氣動、電動執(zhí)行機構(gòu)基礎(chǔ)知識匯總

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執(zhí)行器在現(xiàn)代生產(chǎn)過程自動化中起著十分重要的作用,。人們常把它稱為實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制的手足,，因為它在自動化控制系統(tǒng)中接受調(diào)節(jié)器的控制信號,，自動的改變調(diào)節(jié)變量,，達到對被調(diào)參數(shù)（如溫度、壓力,、流量,、液位等）進行調(diào)節(jié)的目的,，使生產(chǎn)過程中按預(yù)定要求正常進行。

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執(zhí)行器的功能：

--控制閥門的開關(guān),，保證閥門正常工作所需的行程,；

--提供閥門關(guān)閉時所需的關(guān)閉力；

--具備一定的開關(guān)速度,，保證使用要求,；

--與相關(guān)附件聯(lián)合使用，滿足意外故障時閥門的理想位置,。

從應(yīng)用來分類：

直行程（Linear Actuator）：

直行程調(diào)節(jié)閥（口徑一般為15~150mm）的控制,。輸出推力：0.5~25KN，行程（10~100mm）,，行程速度（0.2~2.5mm/s）,；

角行程（Quaret-turn Actuator）：

90°轉(zhuǎn)角閥門（如蝶閥,、球閥）和風門擋板的控制,。輸出力矩：50~2000Nm（常用力矩：100Nm，250Nm,，700Nm,，1600Nm，2500Nm,，6500Nm）行程90°,、120°，行程速度（5~150S）,；

多轉(zhuǎn)式（Multi-turn Actuator）：
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多回轉(zhuǎn)閥門（如閘閥）的控制,，也是直行程、角行程執(zhí)行器的基礎(chǔ),。輸出力矩：30~2000Nm,，行程（0.25~50s），行程速度（1~120r/min）,。

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氣動執(zhí)行機構(gòu)：

氣動執(zhí)行機構(gòu)接受氣動控制器或閥門定位器輸出的氣壓信號,，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的推桿直線位移，以推動調(diào)節(jié)閥動作,。

按照結(jié)構(gòu)可分為：啟動薄膜執(zhí)行機構(gòu),、氣缸式執(zhí)行機構(gòu)。

氣動執(zhí)行機構(gòu)的分類：

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對于不同的進氣方位可分為：

❈  氣開式（進氣打開閥門,，失氣彈簧復位關(guān)閉閥門）,；

❈  氣關(guān)時（進氣關(guān)閉閥門，使其彈簧復位打開閥門）,。

電動執(zhí)行機構(gòu)的主要組成部件和功能：
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減壓閥：降低控制氣源壓力,，以適宜執(zhí)行機構(gòu)的工作壓力,；

過濾器：濾去壓縮空氣中的水和其他雜質(zhì)，保證進入電/氣轉(zhuǎn)換器,、定位器以及執(zhí)行機構(gòu)的壓縮空氣的清潔,。許多產(chǎn)品是減壓閥和過濾器一體化設(shè)計；
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電/氣轉(zhuǎn)換器：將控制系統(tǒng)的4-20mA電流信號轉(zhuǎn)換成3-15psi（0.2-1kg/cm）的氣壓控制信號,；
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定位器：是閥位控制的核心部件,，對調(diào)節(jié)閥的閥位進行精確控制。

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氣動執(zhí)行機構(gòu)的主要組成部件和功能：

位置變送器：通過連桿與閥桿的位移同步產(chǎn)生轉(zhuǎn)角移動,，轉(zhuǎn)換成4~20mA電信號,，線性地反應(yīng)閥門的開度；

行程開關(guān)：通常安裝在閥門的全開和全關(guān)位置,，用以發(fā)出閥門全開或全關(guān)的信號送到控制系統(tǒng),；

為了實現(xiàn)某些特殊的控制功能，一些執(zhí)行機構(gòu)上還配備了其他的控制部件,，如實現(xiàn)連鎖功能的電磁閥,，實現(xiàn)保位功能的鎖氣器，加快動作速度的氣放大器,，失氣時維持短時間的儲能罐等等,。

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氣動執(zhí)行機構(gòu)常見故障及產(chǎn)生的原因：
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調(diào)節(jié)閥不動作。故障現(xiàn)象及原因如下：

一  無信號,、無氣源

1,、氣源未開；2,、由于氣源含水在冬季結(jié)冰,，導致風管堵塞或過濾器、減壓閥堵塞失靈,；3,、空壓機故障；4,、氣源總管泄漏,。

二  有氣源，無信號

1,、調(diào)節(jié)器故障,；2、信號管泄漏,；3,、定位器波紋管漏氣；

三  定位器無氣源

1,、過濾器堵塞,；2,、減壓閥故障；3,、管道泄漏或堵塞,。
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四  定位器有氣源，無輸出

