电动执行机构原理

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电动执行机构原理胡正明浙江三门核电检维修项目部

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目录一

电动执行机构概述 工作原理及结构 用途 电动执行机构安装和接线 电动执行机构调试 使用和检维修 故障和排除方法2

二

三

四

五

六

七

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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

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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4

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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

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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。 ROTORK

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一、电动执行机构概述LIMITORQUE、 LIMITORQUE、天津二通

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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-SIEMENS Positioner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。8

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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

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图1 电动执行机构位置发送器和减速器的联接示意图置

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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 4~20mA DC(0~10mA DC)。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。10

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二、工作原理及结构(一)电动执行机构 机械限位块则按行程不同来进行设置。 (二)工作原理 直行程电动执行机构是一个用交流伺服电动 机为原动机的位置伺服机构，其系统方块图 如图2所示。

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图2

电动执行机构系统方块图

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二、工作原理及结构(二)工作原理 工作原理 其中 FC 伺服放大器 SD 单相伺服电机 WF 位置发送器 Z 减速器 DFD 电动操作器 C 调节阀电动执行机构介绍

执行机构

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二、工作原理及结构(二)工作原理 工作原理 电动执行机构处于连续调节的控制过程状态： 当输入信号Ii=0(或4mA DC)时,位置发送 器反馈电流If=0(或4mA DC) ,此时伺服放大器 没有输出电压，交流伺服电动机停转，执行 机构输出轴稳定在预选好的零位。 当输入信号Ii>0(或4mA DC)时(接入极 性应与位置反馈电流极性相反)此输入信号 与系统本身的位置反馈电流在伺服放大器的 前置级磁放大器中进行磁势的综合比较，由13

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二、工作原理及结构(二)工作原理 工作原理 于这两个信号大小不相等且极性相反就有误 差磁势出现，从而使伺服放大器有足够的输 出功率，驱动交流伺服电动机，执行机构输 出轴就朝着减少这个误差磁势的方向运动， 直到输入信号和位置反馈信号两者相等为止， 此时输出轴就稳定在与输入信号相对应的位 置上。 电动执行机构三种控制方式：电动执行机构介绍 14

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二、工作原理及结构(二)工作原理 工作原理 当电动操作器切换开关放在“自动”位置时， 即处在连续调节控制状态。 当电动操作器切换开关放在“手动”位置时， 即处在手动远方控制状态，操作时只要将旋 转切换开关分别拔到“开”或“关”的位置， 执行机构输出轴就可以上行或下行，在运动 过程中观察电动操作器上的阀位开度表，到 所需控制阀位开度时，立即松开切换开关即 可。15

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二、工作原理及结构(二)工作原理 工作原理 当电动操作器切换开关放置“手动”位置时， 把交流伺服电动机端部旋钮放在“手动”位 置，拉出执行机构上的手轮，摇动手轮就可 以实现手动操作。当不用就地手动操作时， 千万要注意，把交流伺服电机端部的旋钮放 在“自动”位置，并把手轮推进。

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三、用途电动执行机构可以与变送器，调节器等仪表 配套使用，它以电源为动力，接受4~20mA AC或0~10mA DC信号，将此转换成与输入 信号相对应的直线位移，自动地操纵阀门等 调节机构，完成自动调节任务，或者配用电 动操作器实现远方手动控制，可广泛应用于 发电厂、钢铁厂、化工、轻工等工业总门的 调节系统中。 执行机构主要应用在以下三大领域：电动执行机构介绍 17

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三、用途1.发电厂 火电行业应用 送风机风门挡板、一次进风风门挡板、二次 进风风门挡板、主风箱风门挡板 、燃烧器调 节杆、燃烧器摇摆驱动器、球阀和蝶阀控制、 滑动门等。 其它电力行业的阀门执行器应用 球阀、叶轮机转速控制、冷凝水再循环、脱 氧机、锅炉给水、再加热恒温控制器及其它 相关阀门应用。18

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三、用途2.过程控制 用于化工、石化、模具、食品、医药、包装 等行业的生产过程控制，按照既定的逻辑指 令或电脑程序对阀门、刀具、管道、挡板、 滑槽、平台等进行精确的定位、起停、开合、 回转，利用系统检测出的温度、压力、流量、 尺寸、辐射、亮度、色度、粗糙度、密度等 实时参数对系统进行调整，从而实现间歇、 连续和循环的加工过程的控制。电动执行机构介绍 19

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三、用途3.工业自动化 用于较为广泛的航空、航天、军工、机械、 冶金、开采、交通、建材等方面，对各类自 动化设备和系统的运动点(运动部件)进行 各种形式的调节和控制。

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四、电动执行机构的安装和接线 伺服放大器应安装在环境温度为0~50℃: 相对温度≤85%无腐蚀性气体的环境中。 执行机构应安装在环境温度为-25~+70℃, 相对温度≤95%无腐蚀性气体环境中，在一 般情况下，执行机构均安装在调节阀的阀体 上，用螺钉坚固，当然也可以安装在其他调 节机构上。安装时应考虑到手动操作及维修 拆装的方便，安装时必须避免所有接合外的 松动间隙。限位块作限位用更不可松动和随 便拆装。执行机构的外形及安装方式见图3。21

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