电动执行机构讲义

1、电动执行机构讲义一、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，将控制信号转换成相应的动作，以控制阀内截流件的位置或其它调节机构的位置。信号或驱动力可以为气动的、电动的、液动的或此三者的任意组合。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

2、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，在操作中人体直接触工业设备的 危险部位和危险介质（固、液、气三态的多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他控制领域，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

3、。今年来，随着电子元器件技术、计算机技术和控制理论的飞速发展，国内外的执行机构都已跨入智能控制的时代。二、DKJ系列角行程电动执行机构结构与工作原理见图比例式电动执行机构是一个以两相伺服电动机为动力源的位置伺服机构，由电动伺服放大器和积分式电动执行机构组成，积分式电动执行机构由两相伺服电动机、减速器和位置发送器组成，系统图1。图1 执行机构系统原理图对于比例式执行机构（当电动操作器为“自动”工作状态或未接入电动操作器时），当伺服放 大器的输入端有控制信号输入时，此信号与来自位置发送器的位置反馈信号进行比较，比较后的信 号偏差经过放大，使功率级导通相应回路以驱动两相伺服电动机转动，使减速器的输出

4、轴朝着减小 这一偏差方向转动（位置发送器不断将输出轴的实际位置转变为电信号位置反馈信号回伺服放大器）直到信号偏差小于死区为止，此时输出轴就稳定在与输入信号相对应的位置上。输出轴的行 程与输入信号成比例关系。 对于积分式执行机构，置电动操作器为“手动”状态，按下电动操作器的“关”或“开”按钮，伺服电动机通电旋转，减速器的输出轴朝着“关”或“开”的方向转动，位置发送器将输出轴的实际位置不断转变为电信号位置反馈信号送回电动操作器的阀位开度表，当阀位开度表的反馈信号显示输出轴已经转动到需要的位置时，放开电动操作器的按钮，伺服电动机断电停转，输出轴停止转动，输出轴的转动量与通电时间成积分关系。 电动机为

5、鼠笼式两相交流伺服电动机。该电动机转子内阻较大，具有较大的起动转矩和较软的机械特性。在伺服电动机的尾部装有制动装置，能在电动机失电后迅速制动，有效地限制输出轴的 惯性惰走及负载反作用力矩的影响，使输出轴准确地停止在确定的位置上，改善系统的稳定性，电动执行机构采用交流电容器做为两相伺服电动机的分相电容，提高了产品的可靠性。 减速器采用一级圆柱齿轮和一级渐开线小齿差行星齿轮传动，具有传动比大、体积小、效率高、噪音小、寿命长等特点。在减速器上设置了手轮装置供就地调整和操作，手轮转动方向与输出轴相同。 伺服电动机安装在减速器上，它的后罩上有手柄，可以左右转动进行“电动”与“手动”状态 切换，在安装调试

6、及系统或线路出现故障时可断开电源，拉出手轮至“手动”位置（电动机的手也扳至“手动”位置）进行就地操作。在减速器的端盖上配置有两块由T型槽螺钉和螺母紧固的制动块，这就是角行程执行机构的机械 限位装置。 位置发送器由传动装置、传感元件、电源装置、放大电路及凸轮微动开关等组成。输出轴 的转角变化通过齿轮带动凸轮和导电塑料电位器转轴转动，电位器的电阻变化通过放大电路转化成位置反馈电流信号做为位置发送器的输出，在放大电路印制线路板上装有两个电位器：“0%”电位器和“100%”电位器分别用来调整位置反馈电流的下限和上限。 在带动导电塑料电位器转动的轴上装有2个可调的凸轮可以分别使2个微动开关动作。靠近导电