定位器的節(jié)流孔堵塞,。
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五  定位器輸出正常調(diào)節(jié)閥不動作

1,、閥芯脫落；2,、閥芯與閥座卡死,；3、管道泄漏或堵塞,；4,、閥座閥芯凍結(jié)或焦塊污物；5,、執(zhí)行機構(gòu)彈簧因長期不用而銹死,。
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調(diào)節(jié)閥的動作不穩(wěn)定。故障現(xiàn)象和原因如下：
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一  氣源壓力不穩(wěn)定

1,、壓縮機容量太�,�,；2,、減壓閥故障。
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二  信號壓力不穩(wěn)定

1,、控制系統(tǒng)的時間常數(shù)（T=RC）不適當,；2、調(diào)節(jié)器輸出不穩(wěn)定,。

三  氣源壓力穩(wěn)定,，信號壓力也穩(wěn)定，但調(diào)節(jié)閥的動作仍不穩(wěn)定

1,、定位器中放大器磨損或臟,，耗氣量特別增大時會產(chǎn)生輸出振蕩；2,、定位器中放大器的噴咀擋板不平行,，擋板蓋不住噴咀；3,、輸出管,、線漏氣；4,、膜盒漏氣,；5,、閥桿摩擦阻力大。

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調(diào)節(jié)閥振蕩,，故障現(xiàn)場和原因分析如下：

一  調(diào)節(jié)閥在任何開度下都振蕩
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1,、支撐不穩(wěn)；2,、附近有振動源,；3、閥芯與襯套磨損嚴重,；4,、膜盒漏氣；5,、定位器泄漏,；6、定位器輸出與膜盒間管路漏氣,；7,、盤根壓得太緊；8,、盤根壓偏,；9、閥桿摩擦力大,。

二  調(diào)節(jié)閥在接近全閉位置時振蕩

1,、調(diào)節(jié)閥選大了，常在小開度下使用,；2,、單閥座介質(zhì)流向與關(guān)閉方向相反。
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調(diào)節(jié)閥的動作遲鈍,。遲鈍的現(xiàn)象及原因如下：

一  閥桿僅在單方向動作時遲鈍

1,、氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)中膜片破損泄漏；2,、執(zhí)行機構(gòu)中“O”型密封泄漏,。

二  閥桿在往復動作時均有遲鈍現(xiàn)象

1、閥體內(nèi)有粘物堵塞,；2,、聚四氟乙烯填料變硬或石墨--石棉填料潤滑油干燥；3,、填料壓得太緊,，摩擦阻力增大；4,、由于閥桿不直導致摩擦阻力大,；5,、沒有定位器的氣動調(diào)節(jié)閥也會導致動作遲緩。

調(diào)節(jié)閥的泄漏量增大,。泄漏的原因如下：

一  閥全關(guān)時泄漏量增大
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1,、閥芯被磨損，內(nèi)漏嚴重,；2,、閥未調(diào)好關(guān)不嚴；

二  閥達不到全閉位置

1,、介質(zhì)壓差太大,，執(zhí)行機構(gòu)剛性小，閥關(guān)不嚴,；2,、閥內(nèi)有異物；3,、襯套燒結(jié),。

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電動執(zhí)行機構(gòu)：
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電動執(zhí)行機構(gòu)是電動單元組合式儀表中的執(zhí)行單元。它是以單相交流電源為動力,，接受統(tǒng)一的標準直流信號,，輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)角位移，操縱風門,、擋板等機械機構(gòu),，可配用各種電動操作器完成調(diào)節(jié)系統(tǒng)“手動--自動”的無擾動切換，及對被調(diào)對象的遠方手動操作,，電動執(zhí)行機構(gòu)還設(shè)有電氣限位和機械限位雙重保護來完成自動調(diào)節(jié)的任務(wù),。它在電力,、冶金,、石油化工及鍋爐系統(tǒng)的上水及風門擋板的調(diào)節(jié)等部門得到廣泛應(yīng)用。

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電動執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)：

電動執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)電動執(zhí)行器一般由：伺服電機,、控制器,、減速機、輔助部件

四部分組成,。

電機：

電機是接受伺服放大器或電動操作器輸出的開關(guān)電源,，把電能轉(zhuǎn)化為機械能，從而驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作,。

減速器：

減速器上有手動部件,、輸出軸、機械限位塊,。減速器是將電機的高轉(zhuǎn)速,、小轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為低轉(zhuǎn)速,、大轉(zhuǎn)矩的輸出功率，以帶動閥門機構(gòu)動作,。

