电液执行机构精讲

1、电液执行机构电气控制讲义电液执行机构发展史智能伺服控制器的开发是电液执行机构控制领域的一次技术革命！基于pc技术平台 实现了对阀门智能化控制基于模拟技术平台 完善整体结构及功能 提高元件可靠性LB2000型插板式（应用于LB2000）LB1000型插板式（应用于LBHF）ESA-1 D型插板式SA-4B型插板式ESA-1 E型插板式ESA-1 D型整板式ISA伺服控制器第一篇目录.LB2000概述 LB2000I作原理 LB2000调试本地控制的使用-检查与修理其他要点一、LB2000概述LB2000伺服放大器是在滑阀、塞阀以及碟阀的电液执行 机构中与液压传动部分配合使用的电子设备。它同电液伺

2、服 阀、伺服油缸和（直线或角）位移传感器等共同构成一个电液 伺服系统。LB2000伺服放大器是由位置放大器、反馈放大器、报警 器和电源组成。其控制原理如下图。电液执行机构控制原理电液转换/流量直接被控 碾被控比较环节变换放大环节放大环节对象 对象注：伺服阀是电液转换和液压放大流量控制单元；伺服油缸为 执行元件；位移传感器为反馈测量元件;液压油源为系统的动 力源。LB2000伺服放大器一方面接收来自主控室的420mA输 入指令信号，另一方面接收位移传感器的反馈信号。位移传 感器与伺服油缸联动，它可以输出一个与阀位成比例的电压 信号。这个电压信号经过反馈放大器的调理，被送到比较器 中与输入指令信号

3、进行比较，得到一个偏差信号。位置放大 器将在偏差信号的作用下输出控制电流以驱动电液伺服阀。 电液伺服阀控制伺服油缸带动阀体动作。当阀位到达输入指 令信号所要求的位置时，偏差信号减小到零，位置放大器不 再向电液伺服阀输出控制电流，伺服油缸停止运动，阀位保 持在这个位置上。同时，反馈放大器还向主控室提供一个 420mA的电流信号，可以随时指示阀位。二、工作原理' LB2000伺服放大器采用插板式结构。这种结构形式易于维护，便于功 能组合。LB2000伺服放大器可以适用于滑阀、塞阀和蝶阀的电液执行机构。对 于不同形式的阀体所使用的执行机构，LB2000伺服放大器的功能略有不同 o其配置如表所

4、示：项目滑阀塞阀蝶阀位置放大器VVV反馈放大配直线位移传感器VVX器配角线位移传感器XXV报警器VVV推±/放大器电源V :表示必选件。X :表示不可选件。:表示可选件。一位置放大器位置放大器的主要作用是：1、将来自主控室的420mA输入指令信号转换成010V电压信号。此信号 同来自反馈放大器的010V反馈信号通过减法器进行比较，产生偏差信号, 随后此偏差信号再经进一步放大，通过功率放大器输出控制电流，去控制电 液伺服阀。2、当执行机构需要投入自保时，自保电路受控于主控室发出的24VDC断电或 触电断开自保信号，解除锁位；同时控制位置放大器可以不受主控室指令信 号的控制，输出一控制电

5、流，使执行机构以最快的速度到达自保位置。自保 位置可在调试过程中，事先设定在全行程范围内的任意位置。3、电液执行机构可以由主控室进行控制，这种控制方式称为“遥控”。也可以在执行机构的现场进行控制，这种控制方式称为本地（控制）。在 电液执行机构的安装现场，通过本地/遥控转换开关，使继电器1K1动作来 完成这两种控制方式之间的相互转换的。lb2000W-flad. DDB4、在反馈放大器上设有正作用/反作用转换开关，可实现正反作用选择。 正作用/反作用转换是为了使电液执行机构能够适应于不同的控制要求而设 定的。它包括“输入正作用/反作用转换”和“输出正作用/反作用转 换”。r 所谓输入正作用是指主

