电动执行机构原理课程课件

电动执行机构原理目录2

电动执行机构概述一

工作原理及结构二

用途三

电动执行机构安装和接线四

电动执行机构调试五

使用和检维修六

故障和排除方法七一、电动执行机构概述执行机构，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。主要是对一些设备和装置进行自动操作，控制其开关和调节，代替人工作业。按动力类型可分为气动、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电动执行机构介绍3一、电动执行机构概述快，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、气三态的多电动执行机构介绍4一、电动执行机构概述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电动执行机构介绍5一、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。电动执行机构介绍6ROTORK

一、电动执行机构概述LIMITORQUE、天津二通电动执行机构介绍7二、工作原理及结构（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-SIEMENSPositioner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。电动执行机构介绍8二、工作原理及结构（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所示电动执行机构介绍9图1电动执行机构位置发送器和减速器的联接示意图置二、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4~20mADC（0~10mADC）。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。电动执行机构介绍10二、工作原理理及结构（一）电动执执行机构机械限位块则则按行程不同同来进行设置置。（二）工作原原理直行程电动执执行机构是一一个用交流伺伺服电动机为为原动机的位位置伺服机构构，其系统方方块图如图2所示。电动执行机构构介绍11图2电动执行机构构系统方块图图二、工作原理理及结构（二）工作原原理其中FC伺服放大器SD单相伺服电机机WF位置发送器执行机构Z减速器DFD电动操作器C调节阀电动执行机构构介绍12二、工作原理理及结构（二）工作原原理电动执行机构构处于连续调调节的控制过过程状态：当输入信号Ii=0（或4mADC）时,位置发送器反反馈电流If=0(或4mADC)

