电动执行机构性能参数及故障解析

 

　　电动执行机构广泛的定义是:一种能提供直线或旋转运动的驱动装置，它利用某种驱动能源并在某种控制信号作用下工作。执行机构使用液体、气体、电力或其它能源并通过电机、气缸或其它装置将其转化成驱动作用。其基本类型有部分回转(Part-Turn)、多回转(Multi-Turn)及直行程(Linear)三种驱动方式。基本的执行机构用于把阀门驱动至全开或全关的位置。用于控制阀的执行机构能够的使阀门走到任何位置。尽管大部分执行机构都是用于开关阀门，但是如今的执行机构的设计远远超出了简单的开关功能，它们包含了位置感应装置，力矩感应装置，电极保护装置，逻辑控制装置，数字通讯模块及PID控制模块等，而这些装置全部安装在一个紧凑的外壳内。
 

　　因为越来越多的工厂采用了自动化控制，人工操作被机械或自动化设备所替代，人们要求执行机构能够起到控制系统与阀门机械运动之间的界面作用，更要求执行机构增强工作安全性能和环境保护性能。在一些危险性的场合，自动化的执行机构装置能减少人员的伤害。
 

　　某些特殊阀门要求在特殊情况下紧急打开或关闭，阀门执行机构能阻止危险进一步扩散同时将工厂损失减至少。对一些高压大口径的阀门，所需的执行机构输出力矩非常大，这时所需执行机构必须提高机械效率并使用高输出的电机，这样才能平稳的操作大口径阀门。对于一些小扭矩的阀门，精小型的电动阀门也应用而生，相比普通型具有重量轻，结构紧凑，功能齐全等优点。
 

　　电动执行器按照运动方式分为：角行程、直行程和多转式
 

　　角行程和直行程执行器大部分是在多转式的基础之上改造而来的：以多转式为基础，配以蜗轮蜗杆二级减速箱组成0~90°角行程电动执行机构；配以丝杆部件组成直行程电动执行机构
 

　　角行程：
 

　　0~90°角行程，用于控制球阀、旋塞阀、蝶阀和百叶阀之类的角行程阀门；
 

　　多回转电动执行器多转式：
 

　　需要运行超过360°才能实现阀门的启闭，主要用于截止阀、管夹阀和隔膜阀；
 

　　直行程：
 

　　输出的是力，产生的是位移，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)
 

　　以AC交流电或DC直流电为驱动能源；根据动作方式分为两大类(电动开关型和电动调节型)
 

　　优点是能源取用方便，信号传输速度快，传输距离远，便于集中控制，灵敏度和精度较高，与电动调节仪表配合方便，安装接线简单。
 

　　缺点是结构复杂，平均故障率高于气动执行机构，适用于防爆要求不高，气源缺乏的场所。
 

　　电动执行器工作原理
 

　　电动执行器有五种类型：直行程电动执行器、角行程电动执行器、电动调节阀、PID电动调节执行器和电磁阀。前四种属于DDZ型。下面简要介绍一下直行程电动执行器和角行程电动执行器。
 

　　直行程与角行程电动执行器的作用是接收调节器或其它仪表送来的0~10，4~20毫安或1~5伏电压的标准值流电信号，经执行器后变成位移推力或转角力矩，以操作开关、阀门等，完成自动调节的任务。这两种执行器以前都是由伺服放大器与执行机构两大部分组成的。现在有机电一体智能化的结构，它们的结构、工作原理和使用方法都是相似的，区别仅在于，一个输出位移(推力)，一个输出转角(力矩)。
 

　　电动执行器选用须知
 

　　一、根据阀门所需的扭力确定电动执行器的输出扭力
 

　　阀门启闭所需的扭力决定着电动执行器选择多大的输出扭力，一般由使用者提出或阀门厂家自行选配，做为执行器厂家只对执行器的输出扭力负责，阀门正常启闭所需的扭力由阀门口径大小、工作压力等因素决定，但因阀门厂家加工精度、装配工艺有所区别，所以不同厂家生产的同规格阀门所需扭力也有所区别，即使是同个阀门厂家生产的同规格阀门扭力也有所差别，当选型时执行器的扭力选择太小就会造成无法正常启闭阀门，因此电动执行器必需选择一个合理的扭力范围。
 

　　二、根据所选电动执行器确定电气参数
 

　　因不同执行器厂家的电气参数有所差别，所以设计选型时一般都需确定其电气参数，主要有电机功率、额定电流、二次控制回路电压等，往往在这方面的疏忽，结果控制系统与电动执行器参数不匹配造成工作时空开跳闸、保险丝熔断、热过载继电器保护起跳等故障现像。
 

