执行机构知识

执行机构知识执行机构知识0606执行机构知识一、执行机构的基本介绍1、执行机构的作用以电能、压缩空气或压力油为动力，输出与控制信号相对应的转角或直线位移，以一定转矩或推力推动调节机构，从而完成生产过程参数控制要求的装置，也称执行器。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来自控制仪表或人工给定的控制信号，对其进行功率放大，然后转换为输出轴的相应的角位移或直线位移，用以推动各种调节机构，如调节阀、风门挡板等，改变被调介质流量，以完成各种过程参数（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。执行机构的动作规律通常是线性的，也有采用等百分比型的。其控制信号有连续的电流信号，也有断续的电压信号或脉冲信号。2、执行机构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）3、执行机构的分类1.执行机构按照动作方式一般有开关型与调节型两种：气动执行机构，开关型控制主要靠电磁阀，调节型控制主要靠阀门定位器；电动执行机构，开关型定位可以采用行程开关或力矩开关，调节型控制主要靠位置反馈发送器和伺服放大器。06执行机构知识2.按动力能源不同分为：电动执行机构：电机驱动，方便控制，体积小，效率高，品种多，经济，（如主给水电动门、给水旁路调节门）；气动执行机构：气源驱动，使用简单，防爆型能好，成熟可靠，运行速度快（快开或快关），需要仪用压缩空气及管路，维护量大，（如汽轮机抽汽逆止门、疏水阀）；电液式执行机构：电动泵或电磁阀控制液压缸，可靠性高，定位精度好，使用寿命长达40~50年，运行速度快，体积庞大，价格昂贵（如汽轮机调节门、循环水液控蝶阀）06执行机构知识二、气动执行机构气动执行器是用压缩空气压力驱动启闭或调节阀门的执行装置，又被称气动执行机构或气动装置，不过一般通俗的称之为气动头。我厂锅炉一、二级减温水调节阀、汽机侧蒸汽疏水阀等均为气动执行机构。一般是国外品牌，我厂有：美国FISHER、意大利STI、博雷Bray、盖米Gemue等。角行程气动执行器直行程气动执行器薄膜气动执行器06执行机构知识1、气动执行机构分类按照结构可分：气动薄膜执行机构汽缸式执行机构按控制方式分：单动型：弹簧复位，气路切断或故障，阀门自动开启或关闭双动型：气缸两侧进气，阀门开启和关闭两位式控制对于单动型的进气方向分为：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）06执行机构知识2、气动执行机构的主要组成部件和功能气源三联件：过滤器、减压阀、油雾器。减压阀可对气源进行稳压，使气源处于恒定状态，可减小因气源气压突变时对阀门或执行器等硬件的损伤。过滤器用于对气源的清洁，可过滤压缩空气中的水份，避免水份随气体进入装置。油雾器可对机体运动部件进行润滑，可以对不方便加润滑油的部件进行润滑，大大延长机体的使用寿命；电磁阀：分为单电控电磁阀和双电控电磁阀。单电控电磁阀（线圈带电时阀门打开或关闭，断电时弹簧复位），双电控电磁阀（一个线圈得电时阀门打开，另一个线圈得电时阀门关闭）电/气转换器：将控制系统来的4~20mA电流信号转换成3-15psi（0.2~1kg/cm）的气压控制信号；阀门定位器：是气动调节阀阀位控制的核心部件，对调节阀的阀位进行精确控制；位置变送器：通过连杆和阀杆的位移同步产生转角移动，转换成4~20mA电流信号，线性的反应阀门的开度；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；手动操作机构：部分气动门，在自动控制不正常情况下手动操作；消声器：安装在电磁阀的排气口，降低噪音；为了实现某些特殊的控制功能，一些执行机构上还配置了其他的控制部件，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。06执行机构知识3、气动执行机构工作原理：1.开关型气动阀:开关型气动阀就是以压缩空气（空压机）为动力源，通过电磁阀换向去驱动气动执行器，气动执行器带动阀门，实现阀门的开关，通过行程开关反馈阀门的位置信号。06执行机构知识2.