控制部位接受和輸出4—20mA模擬信號和數(shù)字信號實現(xiàn)對于執(zhí)行器的自動控制,，包括伺服放大器和位置變送器， 新近發(fā)展的智能化技術(shù)還可以實現(xiàn)對執(zhí)行器的功能設(shè)定,、故障自我診斷,、狀態(tài)報警和記錄、顯示和通訊功能,。

位置發(fā)送器：

位置發(fā)送器是由電源變壓器,、差動變壓器、印刷電路板等部件組成,。當減速器輸出軸移動時,，凸輪隨之旋轉(zhuǎn)，是壓在凸輪斜面上的差動變壓器的鐵芯連桿產(chǎn)生軸向位移,，改變鐵芯在差動變壓器的鐵芯連桿產(chǎn)生軸向位移,，改變鐵芯在差動變壓器線圈中的位置，使差動變壓器輸出對應(yīng)位置的電壓轉(zhuǎn)換成標準的直流電流信號（4~20mA）,。

伺服放大器：

四氟放大器的調(diào)節(jié)原理類似于一個純積分作用的調(diào)節(jié)閥,，只要指令型號與閥位反饋型號的偏差超過調(diào)節(jié)不靈敏區(qū)的范圍，伺服放大器就會一直發(fā)出開指令或者關(guān)指令,。

它接受調(diào)節(jié)儀表的標準型號（4-20mA）和執(zhí)行機構(gòu)的反饋信號,，進行比較放大后輸出220V交流電驅(qū)動伺服電動機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn),，連續(xù)調(diào)節(jié)閥位開度,。

電動執(zhí)行機構(gòu)控制方式：

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電動執(zhí)行機構(gòu)有遠方遙控調(diào)節(jié)、就地電動控制和就地手動操作三種控制方式,。

1.  就地手動方式

電動執(zhí)行機構(gòu)需就地手動操作時,，當電動操作器切換開關(guān)位置“手動”位置，把電機端部旋鈕撥到“手動”位置,，拉出執(zhí)行機構(gòu)上的手輪或波動手/自動切換把手,，搖動手輪就可以實現(xiàn)手動操作。當不用就地操作時,，千萬要注意,，把電動端部的旋鈕撥到“自動”位置，并把首輪推進,。
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2.  就地電動方式

當執(zhí)行機構(gòu)切換開關(guān)放在“就地”位置時,，操作只要將旋轉(zhuǎn)切換開關(guān)分別撥到“開”或“關(guān)”的位置（或按“開”或“關(guān)”按鈕），帶動電動正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，執(zhí)行機構(gòu)輸出軸就可以實現(xiàn)上行或下行動作,，在運動過程中觀察電動操作器上的閥位開度表,，到所需控制閥位開度時，立即松開切換開關(guān)即可,。

3.  遠方控制方式

當電動執(zhí)行機器切換放在：“自動”或“遠控”位置時,，即處在自動調(diào)節(jié)狀態(tài)，接受DCS或控制器4-20mA DC指令信號,，自動調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)閥位到預(yù)定位置,。

電動執(zhí)行機構(gòu)調(diào)試：

調(diào)試步驟：

1）檢查執(zhí)行機構(gòu)外觀完整，信號匹配,；

2）完成執(zhí)行機構(gòu)接線,，檢查接線是否正確。

執(zhí)行機構(gòu)的接線：1.電源線,，220V或380V,，氣動閥門定位器一般不需要專用電源線；2.模擬信號：指令信號4-20mA DC,，從DCS或PLC至執(zhí)行機構(gòu),，反饋型號4-20mA DC，從執(zhí)行機構(gòu)至DCS或PLC等,；3.開關(guān)信號（可選）：全開,、全關(guān)行程開關(guān)信號，故障信號等,。

3）在通風前,，先手動把執(zhí)行機構(gòu)調(diào)到中間位置，然后將操作方式打到“就地操作”,，通電,，先點動看執(zhí)行機構(gòu)運行方向和閥動作的方向是否一致，如果相反,，則需將電源線換相或更改執(zhí)行機構(gòu)正反作用方式,。

4）調(diào)限位：通過執(zhí)行機構(gòu)將閥動作至“全關(guān)”位置，將萬用表打到蜂鳴檔,，量下關(guān)限位的“開點”是否變?yōu)椤伴]點”,；如果沒有變化，則需要調(diào)整關(guān)限位,，直至調(diào)好；然后再將閥動作到“全開”位置,，看下“開限位”信號是否來,，否則需要調(diào)開限制。

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遠祥

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林汐771k

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