执行机构基础知识（PDF37页）

执行机构基础知识智阀门慧控制深圳市得锐自动化设备有限公司目录CONENTS01、电动执行机构应用和分类02、气动执行机构03、电动执行机构04、执行机构调试05、执行机构的性能指标和选型一、电动执行机构应用和分类执行器在现代生产过程自动化中起着十分重要的作用。人们常把它称为实现生产过程控制的手足，因为它在自动化控制系统中接受调节器的控制信号，自动的改变调节变量，达到对被调参数(如温度、压力、流量、液位等)进行调节的目的，使生产过程按预定要求正常进行。执行器的功能:-控制阀门的开关，保证阀门正常工作所需的行程-提供阀门关闭时所需的关闭力-具备一定的开关速度，保证使用要求-与相关附件联合使用，满足意外故障时阀门的理想位置(故障时阀门打开，或关闭，或即时原位锁定)从应用来分类直行程(LinearActuator):直行程调节阀(口径--般为15-150mm)的控制。输出推力:0.5--25KN,行程(10-100mm),行程速度(0.2-2.5mm/s)从应用来分类角行程(Quarter-turnActuator):90度转角阀门(如蝶阀、球阀)和风门挡板的控制。输出力矩:50--20000Nm(常用力矩:100Nm,250Nm700Nm,1600Nm，2500Nm,4000Nm,6500Nm)行程:909、120%;行程速度(5-150S)。从应用来分类多转式(Multi-turnActuator):多回转阀门(如闸阀)的控制，也是直行程、角行程执行器的基础。输出力矩:30-2000Nm,行程(0.25-50S.),行程速度(1--120r/min)。二、气动执行机构气动执行机构接受气动控制器或阀门定位器输出的气压信号，并将其转换成相应的推杆直线位移，以推动调节阀动作。按照结构可分:1.气动薄膜执行机构2.气缸式执行机构气动执行机构分类对于不同的进气方向又分为:●气开式(进气打开阀门失气弹簧复位关闭阀门）●气关式(进气关闭阀门失气弹簧复位打开阀门）气动执行机构的主要组成部件和功能减压阀:降低控制气源压力，以适宜执行机构的工作压力;过滤器:滤去压缩空气中的水和其他杂质，保证进入电/气转换器、定位器以及执行机构的压缩空气的清洁。许多产品是减压阀和过滤器一体化设计;电/气转换器:将控制系统来的4-20mA电流信号转换成3-15psi(0.2-kg/cm)的气压控制信号;定位器:是阀位控制的核心部件，对调节阀的阀位进行精确控制;气动执行机构的主要组成部件和功能1.位置变送器:通过连杆与阀杆的位移同步产生转角移动，转换成4--2omA电信号，线性地反映阀门的开度;2.行程开关:通常安装在阀门的全开和全关位置，用以发出阀门]全开和全关的信号送到控制系统；3.为了实现某些特殊的控制功能，一些执行机构上还配备了其他的控制部件，如实现联锁功能的电磁阀，实现保位功能的锁气器，加快动作速度的气放大器，失气时维持短时操作的储能罐等等。阀门定位器阀门定位器是气动执行机构控制的核心部件，有气动阀门定位和智能阀门定位器气动阀门定位器都是利用力平衡原理进行调节的，缺点是调节困难，线性差，灵敏度差，故障率高，不具有“三段保护”功能智能型阀门定位器的工作原理与传统定位器完全不同。采用微处理器对给定值和位置反馈进行比较。如果微处理器检测到偏差它就用一个五步开关程序来控制压电阀，压电阀进而调节进入执行机构气室的空气流量，将控制指令转换为气动位移增量。气动执行机构常见故障及产生的原因(一)调节阀不动作。故障现象及原因如下:1.无信号、无气源①气源未开，②由于气源含水在冬季结冰，导致风管堵塞或过滤器、减压阀堵塞失灵，③空压机故障;④气源总管泄漏。2.有气源，无信号①调节器故障，②信号管泄漏;③定位器波纹管漏气;3.定位器无气源①过滤器堵塞;②减压阀故障;③管道泄漏或堵塞。4.定位器有气源，无输出定位器的节流孔堵塞。5.定位器输出正常调节阀不动作①阀芯脱落，②阀芯与阀座卡死;③阀杆弯曲或折断;④阀座阀芯冻结或焦块污物;⑤执行机构弹簧因长期不用而锈死。(二)调节阀的动作不稳定。故障现象和原因如下:1.气源压力不稳定①压缩机容量太小;②减压阀故障。