電動執行機構性能參數及故障解析

 

　　電動執行機構廣泛的定義是:一種能提供直線或旋轉運動的驅動裝置，它利用某種驅動能源并在某種控制信號作用下工作。執行機構使用液體、氣體、電力或其它能源并通過電機、氣缸或其它裝置將其轉化成驅動作用。其基本類型有部分回轉(Part-Turn)、多回轉(Multi-Turn)及直行程(Linear)三種驅動方式。基本的執行機構用于把閥門驅動至全開或全關的位置。用于控制閥的執行機構能夠的使閥門走到任何位置。盡管大部分執行機構都是用于開關閥門，但是如今的執行機構的設計遠遠超出了簡單的開關功能，它們包含了位置感應裝置，力矩感應裝置，電極保護裝置，邏輯控制裝置，數字通訊模塊及PID控制模塊等，而這些裝置全部安裝在一個緊湊的外殼內。
 

　　因為越來越多的工廠采用了自動化控制，人工操作被機械或自動化設備所替代，人們要求執行機構能夠起到控制系統與閥門機械運動之間的界面作用，更要求執行機構增強工作安全性能和環境保護性能。在一些危險性的場合，自動化的執行機構裝置能減少人員的傷害。
 

　　某些特殊閥門要求在特殊情況下緊急打開或關閉，閥門執行機構能阻止危險進一步擴散同時將工廠損失減至少。對一些高壓大口徑的閥門，所需的執行機構輸出力矩非常大，這時所需執行機構必須提高機械效率并使用高輸出的電機，這樣才能平穩的操作大口徑閥門。對于一些小扭矩的閥門，精小型的電動閥門也應用而生，相比普通型具有重量輕，結構緊湊，功能齊全等優點。
 

　　電動執行器按照運動方式分為：角行程、直行程和多轉式
 

　　角行程和直行程執行器大部分是在多轉式的基礎之上改造而來的：以多轉式為基礎，配以蝸輪蝸桿二級減速箱組成0~90°角行程電動執行機構；配以絲桿部件組成直行程電動執行機構
 

　　角行程：
 

　　0~90°角行程，用于控制球閥、旋塞閥、蝶閥和百葉閥之類的角行程閥門；
 

　　多回轉電動執行器多轉式：
 

　　需要運行超過360°才能實現閥門的啟閉，主要用于截止閥、管夾閥和隔膜閥；
 

　　直行程：
 

　　輸出的是力，產生的是位移，主要用于閘閥和滑板閥。
 

　　常用于配套各種閥門構成電動閥門或者電動調節閥(例如：閘閥、調節閥、單座閥等直線運動的閥門)
 

　　以AC交流電或DC直流電為驅動能源；根據動作方式分為兩大類(電動開關型和電動調節型)
 

　　優點是能源取用方便，信號傳輸速度快，傳輸距離遠，便于集中控制，靈敏度和精度較高，與電動調節儀表配合方便，安裝接線簡單。
 

　　缺點是結構復雜，平均故障率高于氣動執行機構，適用于防爆要求不高，氣源缺乏的場所。
 

　　電動執行器工作原理
 

　　電動執行器有五種類型：直行程電動執行器、角行程電動執行器、電動調節閥、PID電動調節執行器和電磁閥。前四種屬于DDZ型。下面簡要介紹一下直行程電動執行器和角行程電動執行器。
 

　　直行程與角行程電動執行器的作用是接收調節器或其它儀表送來的0~10，4~20毫安或1~5伏電壓的標準值流電信號，經執行器后變成位移推力或轉角力矩，以操作開關、閥門等，完成自動調節的任務。這兩種執行器以前都是由伺服放大器與執行機構兩大部分組成的。現在有機電一體智能化的結構，它們的結構、工作原理和使用方法都是相似的，區別僅在于，一個輸出位移(推力)，一個輸出轉角(力矩)。
 

　　電動執行器選用須知
 

　　一、根據閥門所需的扭力確定電動執行器的輸出扭力
 

　　閥門啟閉所需的扭力決定著電動執行器選擇多大的輸出扭力，一般由使用者提出或閥門廠家自行選配，做為執行器廠家只對執行器的輸出扭力負責，閥門正常啟閉所需的扭力由閥門口徑大小、工作壓力等因素決定，但因閥門廠家加工精度、裝配工藝有所區別，所以不同廠家生產的同規格閥門所需扭力也有所區別，即使是同個閥門廠家生產的同規格閥門扭力也有所差別，當選型時執行器的扭力選擇太小就會造成無法正常啟閉閥門，因此電動執行器必需選擇一個合理的扭力范圍。
 

　　二、根據所選電動執行器確定電氣參數
 

　　因不同執行器廠家的電氣參數有所差別，所以設計選型時一般都需確定其電氣參數，主要有電機功率、額定電流、二次控制回路電壓等，往往在這方面的疏忽，結果控制系統與電動執行器參數不匹配造成工作時空開跳閘、保險絲熔斷、熱過載繼電器保護起跳等故障現像。
 