6、控室的输入指令信号为4mA时对应阀关 位，输入指令信号为20mA时对应阀全开位（对应于气动执行机构的气开阀）；“输入反作用是指主控室的输入指令信号为4mA时对应阀全开位,输入 指令信号为20mA时对应阀全关位（对应于气动执行机构的气关阀）。所谓输出正作用是阀全关时反馈放大器输出4mA反馈电流阀全开时 输出20mA反馈电流；“输出反作用是指阀全开时反馈放大器输出4mA反 馈电流 阀全关时输出20mA反馈电流。上述正、反作用转换是通过2K1拨码开关来实现的。三报警器报警器的报警功能包括：信号丢失报警、反馈丢失报警和跟踪丢失报 警。这三项报警中的任何一项报警都会导致锁位继电器动作，发出事故锁 位输出

7、，使执行机构锁定在发生事故时的位置上，从而把事故所造成的损 害降低到最低程度。信号丢失报警是用来监测输入指令信号的。其正常范围应当是4 20mAo当输入指令信号小于3. 6mA时，认为输入指令信号错误，并驱动报 警继电器3K3发出信号丢失报警，同时通过锁位继电器使执行机构锁位。反馈丢失报警用来监测反馈信号。当反馈检测信号低于-0. 3V时，发出 反馈报警，同时通过锁位继电器使执行机构锁位。跟踪丢失报警用来监测整个执行机构的伺服动作。当执行机构的实际 位置与输入指令信号的偏差超出规定的范围，就被认为是跟踪丢失。所规 定的偏差范围叫做跟踪带宽。当偏差信号增大到一定值，超出跟踪带宽时，驱动报警继电器

8、发出报 警，同时通过锁位继电器使执行机构锁位。在报警器中所有的继电器在正常状态（非报警状态）下，其线圈都是 通电的，在报警或锁位时则是断电的。另外有必要指出的是，当LB2000伺服放大器处于自保状态时，信号丢 失报警和跟踪丢失报警将被解除；而处于本地控制状态时，信号丢失报警 将被解除。四电源电源的作用是向LB2000伺服放大器中各电路板提供工作电压。它们包 括+15VDC、 -15VDC、 +24VDC和+5VDC。另外，电源还向各电路板提供高稳定度的基准电压。它们包括+10VDC 和-lOVDCo五面板指示器在LB2000伺服放大器的面板上设有偏差显示器和多项显示器。偏差显 示器专门用于指示

9、执行机构的位置与输入指令信号的差值。其示值范围是 -100. 0+100. 0(%)。而多项显示器则可以指示LB2000伺服放大器乃至整个执行机构的工作状 态。通过选择开关可以使多项显示器显示如下内容：1位置放大器：指示位置放大器中功率放大器的输入电压值。在正常情况 下，其示值为-4. 5+4. 5 (V) o当执行机构平衡时(即执行机构保持在某一 位置不运动时)，其示值应接近于零。2反 馈：指示反馈信号的百分比数值。其示值应为0.0100.0(%)。3输 入：指示输入指令信号的百分比数值。其示值应为0.0 100. 0(%) o4位 置：指示执行机构位置的百分比数值。其示值应为0.0100.

10、 0(%) o5伺服阀电压：指示电液伺服阀的电压值。其示值应为-4.0+4.0(V)。 当执行机构平衡时，其示值应接近于零。6正电源：指示正电源的电压值。其示值应为+14.5+155(V)。7负电源：指示负电源的电压值。其示值应为-14.5-155(V)。8本 地：指示本地指令信号的百分比数值。其示值应为0.0100. 0(%) o此外，在LB2000伺服放大器的面板上还设有报警指示灯。它们是: 1事故锁位报警：信号丢失、反馈丢失、跟踪丢失。2油源故障报警：系统压力低、泵出口压力低、油温高、油温低、液 位低、油滤压差高。3推力超限报警：（无推力放大器此报警灯无效）。4.自保：自保是灯亮。二、调

11、试LB2000伺服放大器的个各调试点布置在其右侧的副面板上 和放大器的上部。一调试点说明（原理图说明）1 位置放大器伺服阀电流：调整伺服放大器向伺服阀输出的额定电流。 自保位置：设定投入自保时执行机构所要到达的位置。 本地信号满幅值：电位器1R41,用于调节本地信号的最大值。输入零点：电位器1R4,当输入指令信号为4mA时调整比较器输入电压 为OVo输入量程：电位器1R7,当输入指令信号为20mA时调整比较器输入电 压为10V。偏差显示零点：电位器1R12,用于调节偏差显示的零点。 增益：电位器1R22,用于调节放大器开环增益。伺服阀平衡：电位器1R37,调节伺服阀电流的对秤度。1S1:自保控