调节型气动阀：调节型气动阀以压缩气体为动力源，以气缸为执行器，并借助于阀门定位器、电气转换器、电磁阀、保位阀、储气罐、气体过滤器等附件去驱动阀门，实现开关量或比例式调节，接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的：流量、压力、温度、液位等各种工艺过程参数。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。气动阀门定位器是利用力平衡原理设计和工作，它接受调节器的输出信号，然后以它的输出信号去控制气动调节阀，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门定位器，阀位状况通过电信号传给上位系统。缺点是调节困难、线性差、灵敏度差、故障率高，不具有“三断保护”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。优点：调节方便、灵敏度高、线性好，具有“三断保护”功能。06执行机构知识4、气动执行机构常见故障及产生的原因1.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气源总管泄露（2）有气源，无信号①调节器故障②信号管泄露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管道泄露或堵塞（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06执行机构知识2.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3.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阀芯和衬套磨损严重④膜盒漏气⑤定位器漏气⑥定位器输出和膜盒间管路漏气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06执行机构知识4.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“O”型密封泄露（2）阀杆在往复动作时均有迟钝现象①阀杆内有粘物堵塞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5.调节阀的泄漏量增大。泄露的原因下：（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介质差压太大，执行机构刚性小，阀关不严②阀内有异物③衬套烧结06执行机构知识三、电动执行机构电动执行机构是电动单元组合式仪表（DDZ型）中的执行单元。它是以交流电源为动力，接受统一的4~20mA直流信号，输出相应的位移，操纵阀门、挡板等调节机构，可配用各种电动操作器完成调节系统“手—自动”的无扰动切换，及就地—远方操作，电动执行机构还设有电气限位和机械限位双重保护被调对象，完成自动调节任务。我厂汽机高低旁路调节阀、主给水电动门、风门调节挡板、二次风门调节挡板等均为电动执行机构。我厂电动执行机构主要有：进口有英国ROTORKIQ系列，德国SIPOS经济型和专业型；国产有ROTORKIQC系列、常州电站、扬州电力修造、奥托克等。06执行机构知识1、电动执行机构的分类多回转：使用单相或三相电动机驱动齿轮或涡轮蜗杆，最后驱动阀杆螺母，阀杆螺母使阀杆产生运动使阀门启闭，是最基本的执行机构，角行程和直行程执行器大部分是在多回转式的基础之上改造而来的。输出轴转动运行超过360°，多圈旋转才能完成启闭过程的旋转阀门（主要用于截止阀、管夹阀和隔膜阀）；直行程：输出的是直线位移推力，主要用于闸阀和滑板阀。常用于配套各种阀门构成电动阀门或者电动调节阀；(例如：闸阀、调节阀、单座阀等直线运动的阀门)；部分回转与角行程：以多回转式为基础，配以二级减速箱组成0~90°角行程电动执行机构（用于控制球阀、旋塞阀、蝶阀和风门挡板之类的角行程阀门）。06执行机构知识2、电动执行机构的控制原理1.开关型电动执行机构的控制回路：F1是保险;RJ是热继电器；J1、J2是交流接触器；SQ1-1、SQ1-2是远方/就地切换按钮；SO、SC是就地开关按钮；Z1、Z2、Z3是中间继电器；OT/LS1、OT/LS2是开力矩开关的两组触点；CT/LS1、CT/LS2是关力矩开关的两组触点；OAS1、OAS2开行程开关的两组触点；CAS1、CAS2关行程开关的两组触点；b1~b6是就地指示灯；SS是急停按钮。