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、工工作原原理及及结构构（一））电动动执行行机构构机械限限位块块则按按行程程不同同来进进行设设置。。（二））工作作原理理直行程程电动动执行行机构构是一一个用用交流流伺服服电动动机为为原动动机的的位置置伺服服机构构，其其系统统方块块图如如图2所示。。电动执执行机机构介介绍11图2电动执执行机机构系系统方方块图图二、工工作原原理及及结构构（二））工作作原理理其中FC伺服放放大器器SD单相伺伺服电电机WF位置发发送器器执行机机构Z减速器器DFD电动操操作器器C调节阀阀电动执执行机机构介介绍12二、工工作原原理及及结构构（二））工作作原理理电动执执行机机构处处于连连续调调节的的控制制过程程状态态：当输入入信号号Ii=0（或4mADC）时,位置发发送器器反馈馈电流流If=0(或4mADC),此时时伺伺服服放放大大器器没没有有输输出出电电压压，，交交流流伺伺服服电电动动机机停停转转，，执执行行机机构构输输出出轴轴稳稳定定在在预预选选好好的的零零位位。。当输输入入信信号号Ii>0（或或4mADC）时时（（接接入入极极性性应应与与位位置置反反馈馈电电流流极极性性相相反反））此此输输入入信信号号与与系系统统本本身身的的位位置置反反馈馈电电流流在在伺伺服服放放大大器器的的前前置置级级磁磁放放大大器器中中进进行行磁磁势势的的综综合合比比较较，，由由电动动执执行行机机构构介介绍绍13二、、工工作作原原理理及及结结构构（二二））工工作作原原理理于这这两两个个信信号号大大小小不不相相等等且且极极性性相相反反就就有有误误差差磁磁势势出出现现，，从从而而使使伺伺服服放放大大器器有有足足够够的的输输出出功功率率，，驱驱动动交交流流伺伺服服电电动动机机，，执执行行机机构构输输出出轴轴就就朝朝着着减减少少这这个个误误差差磁磁势势的的方方向向运运动动，，直直到到输输入入信信号号和和位位置置反反馈馈信信号号两两者者相相等等为为止止，，此此时时输输出出轴轴就就稳稳定定在在与与输输入入信信号号相相对对应应的的位位置置上上。。电动动执执行行机机构构三三种种控控制制方方式式：：电动动执执行行机机构构介介绍绍14二、、工工作作原原理理及及结结构构（二二））工工作作原原理理当电电动动操操作作器器切切换换开开关关放放在在““自自动动””位位置置时时，，即即处处在在连连续续调调节节控控制制状状态态。。当电动操操作器切切换开关关放在““手动””位置时时，即处处在手动动远方控控制状态态，操作作时只要要将旋转转切换开开关分别别拔到““开”或或“关””的位置置，执行行机构输输出轴就就可以上上行或下下行，在在运动过过程中观观察电动动操作器器上的阀阀位开度度表，到到所需控控制阀位位开度时时，立即即松开切切换开关关即可。。电动执行行机构介介绍15二、工作作原理及及结构（二）工工作原理理当电动操操作器切切换开关关放置““手动””位置时时，把交交流伺服服电动机机端部旋旋钮放在在“手动动”位置置，拉出出执行机机构上的的手轮，，摇动手手轮就可可以实现现手动操操作。当当不用就就地手动动操作时时，千万万要注意意，把交交流伺服服电机端端部的旋旋钮放在在“自动动”位置置，并把把手轮推推进。电动执行行机构介介绍16三、用途途电动执行行机构可可以与变变送器，，调节器器等仪表表配套使使用，它它以电源源为动力力，接受受4~20mADC或0~10mADC信号，将将此转换换成与输输入信号号相对应应的直线线位移，，自动地地操纵阀阀门等调调节机构构，完成成自动调调节任务务，或者者配用电电动操作作器实现现远方手手动控制制，可广广泛应用用于发电电厂、钢钢铁厂、、化工、、轻工等等工业总总门的调调节系统统中。执行机构构主要应应用在以以下三大大领域：：电动执行行机构介介绍17三、用途途1．发电厂厂火电行业业应用送风机风风门挡板板、一次次进风风风门挡板板、二次次进风风风门挡板板、主风风箱风门门挡板、、燃烧烧器调节节杆、燃燃烧器摇摇摆驱动动器、球球阀和蝶蝶阀控制制、滑滑动门等等。