電動執(zhí)行機構講義

1、電動執(zhí)行機構講義一、概述執(zhí)行機構，又稱執(zhí)行器，是一種自動控制領域的常用機電一體化設備（器件），是自動化儀表的三大組成部分（檢測設備、調節(jié)設備和執(zhí)行設備）中的執(zhí)行設備，將控制信號轉換成相應的動作，以控制閥內截流件的位置或其它調節(jié)機構的位置。信號或驅動力可以為氣動的、電動的、液動的或此三者的任意組合。主要是對一 些設備和裝置進行自動操作，控制其開關和調節(jié)，代替人工作業(yè)。按動力類型可分為氣動、液動、電動、電液動等幾類；按運動形式可分為直行程、角行程、回轉型（多轉式）等幾類。由于用電做為動力有其它幾類介質 不可比擬的優(yōu)勢，因此電動型近年來發(fā)展最快，應用面較廣。電動型按不同標準又可分為：組合式結構、機電

2、一體化結構、電器控制型、電子控制型、智能控制型（帶HART、 FF協(xié)議）、數字型、模擬型、手動接觸調試型、紅外線遙控調試型等。它是伴隨著人們 對控制性能的要求和自動控制技術的發(fā)展而迅猛發(fā)展的。早期的工業(yè)領域，有許多的控制是手動和半自動的，在操作中人體直接觸工業(yè)設備的 危險部位和危險介質（固、液、氣三態(tài)的多種化學物質和輻射物質），極易造成對人的傷害，很不安全；設備壽命短、易損壞、維修量大； 采用半自動特別是手動控制的控制效率很低、誤差大，生產效率低下。 基于以上原因，執(zhí)行機構逐漸產生并應用于工業(yè)和其他控制領域，減少和避免了人身傷害和設備損壞，極大的提高了控制精確度和效率，同時也極大提高了生產效率

3、。今年來，隨著電子元器件技術、計算機技術和控制理論的飛速發(fā)展，國內外的執(zhí)行機構都已跨入智能控制的時代。二、DKJ系列角行程電動執(zhí)行機構結構與工作原理見圖比例式電動執(zhí)行機構是一個以兩相伺服電動機為動力源的位置伺服機構，由電動伺服放大器和積分式電動執(zhí)行機構組成，積分式電動執(zhí)行機構由兩相伺服電動機、減速器和位置發(fā)送器組成，系統(tǒng)圖1。圖1 執(zhí)行機構系統(tǒng)原理圖對于比例式執(zhí)行機構（當電動操作器為“自動”工作狀態(tài)或未接入電動操作器時），當伺服放 大器的輸入端有控制信號輸入時，此信號與來自位置發(fā)送器的位置反饋信號進行比較，比較后的信 號偏差經過放大，使功率級導通相應回路以驅動兩相伺服電動機轉動，使減速器的輸出

4、軸朝著減小 這一偏差方向轉動（位置發(fā)送器不斷將輸出軸的實際位置轉變?yōu)殡娦盘栁恢梅答佇盘柣厮欧糯笃鳎┲钡叫盘柶钚∮谒绤^(qū)為止，此時輸出軸就穩(wěn)定在與輸入信號相對應的位置上。輸出軸的行 程與輸入信號成比例關系。 對于積分式執(zhí)行機構，置電動操作器為“手動”狀態(tài)，按下電動操作器的“關”或“開”按鈕，伺服電動機通電旋轉，減速器的輸出軸朝著“關”或“開”的方向轉動，位置發(fā)送器將輸出軸的實際位置不斷轉變?yōu)殡娦盘栁恢梅答佇盘査突仉妱硬僮髌鞯拈y位開度表，當閥位開度表的反饋信號顯示輸出軸已經轉動到需要的位置時，放開電動操作器的按鈕，伺服電動機斷電停轉，輸出軸停止轉動，輸出軸的轉動量與通電時間成積分關系。 電動機為

5、鼠籠式兩相交流伺服電動機。該電動機轉子內阻較大，具有較大的起動轉矩和較軟的機械特性。在伺服電動機的尾部裝有制動裝置，能在電動機失電后迅速制動，有效地限制輸出軸的 慣性惰走及負載反作用力矩的影響，使輸出軸準確地停止在確定的位置上，改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性，電動執(zhí)行機構采用交流電容器做為兩相伺服電動機的分相電容，提高了產品的可靠性。 減速器采用一級圓柱齒輪和一級漸開線小齒差行星齒輪傳動，具有傳動比大、體積小、效率高、噪音小、壽命長等特點。在減速器上設置了手輪裝置供就地調整和操作，手輪轉動方向與輸出軸相同。 伺服電動機安裝在減速器上，它的后罩上有手柄，可以左右轉動進行“電動”與“手動”狀態(tài) 切換，在安裝調試