现在我们来看一下阀门处于就地状态：按下SO开按钮，则开过程控制回路（经过J2常闭触点-J1线圈-开力矩常闭触点-开行程常闭触点-N），J1开继电器线圈吸合、J1接触器常开触点闭合，构成自保持。其主接点闭合，接通电机回路，电机正转，阀门开启，当阀门达到全开位置时，开行程开关OAS2动作，切断控制回路，J1掉电复位，电机失电停转，同时行程开关OAS1动作，Z1中间继电器得电吸合，阀门开到位，D1开指示灯亮起。（开、关行程控制回路原理相同）当阀门在开或者关中间位置卡涩时，OT/LS或CT/LS开关力矩开关动作，回路断开，电机停转，Z3中间继电器得电吸合过力矩指示灯亮起。其中J1、J2的常闭触点是开、关的互锁。06执行机构知识06执行机构知识2.调节型电动执行机构的工作原理：来自调节器DCSAO卡件的电流信号Ii（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差值不等于零时，其差值经伺服放大器放大后，控制电机按相应按相应的方向移动，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；当反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。06执行机构知识3、电动执行机构的结构电动执行机构通过控制回路又可以分为一体化电动执行机构和分体式电动执行机构。一体化电动执行机构：控制回路集成在执行机构内部的电动执行机构。分体式电动执行机构：控制回路与执行机构分开的电动执行机构。电动执行机构有电动机、减速器、控制机构、行程控制器、力矩控制器、按钮组件、手—电动切换机构、手轮部套、电气部分组成。06执行机构知识一体化、分体式电动执行机构还可以按调试类型分为机械式和智能型。所谓机械式就是通过手动调节行程齿轮开关、力矩齿轮开关来实现阀门的开关限位。06执行机构知识智能型就是内部智能控制器与阀位传感器的位置信号相比较，将执行机构的输出轴位于和输入信号相对应的位置上，完成定位。智能型控制板由位置传感器、开关量I/O模件、模拟量A/D转换模件、手自动保护、远程就地切换等组成，由CPU处理器集中控制。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。06执行机构知识06执行机构知识4、电动执行机构的故障及排除方法06执行机构知识06执行机构知识06执行机构知识06执行机构知识06执行机构知识06执行机构知识四、执行机构的调试执行机构的种类繁多，调试方法不尽相同，非智能型执行机构调试步骤较多，智能型执行机构调试简单，现在执行机构厂家推出非侵入式执行机构，利用红外遥控器、HART手操器或按键就能完成调试，不需要打开执行机构外壳，气动执行机构智能定位器也能用HART手操器进行调试。06执行机构知识下面我们介绍一下电动执行机构的检修工艺及质量标准（1）外观检查。执行机构外观应完好无损，行程范围内无阻，开关方向标志明确；铭牌与标志牌完好正确字迹清楚；并检查执行器周围运行环境，注意温度振动等是否异常。（2）接线检查。接线无松动虚接短路开路损坏折痕等现象。（3）内部元件检查。内部元件连接牢固，插头无松动接触不良破损等现象。（4）电机检修。（a）轴承无磨损，转动灵活，装好高温润滑油。（b）电动机轴不得弯曲，轴头不可堆起。（c）线圈应无烧焦碰伤楔子应无松动。（d）各零部件齐全，螺丝固定牢固。（e）各相线圈电阻差不大于1Ω，线圈对地与相间绝缘电阻不低于500MΩ。检查电动机结果（f）如不符合要求，换同型号新电动机。（5）电源检查。电源系统无断线短路虚接，保险无损坏。（6）执行机构机械零位全开位的校准。（a）手摇使执行机构至全关状态，紧固下限位块调整下限位开关动作。（b）手摇使执行机构至全开状态，紧固限位块，调整上限位开关动作。（c）配有手操器的执行机构，在全关或全开状态下，用手操器进行设置。06执行机构知识（7）位置变送器的校准。（a）断开输入回路后系统送电，手操使输出轴转动至机械零位，调整输出电流为量程的零位。（b）手操使输出轴转动至全开位，调整位置变送器输出电流为量程的满度。（c）执行机构按行程的25%，依次递增直至上限，再依次增减至下限，测量输出电流，允许有0.5%线性误差。（8）外置行程开关校准。（a）电动使执行机构至全关时，调整行程开关动作，位置变送器输出正好为零。（b）电动使执行机构至全开时，调整行程开关动作，位