　　电动执行器常见故障及维修办法
 

　　一．指示灯故障
 

　　1.故障现象：
 

　　给电动执行机通电后发现电源指示灯不亮，伺放板无反馈，给信号不动作。
 

　　故障判断和检修过程：
 

　　因电源指示灯不亮，首先检查保险管是否开路，经检查保险管完好，综合故障现象，可以推断故障有可能发生在伺放板的电源部分，接着检查电源指示灯，用万用表检测发现指示灯开路，更换指示灯故障排除。
 

　　结论：电源指示灯开路会造成整个伺放板不工作。
 

　　2.故障现象：(调试中发现)
 

　　电动执行机构通电后，给信号开可以，关不动作。
 

　　故障判断和检修过程：
 

　　先仔细检查反馈线路，确认反馈信号*，给开信号时开指示灯亮，说明开正常，给关信号时关指示灯不亮，说明关可控硅部分有问题，首先检查关指示灯，用万用表检测发现关指示灯开路，将其更换后故障排除。
 

　　结论：关和开指示灯不亮(开路)时可控硅不动作。
 

　　二．电阻电容
 

　　1．故障现象：
 

　　电动执行机构通电后，给定一个信号(例75%)，执行机构会全开到底，然后回到位置(75%)。
 

　　故障判断和检修过程：
 

　　根据以上故障现象，首先要判断是伺放板和执行机构那一个有问题。将伺放板从执行机构上拆下，直接将电源线接到X5/1和X5/4端子上，执行机构关方向动作，将电源线接到X5/1和X5/2端子上，执行机构开方向动作，如果执行机构动作不正常，说明故障在执行器上。用万用表测电机绕组正常，再测电容两边的电阻发现有一个开路，将其更换后故障排除。
 

　　结论：遇到以上故障现象时，首先要判断故障发生在那一个部分上，后确定根源。
 

　　2.故障现象：
 

　　执行机构通电后给关信号(4mA)执行机构先全开后再全关。
 

　　故障判断和检修过程：
 

　　先拆除伺放板，直接给执行机构通电发现仍然存在原故障，检查电阻，电阻阻值正常，说明电阻没问题，检查电机绕组，发现阻值正常，电机没问题。由此故障推断有可能电容坏，重新更换电容，故障排除。
 

　　结论：出现该问题时首先怀疑电阻和电容。
 

　　三.其它
 

　　1、故障现象：
 

　　现场只要送AC220V电源，保护开关立即动作(跳闸)执行机构伺放保险已烧。
 

　　故障判断和检修过程：
 

　　首先用万用表检测执行机构上的电机绕组，发现电机绕组的电阻趋向于零，说明电机已短路，再检测抱闸两端电阻，电阻趋向于无穷大，说明抱闸已坏，正常应是1.45K左右。终的处理办法是：更换新的抱闸和电机，把伺放板的保险管装上，重新调试，恢复正常运作。
 

　　结论：此情况应是由于抱闸坏了之后把电机抱死而现场没有及时发现，使电机长期处于堵转发热，工作终使电机相间绝缘破坏所导致的。(PSQ700)
 

　　2、故障现象：
 

　　执行机构的动作方向不受输入信号的控制。
 

　　故障判断和检修过程：
 

　　先检查两个限流电阻和移相电容均没有异常，用万用表检查电机的绕组阻值，发现电机的电阻值为1.45MΩ(且不时地发生变化)，说明电机绕组不对,终的办法是更换了这台电机(PSQ200)。
 

　　3、故障现象：
 

　　执行机构的动作方向不受伺放板的控制。
 

　　故障判断和检修过程：
 

　　首先让用户用万用表检测两个限流电阻和移相电容及电机的绕组阻值，用户的检查结果和我们提供的终数据一致。除了这三个因素以外再没有其它的可能性，用户只想我们派人过去现场，田光日正好去了杭州顺便去了现场，发现其中一个限流电阻开路，让公司给寄一限流电阻过去，此案例说明有此用户根本没有配合我们的工作，有些反映的情况与实际有点差别。我认为影响执行机构转向的三个因素就是①电机(PSL208)本身的绕组②限流电阻③移相电容,以后发生这种情况都有要从这三方面考虑。
 

　　4、故障现象：
 

　　无论现场给什么信号电机都不动作，
 

　　故障判断和检修过程：
 

　　直接在电机绕组间通电，电机也不传，抱闸拆下通电电机还是不转，检测电机绕组阻值均正常，手轮摇执行机构动作正常。检测的结果都正常就是通电时电机不转，此时怀疑电机的转子，把电机拆开，发现转子用手都拧不动，原来转子和电机端盖之间已有一层坚固的灰，把这层灰清除之后，加上一点润滑油，用手就可以拧动了。重新把电机装好并与执行机构配合装上，通电正常，重新调试。