12、制方式选择（24VDC电源的通/断或触点的闭合/断开） 1S2：通保方式24VDC电源的接通或触点的闭合自保） 断保方式一一24VDC电源的断开或触点的断开自保）2. 反馈放大器传感器量程：当输入指令信号为4mA时（输入正作用）或20mA时（输入反 作用）调整执行机构到达阀的全开位置。传感器零点：当输入指令信号为20mA时（输入正作用）或4mA时（输入反 作用）调整执行机构到达阀的全关位置。反作用零点：电位器2R18o 反馈量程：调整反馈电流为20mAo 反馈零点：调整反馈电流为4mA。正向速度：电位器2R27,调整执行机构的正向运动速度（当输入指令信 号从4mA增至20mA时执行机构运动的方

13、向为正向）。反向速度：电位器2R28,调整执行机构的反向运动速度（当输入指令信 号从20mA降至4mA时执行机构运动的方向为反向）。2S1：阀位回讯有源/无源输出选择2S2：反馈信号取样电阻，短接一250 Q取样电阻（适用于电流输出传感 器），断开-无取样电阻（适用于电压输出传感器）2S3：传感器供电电源选择（24VDC或10VDC）2S4：可改变对反馈信号调节的增益值，闭合-增大，断开-降低3. 报警器跟踪带宽：调整跟踪丢失报警的偏差报警门限。二调试步骤当电液执行机构的机械和液压部分安装调试完毕，以及 电气线路连接并检查无误后，即可进入以下调试步骤，进行 LB2000伺服放大器在整机中的联调

14、。1正作用/反作用的选择LB2000伺服放大器中设有输入正作用/反作用转换和输出正作 用/反作用转换。输入正作用/反作用转换和输出正作用/反作用转换的选择由反馈 放大器上的拨动开关2K1-1-2K1-4确定。输入作用形式和输出作用形式可 以由用户跟据自己的需要任意组合。它们的组合情况同2K1中各开关的对应关系见下表：阀位:全关T全开组合输入正作用输入正作用输入反作用输入反作用项冃输出正作用输入反作用输入正作用输入反作用输入信巧4>20mA4>20mA20t4hiA20t4uiA输出信号420mA20t4hiA420mA20>4mA2K1-1闭合闭合断开断开2K1-2断开断开闭

15、合闭合2K1-3闭合断开闭合断开2K1-4断开闭合断开闭合注意：(1) 2K1-1与2K1-2不可以同时闭合！(2) 2K1-3与2K1-4不可以同时闭合！(3) 进行输入正作用/反作用转换后，伺服阀的两条电气连接线必须 对调。否则执行机构将失去控制，向某一方向运动致极限位置。(4) 通常把输入和输出的作用形式选择为相同的作用形式。2 阀位调试正作用输入时的阀位调试：(1) 使执行机构处于自动、遥控状态。(2) 输入50% (12mA)的指令信号，并等待执行机构达到平衡。(3) 调整位置放大器上的伺服阀平衡使偏差显示为000 o(4) 输入0%(4mA)的指令信号，并等待执行机构达到平衡。(5

16、) 调整反馈放大器上的“传感器零点”使阀到达全关位置(若此 过程中偏差显示值大于2. 0且无法消除，则说明执行机构已被机械限位限 定)。此时再次调整“传感器零点”使偏差消到零即可。(6) 输入100% (20mA)的指令信号，并等待执行机构达到平衡。(7) 调整反馈放大器上的“传感器量程”使阀到达全开位置(若此 过程中偏差显示值大于2. 0且无法消除，则说明执行机构已被机械限位限 定)。此时再次调整“传感器量程”使偏差消到零即可。(8) 输入0%(4mA)的指令信号检查阀位是否能够到达全关位置。否则 重复进行(4)(7)所述步骤，直到阀位符合要求为止。反作用输入时的阀位调试：(1) 使执行机构