其它电力力行业的的阀门执执行器应应用球阀、叶叶轮机转转速控制制、冷凝凝水再循循环、脱脱氧机、、锅炉给给水、再再加热恒恒温控制制器及其其它相关关阀门应应用。电动执行行机构介介绍18三、用途途2．过程控控制用于化工工、石化化、模具具、食品品、医药药、包装装等行业业的生产产过程控控制，按按照既定定的逻辑辑指令或或电脑程程序对阀阀门、刀刀具、管管道、挡挡板、滑滑槽、平平台等进进行精确确的定位位、起停停、开合合、回转转，利用用系统检检测出的的温度、、压力、、流量、、尺寸、、辐射、、亮度、、色度、、粗糙度度、密度度等实时时参数对对系统进进行调整整，从而而实现间间歇、连连续和循循环的加加工过程程的控制制。电动执行行机构介介绍19三、用途途3．工业自自动化用于较为为广泛的的航空、、航天、、军工、、机械、、冶金、、开采、、交通、、建材等等方面，，对各类类自动化化设备和和系统的的运动点点（运动动部件））进行各各种形式式的调节节和控制制。电动执行行机构介介绍20四、电动动执行机机构的安安装和接接线伺服放大大器应安安装在环环境温度度为0~50℃：相对温温度≤85%无腐蚀性性气体的的环境中中。执行机构构应安装装在环境境温度为为-25~+70℃，相对温温度≤95%无腐蚀性性气体环环境中，，在一般般情况下下，执行行机构均均安装在在调节阀阀的阀体体上，用用螺钉坚坚固，当当然也可可以安装装在其他他调节机机构上。。安装时时应考虑虑到手动动操作及及维修拆拆装的方方便，安安装时必必须避免免所有接接合外的的松动间间隙。限限位块作作限位用用更不可可松动和和随便拆拆装。执执行机构构的外形形及安装装方式见见图3。电动执行行机构介介绍21四、电动动执行机机构的安安装和接接线电动执行行机构介介绍22图3外形及安安装方式式四、电动动执行机机构的安安装和接接线电动执行行机构介介绍23执行机构构外部接接线按图图4、5所示连接接，仔细细复查。。图4伺服放大大器、电电动操作作器、执执行机构构接线图图四、电动动执行机机构的安安装和接接线电动执行行机构介介绍24图5无操作器器接线图图五、电动动执行机机构的调调试电动执执行机机构介介绍25电动执执行机机构组组成部部分在在出厂厂时皆皆经过过调试试，但但为了了保证证正常常运行行和现现场实实际需需要，，使用用前应应对基基本性性能作作如下下检查查：按图6接线图图接线线。图6执行机机构校校验接接线图图五、电电动执执行机机构的的调试试电动执执行机机构介介绍26合上电电源开开关““1K”，将将电机机“把把手””放在在手动动位置置，摇摇动““手轮轮”使使输出出轴的的位置置置于于出厂厂调试试好的的零位位（即即输出出轴的的下限限值）），此此时mA表指示示值应应为零零值或或4mA如果不不到（（或超超过））此值值可调调整（（调零零），，电位位器使使其值值为0mA或4mA。摇动““手轮轮”，，使输输出轴轴向上上移动动，mA表示值值应相相应地地从0变化到到10mA，或从从4mA变化到到20mA如果不不到或或超过过10mA或20mA，可调调节““调满满”电电位器器。五、电电动执执行机机构的的调试试电动执执行机机构介介绍27如需要要重新新调整整方法法如下下：在机械械起始始点（（或偏偏离起起始点点一小小位移移）用用螺丝丝刀旋旋转调调零（（ZEPO）电位位器，，使输输出电电流为为0mA（显示示为指指示灯灯由亮亮至灭灭时为为零位位）。。0~10mA调整方方法：：将执执行机机构开开至终终端（（或手手摇））用螺螺丝刀刀调节节满（（ZERO）电位位器至至20mA，再上上、下下开几几次，，信号号调准准即可可。五、电电动执执行机机构的的调试试电动执执行机机构介介绍284~20mA调整方方法：：将执执行机机构开开至终终端，，用螺螺丝刀刀调节节调满满（ZERO）电位位器至至16mA，再将将执行行机构构开至至（或或手摇摇）零零位（（起始始点）），调调节调调零（（ZEPO）电位位器使使0mA变为4mA，再将将执行行机构构开至至（或或手摇摇）终终端。。此时时如果果显示示20mA即可。。如果果有小小误差差，反反复上上、下下几次次，信信号调调准即即可。。5.分别操操作按按钮““2K”“3K”输出出轴应应随之之上下下移动动。