā)展，國內(nèi)外的執(zhí)行機構(gòu)都已跨入智能控制的時代。,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,6,ROTORK,一、電動執(zhí)行機構(gòu)概述,LIMITORQUE、天津二通,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,7,,二、工作原理及結(jié)構(gòu),（一）電動執(zhí)行機構(gòu)目前，電動執(zhí)行機構(gòu)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(gòu)。電動執(zhí)行機構(gòu)由伺服放大器和執(zhí)行機構(gòu)二個結(jié)構(gòu)上相互獨立的整體構(gòu)成。執(zhí)行機構(gòu)為現(xiàn)場就地安裝式結(jié)構(gòu)，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(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,8,,二、工作原理及結(jié)構(gòu),（一）電動執(zhí)行機構(gòu)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(jié)構(gòu)如圖1所示,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,9,,圖1電動執(zhí)行機構(gòu)位置發(fā)送器和減速器的聯(lián)接示意圖置,二、工作原理及結(jié)構(gòu),（一）電動執(zhí)行機構(gòu)它們之間的聯(lián)接和調(diào)整是通過杠桿和彈簧來實現(xiàn)的。當(dāng)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(yīng)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(guān)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(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,10,,二、工作原理及結(jié)構(gòu),（一）電動執(zhí)行機構(gòu)機械限位塊則按行程不同來進行設(shè)置。（二）工作原理直行程電動執(zhí)行機構(gòu)是一個用交流伺服電動機為原動機的位置伺服機構(gòu)，其系統(tǒng)方塊圖如圖2所示。,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,11,,圖2電動執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)方塊圖,二、工作原理及結(jié)構(gòu),（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(gòu)Z減速器DFD電動操作器C調(diào)節(jié)閥,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,12,,,二、工作原理及結(jié)構(gòu),（二）工作原理電動執(zhí)行機構(gòu)處于連續(xù)調(diào)節(jié)的控制過程狀態(tài)：當(dāng)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(zhuǎn)，執(zhí)行機構(gòu)輸出軸穩(wěn)定在預(yù)選好的零位。當(dāng)輸入信號Ii>0（或4mADC）時（接入極性應(yīng)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(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,13,,二、工作原理及結(jié)構(gòu),（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(qū)動交流伺服電動機，執(zhí)行機構(gòu)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(yīng)的位置上。電動執(zhí)行機構(gòu)三種控制方式：,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,14,,二、工作原理及結(jié)構(gòu),（二）工作原理當(dāng)電動操作器切換開關(guān)放在“自動”位置時，即處在連續(xù)調(diào)節(jié)控制狀態(tài)。當(dāng)電動操作器切換開關(guān)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(zhuǎn)切換開關(guān)分別拔到“開”或“關(guān)”的位置，執(zhí)行機構(gòu)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(guān)即可。,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,15,,二、工作原理及結(jié)構(gòu),（二）工作原理當(dāng)電動操作器切換開關(guān)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(gòu)上的手輪，搖動手輪就可以實現(xiàn)手動操作。當(dāng)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(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,16,,三、用途,電動執(zhí)行機構(gòu)可以與變送器，調(diào)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(zhuǎn)換成與輸入信號相對應(yīng)的直線位移，自動地操縱閥門等調(diào)節(jié)機構(gòu)，完成自動調(diào)節(jié)任務(wù)，或者配用電動操作器實現(xiàn)遠方手動控制，可廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工、輕工等工業(yè)總門的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。執(zhí)行機構(gòu)主要應(yīng)用在以下三大領(lǐng)域：,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,17,,三、用途,1．發(fā)電廠火電行業(yè)應(yīng)用送風(fēng)機風(fēng)門擋板、一次進風(fēng)風(fēng)門擋板、二次進風(fēng)風(fēng)門擋板、主風(fēng)箱風(fēng)門擋板、燃燒器調(diào)節(jié)桿、燃燒器搖擺驅(qū)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(yīng)用球閥、葉輪機轉(zhuǎn)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(guān)閥門應(yīng)用。,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,18,,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?qū)﹂y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(zhuǎn)，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(diào)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(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,19,,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(shè)備和系統(tǒng)的運動點（運動部件）進行各種形式的調(diào)節(jié)和控制。,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,20,,四、電動執(zhí)行機構(gòu)的安裝和接線,伺服放大器應(yīng)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(gòu)應(yīng)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(gòu)均安裝在調(diào)節(jié)閥的閥體上，用螺釘堅固，當(dāng)然也可以安裝在其他調(diào)節(jié)機構(gòu)上。安裝時應(yīng)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(gòu)的外形及安裝方式見圖3。