17、处于自动、遥控状态。(2) 输入50% (12mA)的指令信号 并等待执行机构达到平衡。(3) 调整位置放大器上的伺服阀平衡使偏差显示为000 o(4) 输入100% (20mA)的指令信号，并等待执行机构达到平衡。(5) 调整反馈放大器上的传感器零点使阀到达全关位置(若此过 程中偏差显示值大于2. 0且无法消除，则说明执行机构已被机械限位限 定)。此时再次调整“传感器零点”使偏差消到零即可。(6) 输入0%(4mA)的指令信号 并等待执行机构达到平衡。(7) 调整反馈放大器上的传感器量程使阀到达全开位置(若此过 程中偏差显示值大于2. 0且无法消除，则说明执行机构已被机械限位限 定)。此时再

18、次调整“传感器量程”使偏差消到零即可。输入100% (20mA)的指令信号检查阀位是否能够到达全关位置。 否则重复进行(4)(7)所述步骤，直到阀位符合要求为止。3.反馈调试反馈放大器上设有跳线开关2S1,当主控室阀位接收装置是无源（不 为放大器提供24V电源）时，跳线开关2S1的2S1-1和2S1-2短路、2S1-3和 2S1-4开路；当主控室阀位接收装置是有源（为放大器提供24V电源）时， 跳线开关2S1的2S1-1和2S1-2开路、2S1-3和2S1-4短路。（跳线开关2S1的 2S1-1、2S1-2和2S1-3、2S1-4禁止同时短路，否则将损坏放大器）主控室阀位接收装置是无源接线图L

19、B2000型放大器7XT3-17XT3-2正端负端主控室阀位接收装置是有源接线图LB2000型放大器7XT3-124VDC+7XT3-2©输入和输出作用形式相同(输入和输出均为正作用，或者均为反作用)时 的反馈调试：(1) 使执行机构处于自动、遥控状态。(2) 输入0%(4mA)的指令信号 并等待执行机构达到平衡。(3) 测量反馈电流，并调整反馈放大器上的反馈零点使反馈电流为4mA。(4) 输入100% (20mA)的指令信号，并等待执行机构达到平衡。(5) 测量反馈电流，并调整反馈放大器上的反馈量程使反馈电流为20mA。(6) 输入0%(4mA)的指令信号检查反馈电流是否为4mA。

20、否则重复进行-(5)所述步骤，直到反馈电流符合要求为止。输入和输出作用形式不同(输入和输出中一者为正作用，另一者为反 作用)时的反馈调试：(1) 使执行机构处于自动、遥控状态。(2) 输入100% (20mA)的指令信号，并等待执行机构达到平衡。(3) 测量反馈电流，并调整反馈放大器上的反馈零点使反馈电流 为 4mA。(4) 输入0%(4mA)的指令信号，并等待执行机构达到平衡。(5) 测量反馈电流，并调整反馈放大器上的反馈量程使反馈电流 为20mAo(6) 输入100% (20mA)的指令信号检查反馈电流是否为4mA。否则重 复进行(2)-(5)所述步骤，直到反馈电流符合要求为止。4. 速度

21、调整(1) 使执行机构处于自动状态。(2) 将钥匙插入本地/远程偏差转换开关，并置于本地处。(3) 调整本地控制旋钮，使偏差显示为00.0。(4) 将另一把钥匙插入本地/远程输入转换开关，并置于本地处。(5) 将本地控制旋钮逆时针旋转到极限位置。6)将本地控制旋钮迅速顺时针旋转到极限位置，使执行机构运动，并测定 其速度。(7) 若速度不符合要求则调整反馈放大器上的正向速度S(8) 重复(5)-(7)所述步骤，直到速度符合要求为止。(9) 将本地控制旋钮顺时针旋转到极限位置。(10) 将本地控制旋钮迅速逆时针旋转到极限位置，使执行机构运动，并测 定其速度。(11) 若速度不符合要求则调整反馈放大

22、器上的"反向速度。(12) 重复(5)-(7)所述步骤，直到速度符合要求为止。5. 跟踪带宽调整(1) 使执行机构处于液压手动或机械手动状态，并将阀位调至50%附近。(2) 调整本地控制旋钮使偏差显示为00.0 o(3) 缓慢调整本地控制旋钮，直到面板上跟踪丢失红色指示灯发光为 止。(4) 读取偏差显示的数值，该数值就是跟踪带宽的百分比数值。(5) 若跟踪带宽不符合要求，则调整报警器上的“跟踪带宽” 一般推荐 带宽值为10%。重复(2)(5)所述步骤，直到跟踪带宽符合要求为止。6. 自保位置设定(1)自保方式设定：位置放大器上设有跳线开关1S1和1S2。当自保控制为触点开关的通断时，