2.信号压力不稳定①控制系统的时间常数(T=RC)不适当;②调节器输出不稳定。3.气源压力稳定，信号压力也稳定，但调节阀的动作仍不稳定①定位器中放大器磨损或脏，耗气量特别增大时会产生输出震荡;②定位器中放大器的喷咀挡板不平行，挡板盖不住喷咀;③输出管、线漏气;④膜盒漏气;⑤阀杆摩擦阻力大。(三)调节阀振荡，故障现象和原因如下:1.调节阀在任何开度下都振荡①支撑不稳;②附近有振动源;③阀芯与衬套磨损严重;④膜盒漏气;_⑤定位器漏气;⑥定位器输出与膜盒间管路漏气;⑦盘根压得太紧;⑧盘根压偏;⑨阀杆摩擦力太大。2.调节阀在接近全闭位置时振荡①调节阀选大了，常在小开度下使用;②单座阀介质流向与关闭方向相反。(四)调节阀的动作迟钝。迟钝的现象及原因如下:1.阀杆仅在单方向动作时迟钝①气动薄膜执行机构中膜片破损泄漏;②执行机构中“0”型密封泄漏。2.阀杆在往复动作时均有迟钝现象①阀体内有粘物堵塞;②聚四氟乙烯填料变质硬化或石墨一石棉填料润滑油干燥;③填料压得太紧，摩擦阻力增大;④由于阀杆不直导致摩擦阻力大;⑤没有定位器的气动调节阀也会导致动作迟(五)调节阀的泄漏量增大。泄漏的原因下:1.阀全关时泄漏量大①阀芯被磨损，内漏严重，②阀未调好关不严。2.阀达不到全闭位置①介质压差太大，执行机构刚性小，阀关不严;②阀内有异物;③衬套烧结。三、电动执行机构电动执行机构是电动单元组合式仪表中的执行单元。它是以单相交流电源为动力，接受统一-的标准直流信号，输出相应的转角位移，操纵风门、挡板等调节机构，可配用各种电动操作器完成调节系统“手动一自动”的无扰动切换，及对被调对象的远方手动操作，电动执行机构还设有电气限位和机械限位双重保护来完成自动调节的任务。它在电力、冶金、石油化工及锅炉系统的上水及风门挡板的调节等部门得到广泛应用。电动执行器的结构电动执行器一般由1.伺服电机2.控制器3.减速机4.辅助部件四部分组成。电动执行机构结构电机电机是接受伺服放大器或电动操作器输出的开关电源，把电能转化为机械能，从而驱动执行机构动作。减速器减速器上有手动部件、输出轴、机械限位块。减速器是将电机的高转速、小转矩转换为低转速、大转矩的输出功率，以带动阀门]机构动作。机座上有两块刹车片，可使输出轴的转角限制在90°范围内以保证不损坏调节机构及有关连杆。电动执行机构结构控制部分接受和输出4-20mA模拟信号和数字信号实现对于执行器的自动控制，包括伺服放大器和位置发送器，新近发展的智能化技术还可以实现对执行器的功能设定、故障自诊断、状态报警和纪录、显示和通讯功能。位置发送器位置发送器由电源变压器、差动变压器、印刷电路板等部件组成。当减速器输出轴移动时，凸轮随之旋转，是压在凸轮斜面上的差动变压器的铁芯连杆产生轴向位移，改变铁芯在差动变压器线圈中的位置，使差动变压器输出对应位置的电压转换成标准的直流电流信号(4~20mA)减速器输出轴的转角位移与位置发送器的输出电流呈线性关系。电动执行机构结构伺服放大器伺服放大器的调节原理类似于一个纯积分作用的调节器，只要指令信号与阀位反馈信号的偏差超过调节不灵敏区的范围，伺服放大器就会一直发出开指令或者关指令。它接受调节仪表的标准信号(4-20mA)和执行机构的反馈信号，进行比较放大后输出220V交流电驱动伺服电动机正转、反转，连续调节阀位开度。实现各种工艺过程参数自动调节。电动执行机构结构来自调节器的电流信号li(4-20mA)作为伺服放大器的输入，与阀的位置反馈信号If进行比较，当输入信号和反馈信号比较值不等于零时，其差值经伺服放大器放大后，控制两相伺服电机按相应的方向转动，再经减速器减速后使输出轴产生位移;同时，输出轴位移又经位置发送器转换成阀的反馈信号|If;当馈信号与输入信号相等时，伺服放大器无输出，电机不转动，执行机构就稳定在与输入信号相应的位置上。电动执行机构的输出轴位移和输入信号成线性关系。电动执行机构工作原理电动执行机构有远方遥控调节、就地电动控制和就地手动操作三种控制方式。1、就地手动方式电动执行机构需就地手动操作时，当电动操作器切换开关放置“手动”位置，把电机端部旋钮拨到“手动”位置，拉出执行机构上的手轮或拨动手\自动切换把手，摇动手轮就可以实现手动操作。