,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,21,,四、電動執(zhí)行機構(gòu)的安裝和接線,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,22,圖3外形及安裝方式,四、電動執(zhí)行機構(gòu)的安裝和接線,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,23,執(zhí)行機構(gòu)外部接線按圖4、5所示連接，仔細復(fù)查。,圖4伺服放大器、電動操作器、執(zhí)行機構(gòu)接線圖,四、電動執(zhí)行機構(gòu)的安裝和接線,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,24,圖5無操作器接線圖,五、電動執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)試,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,25,電動執(zhí)行機構(gòu)組成部分在出廠時皆經(jīng)過調(diào)試，但為了保證正常運行和現(xiàn)場實際需要，使用前應(yīng)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(gòu)校驗接線圖,五、電動執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)試,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,26,合上電源開關(guān)“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(diào)試好的零位（即輸出軸的下限值），此時mA表指示值應(yīng)為零值或4mA如果不到（或超過）此值可調(diào)整（調(diào)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(yīng)相應(yīng)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(diào)節(jié)“調(diào)滿”電位器。,五、電動執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)試,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,27,如需要重新調(diào)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(zhuǎn)調(diào)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(diào)整方法：將執(zhí)行機構(gòu)開至終端（或手搖）用螺絲刀調(diào)節(jié)滿（ZERO）電位器至20mA，再上、下開幾次，信號調(diào)準(zhǔn)即可。,五、電動執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)試,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,28,4~20mA調(diào)整方法：將執(zhí)行機構(gòu)開至終端，用螺絲刀調(diào)節(jié)調(diào)滿（ZERO）電位器至16mA，再將執(zhí)行機構(gòu)開至（或手搖）零位（起始點），調(diào)節(jié)調(diào)零（ZEPO）電位器使0mA變?yōu)?mA，再將執(zhí)行機構(gòu)開至（或手搖）終端。此時如果顯示20mA即可。如果有小誤差，反復(fù)上、下幾次，信號調(diào)準(zhǔn)即可。5.分別操作按鈕“2K”“3K”輸出軸應(yīng)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(yīng)。,五、電動執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)試,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,29,反零位調(diào)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(gòu)位發(fā)內(nèi)部接線示意圖,五、電動執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)試,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,30,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(fù)調(diào)試方法調(diào)試（如果在調(diào)調(diào)零，調(diào)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(diào)至所要求范圍，固定電位器螺釘）。,六、使用和檢維修,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,31,電動執(zhí)行機構(gòu)使用前應(yīng)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(gòu)的減速器應(yīng)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(gòu)投入運行前應(yīng)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(biāo)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(yīng)牢靠。,六、使用和檢維修,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,32,日常故障，可在接線端子上進行相應(yīng)的檢查調(diào)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,六、使用和檢維修,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,33,4.據(jù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求，選定輸出軸的初始化零位。執(zhí)行機構(gòu)出廠時輸出軸的零位皆調(diào)整在機械限位下端處。5.執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)所有連接的接合處不可有松動間隙，以保證有良好的調(diào)節(jié)效果。6.執(zhí)行機構(gòu)輸出軸推力應(yīng)和調(diào)節(jié)機構(gòu)（閥門等）所需推力相適應(yīng)，防止過載。7.執(zhí)行機構(gòu)各組成部分應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場使用條件定期檢查和調(diào)整。減速器應(yīng)定期清洗加油。,六、使用和檢維修,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,34,8.凝汽器入口執(zhí)行器改中停，凝汽器A/B側(cè)入口執(zhí)行器以前只有開和關(guān)反饋，只給DCS反饋一個開關(guān)量，為了讓運行人員能更深入了解凝汽器入口閥門開關(guān)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(guān)，當(dāng)循泵出口蝶閥達到15，行程開關(guān)K閉合，繼電器KR線圈得電，電路導(dǎo)通，使,六、使用和檢維修,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,35,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,七、故障及排除方法,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,36,電動執(zhí)行機構(gòu)的故障及排除方法見下表1：表1,七、故障及排除方法,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,37,續(xù)表1,七、故障及排除方法,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,38,續(xù)表1,七、故障及排除方法,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,39,續(xù)表1,七、故障及排除方法,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,40,續(xù)表1,七、故障及排除方法,中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司,電動執(zhí)行機構(gòu)介紹,41,續(xù)表1,