7、 塑料电位器的凸轮微动开关可以切断使输出轴顺时针转动（面对输出轴观察（注：以下均如此）的电动机回路，另一个凸轮微动开关可以切断使输出轴逆时针转动的回路。这两组凸轮微动开关组成了执行机构的电气限位装置。 位置发送器上有2个插头座，其中的14线矩形插头座X1连接电源、接地、电动机控制电路和传输位置反馈信号，3线圆形插头X2连接伺服电动机（已接线）。 位置反馈信号可调整为两种状态：正作用或反作用。 当执行机构的输出轴顺时针转动时，位置反馈电流增加称之为正作用。 当执行机构的输出轴顺时针转动时，位置反馈电流减少称之为反作用。三、电动执行机构的校核每台电动执行机构在出厂前均已按标准进行了严格检验，考虑到

8、运输及贮存影响，为确保使用 安全，请用户在安装使用之前进行如下校核：1.使现场的动力条件、环境条件符合规定。 2.执行机构名牌标识的各项内容符合系统及阀门正常工作的需要。 3.绝缘电阻校核用500E兆欧表测量各组导线间及其与机壳间的绝缘电阻，应符合规定。 4.机械校核 4.1紧固件检查 各紧固件无松动现象，如有松动，务必用旋具拧紧。 4.2可动零部件检查 手轮及电动机后罩上的手柄（以下简称电动机手柄）在“手动”“电动”位置间切换灵活， 在规定位置上能被内部的钢球可靠定位（手轮轴上的钢球压力可用手轮前面的紧定螺钉调整，）在 “电动”位置手轮空转灵活。5.接插件检查 各插头插座安装牢固、接触牢靠，

9、卸下插头，检查各接触对应无锈蚀、变形等影响接触的缺陷。 6.接线 按本说明书的接线图（图2）接线。图2-A 不接电动操作器的比例式执行机构接线图图2-B 接DFD-05 电动操作器的比例式执行机构接线图图2-C 接DFD-09 电动操作器的比例式执行机构接线图图2-D 接DFD-05电动操作器的积分式执行机构接线图7.执行机构工作状态校核 7.1.比例式执行机构工作状态的校核 a.伺服放大器的校核 去掉位置反馈信号接线，接通伺服放大器电源，放大器的指示灯亮。 当放大器的输入端无任何外接信号时，调整调零电位器使用前级输出电压为零（在伺服放大器 安装使用说明书标识的测量棒上测量），然后在任意一个输

10、入通道（1-2，3-4端子间）加入不小于 1.5%输入量程的直流信号，前级输出电压不小于0.5V。b.工作信号范围校核 恢复位置反馈信号通道并在其中串接量程为020mA的直流电表，接通放大器及执行机构电源，在放大器输入端施加工作信号范围下限信号，伺服电动机转动，执行机构输出轴逆时针转动，位置反馈信号向接近输出信号的方向变化，当输出轴转动到额定行程下限时，电流表显示的位置反 馈信号为工作信号范围下限，电动机停止转动，输出轴停止转动。 改变输入信号至工作信号范围上限值，执行机构输出轴顺时针转动，当输出轴转动到额定行程 上限时，电流表显示的位置反馈信号也为工作信号范围上限，电动机停止转动，输出轴停止

11、转动。 此时若转动位置发送器上的“100%”电位器，输出轴的位置将发生变动。c.死区调整产品在出厂时已调整好死区，一般不需进行调整，如果出现振荡说明死区过小，可以调整伺服 放大器的“稳定”或“死区调节”电位器，增大死区，使机构稳定，但不可调整过大，使灵敏度降低。 d.正作用变为反作用出厂时，执行机构一般均按正作用接线和调整，如需要反作用的执行机构用户可做如下调整：(1)变换伺服放大器与积分式执行机构之间关于电动机的接线。 按接线图2-A将放大器端子-X0与执行机构端子-X1的 原接线 -X0：12接-X1：8，-X0：10接-X1：3 改为 -X0：10接-X1：8，-X0：12接-X1：3。