23、1S1-1和1S1-2短接、1S1-3和1S1-4 开路。此时，自保的投入与否由外部的触点闭合/断开控制。当自保控制为24V电源的通电与断电时，1S1-1和1S1-2开路、1S1-3和 1S1-4短接。此时，自保的投入与否由外部的24V电源接通电/断电控制。(跳线开关1S1的1S1-1、1S1-2和1S1-3、1S1-4禁止同时短接，否则会损 坏放大器！)1S2-通电(或触点闭合)自保/断电(或触点断开)自保选择开关， 按其旁边标识的方向短接即可实现相应的要求。(2) 使执行机构处于自动、遥控状态。(3) 切入自保信号，使执行机构进入自保状态。(4) 调整位置放大器上的自保位置使执行机构到达投

24、入自保时所要求的 位置。注：上述调试步骤中未涉及的调试点在出厂之前已经调好，可以不调 整。自保电路如下图所示：保电路图1V21N40011K2AJD1X1.421X1.431R39100K1K4CJD1R40100K1113四、本地控制的使用LB2000伺服放大器可以接收主控室通过电缆送来的420mA输入指 令信号。这种控制执行机构的方式叫做远程控制。另外，还可以在执行 机构的安装位置附近由手动控制执行机构，而不受输入指令信号的影响。 这种控制执行机构的方式叫做本地控制。本地/远程切换开关和本地控制旋钮均设在防爆控制箱下方。当需要由远程切换到本地时，首先调整本地控制旋钮使多 项显示中本地信号与

25、位置信号一致，然后将钥匙插入本地/远程输入 切换开关，并旋到本地位置。这时执行机构就处于本地控制状态。 旋转本地控制旋钮就可以控制执行机构的动作。当需要由本地切换到远程时，首先调整本地控制旋钮使多 项显示中位置信号与输入信号一致，（在此过程中执行机构将随之动作）。 然后将本地/远程输入切换开关旋到远程位置。这时执行机构 就处于远程控制状态。取下钥匙以免误操作。按照以上步骤完成本地/远程切换，可以防止执行机构产生冲击动 作，做到无扰动切换。五、检查与修理1.多项显示器的使用在电液执行机构运行过程中，应当经常对LB2000伺服放大器的工作情 况进行检查。利用多项显示器可以在不停机、不打开防爆控制箱

26、以及不使 用其它仪表的情况下对LB2000伺服放大器进行检查。多项显示器各种攻能 的正常显示值如下：位置放大器：-44(V)。当执行机构平衡(稳定在某一位置)时，显示 接近零。反馈：0100(%)。显示值与420mA反馈电流的百分比数值相对应。 输入：0100(%)。显示值与420mA输入指令信号的百分比数值相 对应。位置：0100(%)。显示值与阀位全行程的百分比数值相对应。 伺服阀电压：-44(V)。当执行机构平衡时，显示接近零。 正电源：+15±0.5(V)。负电源：-15 + 0. 5 (V) c呆地看号：0二100(%)。显示值与本地输入指令信号的百分比数值相 对应。2.故

27、障的简单判断和维修当执行机构出现故障后，首先应当分析出故障点是在电气控制系统还 是在机械液压系统。这主要是从控制系统和液压系统之间的转换部件着手。 这些转换部件包括电液伺服阀、电磁阀、压力传感器等等。比如，改变输入指令信号电液执行机构不动作，偏差显示亦不能回零。 首先用多项显示器检查伺服阀电压。若伺服阀电压为零，则说明故障点在 LB2000伺服放大器中；若伺服阀电压远远超出-44 (V)的范围，则说明 伺服阀线圈或有关导线断路；若伺服阀电压正常，则说明故障点在机械液 压系统中(包括电液伺服阀)。如果发现LB2000伺服放大器中确有故障，就 要打开防爆控制箱进行维修。开防爆控制箱，抽出伺服放大器组件时注意不要将连接导线拉断或产 生不必要的盘折,还要注意不要有水、油以及其它腐蚀性气体、液体和金 属屑等进入伺服放大器组件。LB2000伺服放大器中的各个插板的功能都是独立的。各种故障现象总 是对应着某种功能的丧失，