6、及系統(tǒng)或線路出現(xiàn)故障時可斷開電源，拉出手輪至“手動”位置（電動機的手也扳至“手動”位置）進行就地操作。在減速器的端蓋上配置有兩塊由T型槽螺釘和螺母緊固的制動塊，這就是角行程執(zhí)行機構的機械 限位裝置。 位置發(fā)送器由傳動裝置、傳感元件、電源裝置、放大電路及凸輪微動開關等組成。輸出軸 的轉角變化通過齒輪帶動凸輪和導電塑料電位器轉軸轉動，電位器的電阻變化通過放大電路轉化成位置反饋電流信號做為位置發(fā)送器的輸出，在放大電路印制線路板上裝有兩個電位器：“0%”電位器和“100%”電位器分別用來調整位置反饋電流的下限和上限。 在帶動導電塑料電位器轉動的軸上裝有2個可調的凸輪可以分別使2個微動開關動作?？拷鼘щ?/p>

7、 塑料電位器的凸輪微動開關可以切斷使輸出軸順時針轉動（面對輸出軸觀察（注：以下均如此）的電動機回路，另一個凸輪微動開關可以切斷使輸出軸逆時針轉動的回路。這兩組凸輪微動開關組成了執(zhí)行機構的電氣限位裝置。 位置發(fā)送器上有2個插頭座，其中的14線矩形插頭座X1連接電源、接地、電動機控制電路和傳輸位置反饋信號，3線圓形插頭X2連接伺服電動機（已接線）。 位置反饋信號可調整為兩種狀態(tài)：正作用或反作用。 當執(zhí)行機構的輸出軸順時針轉動時，位置反饋電流增加稱之為正作用。 當執(zhí)行機構的輸出軸順時針轉動時，位置反饋電流減少稱之為反作用。三、電動執(zhí)行機構的校核每臺電動執(zhí)行機構在出廠前均已按標準進行了嚴格檢驗，考慮到

8、運輸及貯存影響，為確保使用 安全，請用戶在安裝使用之前進行如下校核：1.使現(xiàn)場的動力條件、環(huán)境條件符合規(guī)定。 2.執(zhí)行機構名牌標識的各項內容符合系統(tǒng)及閥門正常工作的需要。 3.絕緣電阻校核用500E兆歐表測量各組導線間及其與機殼間的絕緣電阻，應符合規(guī)定。 4.機械校核 4.1緊固件檢查 各緊固件無松動現(xiàn)象，如有松動，務必用旋具擰緊。 4.2可動零部件檢查 手輪及電動機后罩上的手柄（以下簡稱電動機手柄）在“手動”“電動”位置間切換靈活， 在規(guī)定位置上能被內部的鋼球可靠定位（手輪軸上的鋼球壓力可用手輪前面的緊定螺釘調整，）在 “電動”位置手輪空轉靈活。5.接插件檢查 各插頭插座安裝牢固、接觸牢靠，

9、卸下插頭，檢查各接觸對應無銹蝕、變形等影響接觸的缺陷。 6.接線 按本說明書的接線圖（圖2）接線。圖2-A 不接電動操作器的比例式執(zhí)行機構接線圖圖2-B 接DFD-05 電動操作器的比例式執(zhí)行機構接線圖圖2-C 接DFD-09 電動操作器的比例式執(zhí)行機構接線圖圖2-D 接DFD-05電動操作器的積分式執(zhí)行機構接線圖7.執(zhí)行機構工作狀態(tài)校核 7.1.比例式執(zhí)行機構工作狀態(tài)的校核 a.伺服放大器的校核 去掉位置反饋信號接線，接通伺服放大器電源，放大器的指示燈亮。 當放大器的輸入端無任何外接信號時，調整調零電位器使用前級輸出電壓為零（在伺服放大器 安裝使用說明書標識的測量棒上測量），然后在任意一個輸

10、入通道（1-2，3-4端子間）加入不小于 1.5%輸入量程的直流信號，前級輸出電壓不小于0.5V。b.工作信號范圍校核 恢復位置反饋信號通道并在其中串接量程為020mA的直流電表，接通放大器及執(zhí)行機構電源，在放大器輸入端施加工作信號范圍下限信號，伺服電動機轉動，執(zhí)行機構輸出軸逆時針轉動，位置反饋信號向接近輸出信號的方向變化，當輸出軸轉動到額定行程下限時，電流表顯示的位置反 饋信號為工作信號范圍下限，電動機停止轉動，輸出軸停止轉動。 改變輸入信號至工作信號范圍上限值，執(zhí)行機構輸出軸順時針轉動，當輸出軸轉動到額定行程 上限時，電流表顯示的位置反饋信號也為工作信號范圍上限，電動機停止轉動，輸出軸停止