12、 按接线图2-B将放大器端子-X0与操作器端子-X4的 原接线 -X0：10接-X4：1，-X0：12接-X4：2 改为 -X0：10接-X4：2，-X0：12接-X4：1。 (2)变换位置反馈信号的变化方向。 将导电塑料电位器焊接头1、3上的导线对调整重新焊接。e.在放大器的输入端逐渐增加或减小直流信号，输出轴将相应转动，输入信号与转角应符合输入输出特性曲线如图3。 7.2.积分式执行机构工作状态校核。 a.输出轴转动方向校核 接通电源按动电动操作器“开”按钮，输出轴顺时针转动，位置反馈信号将增加，按动电动操 作器“关”接钮，输出轴将逆时针转动，位移反馈信号将减少，如需要实现反作用请改变执行

13、机构 端子-X1与DFD-05电动操作器端子-X4的接线，即将原-X1：35接-X4：11及-X1：810接-X4：13改为 -X1：35接-X4：13及-X810接-X4：11。 b.变换位置反馈信号的变化方向 按本章7.1d(2)的方法。 C.输出轴的转角与位置反馈信号应符合输出反馈特性曲线如图4。四、电动执行机构的调整工作位置调整：松开紧固制动块的螺母，卸下电动机插头，拆下位置发送器罩盖，将手轮及电动机手柄置于“手动”位置，摇动手轮使输出轴转动到对应于位置反馈电流下限的位置（以下简称下限位置）。 根据工作状态是正作用还是反作用使一个制动块紧贴住输出臂，紧固好固定制动块的螺母，摇动手轮（正

14、作用时顺时针转动，反作用时逆时针转动），使输出轴转动90(此位置以下简称上限位置）。使另一个制动块紧贴住输出臂另一侧，紧固好螺母。根据对于凸轮微动开关的说明，调整凸轮，使其在输出轴位于两个极限位置时使相应的微动开关动作，将凸轮轴上的圆螺母紧固好。接好电动机插头，将手轮及电动机手柄置于“电动”位置，接通电源，使输出轴往复旋转，观察调整的正确性。将输出轴转动到下限位置，松开紧固导电塑料电位器的压板上的螺钉，握住电位器使之缓慢转动到位置反馈电流为工作信号范围下限时为止，紧固好压板上的螺钉。如有差异可调整印制电路板上的“0%”电位器，接通电动机使输出轴向上限方向转动，位置反馈电流应增加（如位置反馈电流

15、在减少到某一点后突然陡上又减少，则须将导电塑料电位器上的1、3接线头对调 并重新调整位置反馈电流下限。当输出轴到达上限后，调整印制线路板上的100%电位器，使位置反馈信号为工作信号范围上限。 对于比例式执行机构，接入伺服放大器，使输入信号为工作信号范围下限，输出轴应转动到下限位置，如偏离，可调整导电塑料电位器或印制电路板上的0%电位器；使输入信号为工作范围上限，输出轴应转动到上限位置，如偏离，可调整印制电路板上的100%电位器。 调整完毕，装好位置发送器的罩盖。ZKJ-510型电动执行机构在本公司按工艺要求是反作用力的。执行器由执行机构和调节机构组成，输入信号变大，调节输出变小-反作用调节器。反之为正作用执行器。4-20mA100%-正作用。SJ-150 型电动执行机构的调校与ZKJ-510型电动执行机构大致相同。a. 输出轴运动方向定义及调整 根据现场要求，确定输出轴关向、开向的位置。若运行方向与定义不符，则调整电机端子接线即可。b. 机械限位的调整（1） 拆下两个限位螺钉，将机构行至“全关”位置。（2） 将一个限位螺钉旋入靠近“全关”位置限位螺栓的螺孔内紧固；松开紧固螺钉，调整限位螺栓与该限位螺钉接触，调整后紧固。（3） 将另一个限位螺钉隔三个孔旋入后紧固。（当全行程为90时）（4） 将机构行至“全开”位置。按上述方法调整开限位螺栓。c.