　　電動執行器常見故障及維修辦法
 

　　一．指示燈故障
 

　　1.故障現象：
 

　　給電動執行機通電后發現電源指示燈不亮，伺放板無反饋，給信號不動作。
 

　　故障判斷和檢修過程：
 

　　因電源指示燈不亮，首先檢查保險管是否開路，經檢查保險管完好，綜合故障現象，可以推斷故障有可能發生在伺放板的電源部分，接著檢查電源指示燈，用萬用表檢測發現指示燈開路，更換指示燈故障排除。
 

　　結論：電源指示燈開路會造成整個伺放板不工作。
 

　　2.故障現象：(調試中發現)
 

　　電動執行機構通電后，給信號開可以，關不動作。
 

　　故障判斷和檢修過程：
 

　　先仔細檢查反饋線路，確認反饋信號*，給開信號時開指示燈亮，說明開正常，給關信號時關指示燈不亮，說明關可控硅部分有問題，首先檢查關指示燈，用萬用表檢測發現關指示燈開路，將其更換后故障排除。
 

　　結論：關和開指示燈不亮(開路)時可控硅不動作。
 

　　二．電阻電容
 

　　1．故障現象：
 

　　電動執行機構通電后，給定一個信號(例75%)，執行機構會全開到底，然后回到位置(75%)。
 

　　故障判斷和檢修過程：
 

　　根據以上故障現象，首先要判斷是伺放板和執行機構那一個有問題。將伺放板從執行機構上拆下，直接將電源線接到X5/1和X5/4端子上，執行機構關方向動作，將電源線接到X5/1和X5/2端子上，執行機構開方向動作，如果執行機構動作不正常，說明故障在執行器上。用萬用表測電機繞組正常，再測電容兩邊的電阻發現有一個開路，將其更換后故障排除。
 

　　結論：遇到以上故障現象時，首先要判斷故障發生在那一個部分上，后確定根源。
 

　　2.故障現象：
 

　　執行機構通電后給關信號(4mA)執行機構先全開后再全關。
 

　　故障判斷和檢修過程：
 

　　先拆除伺放板，直接給執行機構通電發現仍然存在原故障，檢查電阻，電阻阻值正常，說明電阻沒問題，檢查電機繞組，發現阻值正常，電機沒問題。由此故障推斷有可能電容壞，重新更換電容，故障排除。
 

　　結論：出現該問題時首先懷疑電阻和電容。
 

　　三.其它
 

　　1、故障現象：
 

　　現場只要送AC220V電源，保護開關立即動作(跳閘)執行機構伺放保險已燒。
 

　　故障判斷和檢修過程：
 

　　首先用萬用表檢測執行機構上的電機繞組，發現電機繞組的電阻趨向于零，說明電機已短路，再檢測抱閘兩端電阻，電阻趨向于無窮大，說明抱閘已壞，正常應是1.45K左右。終的處理辦法是：更換新的抱閘和電機，把伺放板的保險管裝上，重新調試，恢復正常運作。
 

　　結論：此情況應是由于抱閘壞了之后把電機抱死而現場沒有及時發現，使電機長期處于堵轉發熱，工作終使電機相間絕緣破壞所導致的。(PSQ700)
 

　　2、故障現象：
 

　　執行機構的動作方向不受輸入信號的控制。
 

　　故障判斷和檢修過程：
 

　　先檢查兩個限流電阻和移相電容均沒有異常，用萬用表檢查電機的繞組阻值，發現電機的電阻值為1.45MΩ(且不時地發生變化)，說明電機繞組不對,終的辦法是更換了這臺電機(PSQ200)。
 

　　3、故障現象：
 

　　執行機構的動作方向不受伺放板的控制。
 

　　故障判斷和檢修過程：
 

　　首先讓用戶用萬用表檢測兩個限流電阻和移相電容及電機的繞組阻值，用戶的檢查結果和我們提供的終數據一致。除了這三個因素以外再沒有其它的可能性，用戶只想我們派人過去現場，田光日正好去了杭州順便去了現場，發現其中一個限流電阻開路，讓公司給寄一限流電阻過去，此案例說明有此用戶根本沒有配合我們的工作，有些反映的情況與實際有點差別。我認為影響執行機構轉向的三個因素就是①電機(PSL208)本身的繞組②限流電阻③移相電容,以后發生這種情況都有要從這三方面考慮。
 

　　4、故障現象：
 

　　無論現場給什么信號電機都不動作，
 

　　故障判斷和檢修過程：
 

　　直接在電機繞組間通電，電機也不傳，抱閘拆下通電電機還是不轉，檢測電機繞組阻值均正常，手輪搖執行機構動作正常。檢測的結果都正常就是通電時電機不轉，此時懷疑電機的轉子，把電機拆開，發現轉子用手都擰不動，原來轉子和電機端蓋之間已有一層堅固的灰，把這層灰清除之后，加上一點潤滑油，用手就可以擰動了。重新把電機裝好并與執行機構配合裝上，通電正常，重新調試。