11、轉動。 此時若轉動位置發(fā)送器上的“100%”電位器，輸出軸的位置將發(fā)生變動。c.死區(qū)調整產品在出廠時已調整好死區(qū)，一般不需進行調整，如果出現(xiàn)振蕩說明死區(qū)過小，可以調整伺服 放大器的“穩(wěn)定”或“死區(qū)調節(jié)”電位器，增大死區(qū)，使機構穩(wěn)定，但不可調整過大，使靈敏度降低。 d.正作用變?yōu)榉醋饔贸鰪S時，執(zhí)行機構一般均按正作用接線和調整，如需要反作用的執(zhí)行機構用戶可做如下調整：(1)變換伺服放大器與積分式執(zhí)行機構之間關于電動機的接線。 按接線圖2-A將放大器端子-X0與執(zhí)行機構端子-X1的 原接線 -X0：12接-X1：8，-X0：10接-X1：3 改為 -X0：10接-X1：8，-X0：12接-X1：3。

12、 按接線圖2-B將放大器端子-X0與操作器端子-X4的 原接線 -X0：10接-X4：1，-X0：12接-X4：2 改為 -X0：10接-X4：2，-X0：12接-X4：1。 (2)變換位置反饋信號的變化方向。 將導電塑料電位器焊接頭1、3上的導線對調整重新焊接。e.在放大器的輸入端逐漸增加或減小直流信號，輸出軸將相應轉動，輸入信號與轉角應符合輸入輸出特性曲線如圖3。 7.2.積分式執(zhí)行機構工作狀態(tài)校核。 a.輸出軸轉動方向校核 接通電源按動電動操作器“開”按鈕，輸出軸順時針轉動，位置反饋信號將增加，按動電動操 作器“關”接鈕，輸出軸將逆時針轉動，位移反饋信號將減少，如需要實現(xiàn)反作用請改變執(zhí)行

13、機構 端子-X1與DFD-05電動操作器端子-X4的接線，即將原-X1：35接-X4：11及-X1：810接-X4：13改為 -X1：35接-X4：13及-X810接-X4：11。 b.變換位置反饋信號的變化方向 按本章7.1d(2)的方法。 C.輸出軸的轉角與位置反饋信號應符合輸出反饋特性曲線如圖4。四、電動執(zhí)行機構的調整工作位置調整：松開緊固制動塊的螺母，卸下電動機插頭，拆下位置發(fā)送器罩蓋，將手輪及電動機手柄置于“手動”位置，搖動手輪使輸出軸轉動到對應于位置反饋電流下限的位置（以下簡稱下限位置）。 根據工作狀態(tài)是正作用還是反作用使一個制動塊緊貼住輸出臂，緊固好固定制動塊的螺母，搖動手輪（正

14、作用時順時針轉動，反作用時逆時針轉動），使輸出軸轉動90(此位置以下簡稱上限位置）。使另一個制動塊緊貼住輸出臂另一側，緊固好螺母。根據對于凸輪微動開關的說明，調整凸輪，使其在輸出軸位于兩個極限位置時使相應的微動開關動作，將凸輪軸上的圓螺母緊固好。接好電動機插頭，將手輪及電動機手柄置于“電動”位置，接通電源，使輸出軸往復旋轉，觀察調整的正確性。將輸出軸轉動到下限位置，松開緊固導電塑料電位器的壓板上的螺釘，握住電位器使之緩慢轉動到位置反饋電流為工作信號范圍下限時為止，緊固好壓板上的螺釘。如有差異可調整印制電路板上的“0%”電位器，接通電動機使輸出軸向上限方向轉動，位置反饋電流應增加（如位置反饋電流

15、在減少到某一點后突然陡上又減少，則須將導電塑料電位器上的1、3接線頭對調 并重新調整位置反饋電流下限。當輸出軸到達上限后，調整印制線路板上的100%電位器，使位置反饋信號為工作信號范圍上限。 對于比例式執(zhí)行機構，接入伺服放大器，使輸入信號為工作信號范圍下限，輸出軸應轉動到下限位置，如偏離，可調整導電塑料電位器或印制電路板上的0%電位器；使輸入信號為工作范圍上限，輸出軸應轉動到上限位置，如偏離，可調整印制電路板上的100%電位器。 調整完畢，裝好位置發(fā)送器的罩蓋。ZKJ-510型電動執(zhí)行機構在本公司按工藝要求是反作用力的。執(zhí)行器由執(zhí)行機構和調節(jié)機構組成，輸入信號變大，調節(jié)輸出變小-反作用調節(jié)器。反之為正作用執(zhí)行器。4-20mA100%-正作用。SJ-150 型電動執(zhí)行機構的調校與ZKJ-510型電動執(zhí)行機構大致相同。a. 輸出軸運動方向定義及調整 根據現(xiàn)場要求，確定輸出軸關向、開向的位置。若運行方向與定義不符，則調整電機端子接線即可。b. 機械限位的調整（1） 拆下兩個限位螺釘，將機構行至“全關”位置。（2） 將一個限位螺釘旋入靠近“全關”位置限位螺栓的螺孔內緊固；松開緊固螺釘，調整限位螺栓與該限位螺釘接觸，調整后緊固。（3） 將另一個限位螺釘隔三個孔旋入后緊固。（當全行程為90時）（4） 將機構行至“全開”位置。按上述方法調整開限位螺栓。c.