,此时伺服放大大器没有输出出电压，交流流伺服电动机机停转，执行行机构输出轴轴稳定在预选选好的零位。。当输入信号Ii>0（或4mADC）时（接入极极性应与位置置反馈电流极极性相反）此此输入信号与与系统本身的的位置反馈电电流在伺服放放大器的前置置级磁放大器器中进行磁势势的综合比较较，由电动执行机构构介绍13二、工作原理理及结构（二）工作原原理于这两个信号号大小不相等等且极性相反反就有误差磁磁势出现，从从而使伺服放放大器有足够够的输出功率率，驱动交流流伺服电动机机，执行机构构输出轴就朝朝着减少这个个误差磁势的的方向运动，，直到输入信信号和位置反反馈信号两者者相等为止，，此时输出轴轴就稳定在与与输入信号相相对应的位置置上。电动执行机构构三种控制方方式：电动执行机构构介绍14二、工作原理理及结构（二）工作原原理当电动操作器器切换开关放放在“自动””位置时，即即处在连续调调节控制状态态。当电动操作器器切换开关放放在“手动””位置时，即即处在手动远远方控制状态态，操作时只只要将旋转切切换开关分别别拔到“开””或“关”的的位置，执行行机构输出轴轴就可以上行行或下行，在在运动过程中中观察电动操操作器上的阀阀位开度表，，到所需控制制阀位开度时时，立即松开开切换开关即即可。电动执行机构构介绍15二、工作原理理及结构（二）工作原原理当电动操作器器切换开关放放置“手动””位置时，把把交流伺服电电动机端部旋旋钮放在“手手动”位置，，拉出执行机机构上的手轮轮，摇动手轮轮就可以实现现手动操作。。当不用就地地手动操作时时，千万要注注意，把交流流伺服电机端端部的旋钮放放在“自动””位置，并把把手轮推进。。电动执行机构构介绍16三、用途电动执行机构构可以与变送送器，调节器器等仪表配套套使用，它以以电源为动力力，接受4~20mADC或0~10mADC信号，将此此转换成与与输入信号号相对应的的直线位移移，自动地地操纵阀门门等调节机机构，完成成自动调节节任务，或或者配用电电动操作器器实现远方方手动控制制，可广泛泛应用于发发电厂、钢钢铁厂、化化工、轻工工等工业总总门的调节节系统中。。执行机构主主要应用在在以下三大大领域：电动执行机机构介绍17三、用途1．发电厂火电行业应应用送风机风门门挡板、一一次进风风风门挡板、、二次进风风风门挡板板、主风箱箱风门挡板板、燃烧烧器调节杆杆、燃烧器器摇摆驱动动器、球阀阀和蝶阀控控制、滑滑动门等。。其它电力行行业的阀门门执行器应应用球阀、叶轮轮机转速控控制、冷凝凝水再循环环、脱氧机机、锅炉给给水、再加加热恒温控控制器及其其它相关阀阀门应用。。电动执行机机构介绍18三、用途2．过程控制制用于化工、、石化、模模具、食品品、医药、、包装等行行业的生产产过程控制制，按照既既定的逻辑辑指令或电电脑程序对对阀门、刀刀具、管道道、挡板、、滑槽、平平台等进行行精确的定定位、起停停、开合、、回转，利利用系统检检测出的温温度、压力力、流量、、尺寸、辐辐射、亮度度、色度、、粗糙度、、密度等实实时参数对对系统进行行调整，从从而实现间间歇、连续续和循环的的加工过程程的控制。。电动执行机机构介绍19三、用途3．工业自动动化用于较为广广泛的航空空、航天、、军工、机机械、冶金金、开采、、交通、建建材等方面面，对各类类自动化设设备和系统统的运动点点（运动部部件）进行行各种形式式的调节和和控制。电动执行机机构介绍20四、电动执执行机构的的安装和接接线伺服放大器器应安装在在环境温度度为0~50℃℃：相对温度度≤85%无腐蚀性气气体的环境境中。执行机构应应安装在环环境温度为为-25~+70℃，相对温度度≤95%无腐蚀性气气体环境中中，在一般般情况下，，执行机构构均安装在在调节阀的的阀体上，，用螺钉坚坚固，当然然也可以安安装在其他他调节机构构上。安装装时应考虑虑到手动操操作及维修修拆装的方方便，安装装时必须避避免所有接接合外的松松动间隙。。限位块作作限位用更更不可松动动和随便拆拆装。执行行机构的外外形及安装装方式见图图3。电动执行机机构介绍21四、电动执执行机构的的安装和接接线电动执行机机构介绍22图3外形及安装装方式四、电动执执行机构的的安装和接接线电动执行机机构介绍23执行机构外外部接线按按图4、5所示连接，，仔细复查查。图4伺服放大器器、电动操操作器、执执行机构接接线图四、电动执执行机构的的安装和接接线电动执行机机构介绍24图5无操作器接接线图五、电动执执行机构的的调试电动执行机机构介绍25电动执行机机构组成部部分在出厂厂时皆经过过调试，但但为了保证证正常运行行和现场实实际需要，，使用前应应对基本性性能作如下下检查：按图6接线图接线线。图6执行机构校校验接线图图五、电动执执行机构的的调试电动执行机机构介绍26合上电源开开关“1K”，将电机机“把手””放在手动动位置，摇摇动“手轮轮”使输出出轴的位置置置于出厂厂调试好的的零位（即即输出轴的的下限值）），此时mA表指示值应应为零值或或4mA如果不到（（或超过））此值可调调整（调零零），电位位器使其值值为0mA或4mA。摇动“手轮轮”，使输输出轴向上上移动，mA表示值应相相应地从0变化到10mA，或从4mA变化到20mA如果不到或或超过10mA或20mA，可调节““调满”电电位器。五、电动执执行机构的的调试电动执行机机构介绍27如需要重新新调整方法法如下：在机械起始始点（或偏偏离起始点点一小位移移）用螺丝丝刀旋转调调零（ZEPO）电位器，，使输出电电流为0mA（显示为指指示灯由亮亮至灭时为为零位）。。0~10mA调整方法：：将执行机机构开至终终端（或手手摇）用螺螺丝刀调节节满（ZERO）电位器至至20mA，再上、下下开几次，，信号调准准即可。五、电动执执行机构的的调试电动执行机机构介绍284~20mA调整方法：：将执行机机构开至终终端，用螺螺丝刀调节节调满（ZERO）电位器至至16mA，再将执行行机构开至至（或手摇摇）零位（（起始点）），调节调调零（ZEPO）电位器使使0mA变为4mA，再将执行行机构开至至（或手摇摇）终端。。此时如果果显示20mA即可。如果果有小误差差，反复上上、下几次次，信号调调准即可。。5.分别操作按按钮“2K”“3K”输出轴应应随之上下下移动。同同时位置发发送器的输输出电流值值和输出轴轴的行程一一一对应。。五、电动执执行机构的的调试电动执行机机构介绍29反零位调整整方法：按图7所示，将伺伺服电机①①、②两线线掉换。图7执行机构位位发内部接接线示意图图五、电动执执行机构的的调试电动执行机机构介绍30按图7所示，将印印刷板上①①、③两电电位器线掉掉换，再按按上所述的的第4点重复调试试方法调试试（如果在在调调零，，调满时有有假零位或或超位现象象，可以松松开电位器器的固定螺螺钉，电位位器前后移移动，将信信号调至所所要求范围围，固定电电位器螺钉钉）。六、使用和和检维修电动执行机机构介绍31电动执行机机构使用前前应认真仔仔细阅读使使用说明书书按规定的的检验方法法，进行检检查和校验验。电动执行机机构的减速速器应根据据现场使用用环境加注注合适的润润滑油。电动执行机机构投入运运行前应检检查现场电电源电压是是否与规定定相符。同同时按规定定的电器安安装接线图图检查接线线，拆线时时，做好标标记并包扎扎好，接线线时，按照照拆线的顺顺序接回并并注意线头头编号，各各接线端子子接线应牢牢靠。六、使用和和检维修电动执行机机构介绍32日常故障，，可在接线线端子上进进行相应的的检查调试试，对于指指令故障，，可以在就就地短接指指令线查看看，反馈故故障可以在在就地测量量反馈信号号。电动阀门接接线端子