同同时位位置发发送器器的输输出电电流值值和输输出轴轴的行行程一一一对对应。。五、电电动执执行机机构的的调试试电动执执行机机构介介绍29反零位位调整整方法法：按图7所示，，将伺伺服电电机①①、②②两线线掉换换。图7执行机机构位位发内内部接接线示示意图图五、电电动执执行机机构的的调试试电动执执行机机构介介绍30按图7所示，，将印印刷板板上①①、③③两电电位器器线掉掉换，，再按按上所所述的的第4点重复复调试试方法法调试试（如如果在在调调调零，，调满满时有有假零零位或或超位位现象象，可可以松松开电电位器器的固固定螺螺钉，，电位位器前前后移移动，，将信信号调调至所所要求求范围围，固固定电电位器器螺钉钉）。。六、、使使用用和和检检维维修修电动动执执行行机机构构介介绍绍31电动动执执行行机机构构使使用用前前应应认认真真仔仔细细阅阅读读使使用用说说明明书书按按规规定定的的检检验验方方法法，，进进行行检检查查和和校校验验。。电动动执执行行机机构构的的减减速速器器应应根根据据现现场场使使用用环环境境加加注注合合适适的的润润滑滑油油。。电动动执执行行机机构构投投入入运运行行前前应应检检查查现现场场电电源源电电压压是是否否与与规规定定相相符符。。同同时时按按规规定定的的电电器器安安装装接接线线图图检检查查接接线线，，拆拆线线时时，，做做好好标标记记并并包包扎扎好好，，接接线线时时，，按按照照拆拆线线的的顺顺序序接接回回并并注注意意线线头头编编号号，，各各接接线线端端子子接接线线应应牢牢靠靠。。六、、使使用用和和检检维维修修电动动执执行行机机构构介介绍绍32日常常故故障障，，可可在在接接线线端端子子上上进进行行相相应应的的检检查查调调试试，，对对于于指指令令故故障障，，可可以以在在就就地地短短接接指指令令线线查查看看，，反反馈馈故故障障可可以以在在就就地地测测量量反反馈馈信信号号。。电动动阀阀门门接接线线端端子子

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、、使使用用和和检检维维修修电动动执执行行机机构构介介绍绍334.据调节节系统统的要要求，，选定定输出出轴的的初始始化零零位。。执行行机构构出厂厂时输输出轴轴的零零位皆皆调整整在机机械限限位下下端处处。5.执行机机构和和调节节机构构所有有连接接的接接合处处不可可有松松动间间隙，，以保保证有有良好好的调调节效效果。。6.执行机机构输输出轴轴推力力应和和调节节机构构（阀阀门等等）所所需推推力相相适应应，防防止过过载。。7.执行机机构各各组成成部分分应根根据现现场使使用条条件定定期检检查和和调整整。减减速器器应定定期清清洗加加油。。六、使使用和和检维维修电动执执行机机构介介绍348.凝汽器器入口口执行行器改改中停停，凝凝汽器器A/B侧入口口执行行器以以前只只有开开和关关反馈馈，只只给DCS反馈一一个开开关量量，为为了让让运行行人员员能更更深入入了解解凝汽汽器入入口阀阀门开开关位位置，，维维修时时给该该执行行器添添加一一个模模拟量量反馈馈功能能。9.循泵出出口蝶蝶阀新新增15°°反馈限限位改改造，，先断断电，，再添添加继继电器器，依依次添添加行行程开开关，，当循循泵出出口蝶蝶阀达达到15°°，行程程开关关K闭合，，继电电器KR线圈得得电，，电路路导通通，使使六、使使用和和检维维修电动执执行机机构介介绍35循泵自自动启启动，，并给给DCS传递一一个“高电平平”信号。。(见图8继电器器安装装接线线图)图8继电器器安装装接线线图七、故故障及及排除除方法法电动执执行机机构介介绍36电动执执行机机构的的故障障及排排除方方法见见下表表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、故故障及及排除除方法法电动执执行机机构介介绍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、故故障及及排除除方法法电动执执行机机构介介绍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