当不用就地操作时，千万要注意，把电机端部的旋钮拨到“自动”位置.并把手轮推进。电动执行机构控制方式2、就地电动方式当执行机构切换开关放在“就地”位置时，操作时只要将旋转切换开关分别拔到“开”或“关”的位置(或按“开”或“关”按钮),带动电机正转或反转，执行机构输出轴就可以实现.上行或下行动作，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。3、远方遥控方式当电动操作器切换开关放在“自动”或“远控”位置时，即处在自动调节状态，接受DCS或控制器4-20mADC指令信号，自动调节执行机构阀位到预定位置。电动执行机构控制方式--电动执行机构的故障及排除办法见下表1故障及排除办法故障现象原因分析检查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查中线与相线对调重新接好保险丝断开目测更换保险管线路断开或各接点接触不良目测和用万用表测量检查各焊点是否脱焊或各接线点、插座等接触是否良好对脱焊重新焊好，对接触不良要重新接好或更换不良零件电机绕组断路或短路用导线短接接固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断路损坏更换电容故障现象原因分析检查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查中线与相线对调重新接好保险丝断开目测更换保险管线路断开或各接点接触不良目测和用万用表测量检查各焊点是否脱焊或各接线点、插座等接触是否良好对脱焊重新焊好，对接触不良要重新接好或更换不良零件电机绕组断路或短路用导线短接接固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断路损坏更换电容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器的交流输出两接点，电机转动更换固态继电器放大器前级故障依次检查前级输出直流电源及元器件，对损坏元件更换接通电源后输出轴就朝一个方向转动放大器前级不凋零用万用表量出在无信号时放大器前级的输出断开输入信号和反馈信号重新调零两条反馈线接反用万用表检查反馈电流的方向更改线路两条放大器输出线接反用调接两条线方法更改线路固态继电器击穿用断开固态继电器交流输出接点方法，或用万用表测量更换固态继电器--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相线与中线接反用试电笔检查中线与相线对调重新接好保险丝断开目测更换保险管线路断开或各接点接触不良目测和用万用表测量检查各焊点是否脱焊或各接线点、插座等接触是否良好对脱焊重新焊好，对接触不良要重新接好或更换不良零件电机绕组断路或短路用导线短接接固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断路损坏更换电容--续表1故障现象原因分析检查方法排除方法执行机构一路输出断路，固态继电器损坏，或输出电路断线用导线短接续固态继电器两交流输出接点1.对损坏固态继电器进行更换，2.对接线断线重新接好控制电路一路失效用万用表检查三极管更换损坏的三极管电机一路断线用万用表测量重新接好断线执行机构一个方向正常，一个方向输出无力一个固态继电器软击穿用断开固态继电器交流输出两端子方法断开后电机转动正常更换被断开的固态继电器电机中线接错目测更换线路执行机构两个方向输出无力电机分相电容容量降低或软击穿更换电容电机制动器故障打开电机后罩检查调整或更换制动器零件故障现象原因分析检查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查中线与相线对调重新接好保险丝断开目测更换保险管线路断开或各接点接触不良目测和用万用表测量检查各焊点是否脱焊或各接线点、插座等接触是否良好对脱焊重新焊好，对接触不良要重新接好或更换不良零件电机绕组断路或短路用导线短接接固态继电器的交流输出两接