开指令关指令开反馈关反馈故障阀位短接ROTROK343533348967424322235—344—36SIPOS3534125619201218—193--6RAGA53553310116742435—344—36AUMA3112113940353614152324上仪3739383915—1612--136—728--2941423639六、使用和和检维修电动执行机机构介绍334.据调节系统统的要求，，选定输出出轴的初始始化零位。。执行机构构出厂时输输出轴的零零位皆调整整在机械限限位下端处处。5.执行机构和和调节机构构所有连接接的接合处处不可有松松动间隙，，以保证有有良好的调调节效果。。6.执行机构输输出轴推力力应和调节节机构（阀阀门等）所所需推力相相适应，防防止过载。。7.执行机构各各组成部分分应根据现现场使用条条件定期检检查和调整整。减速器器应定期清清洗加油。。六、使用和和检维修电动执行机机构介绍348.凝汽器入口口执行器改改中停，凝凝汽器A/B侧入口执行行器以前只只有开和关关反馈，只只给DCS反馈一个开开关量，为为了让运行行人员能更更深入了解解凝汽器入入口阀门开开关位置，，维修时时给该执行行器添加一一个模拟量量反馈功能能。9.循泵出口蝶蝶阀新增15°反馈限位改改造，先断断电，再添添加继电器器，依次添添加行程开开关，当循循泵出口蝶蝶阀达到15°，行程开关关K闭合，继电电器KR线圈得电，，电路导通通，使六、使用和和检维修电动执行机机构介绍35循泵自动动启动，，并给DCS传递一个个“高电平”信号。(见图8继电器安安装接线线图)图8继电器安安装接线线图七、故障障及排除除方法电动执行行机构介介绍36电动执行行机构的的故障及及排除方方法见下下表1：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七、故障障及排除除方法电动执行行机构介介绍37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，对损坏无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调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接线两条放大器输出线接反用调接两条线方法更改接线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七、故障障及排除除方法电动执行行机构介介绍38续表1故障现象原因分析检查方法排除方法执行机构只能向一个方向转动一路输出断路，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接线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七、故障障及排除