上海自動化儀表十一廠電動執(zhí)行機構是電動單元組合式儀表中的執(zhí)行單元,。以單相交流電源為動力，接收統(tǒng)一的標準直流信號,，輸出相應的轉角位移,，操縱風門,、擋板等調節(jié)機構,，可配用各種電動操作器完成調節(jié)系統(tǒng)“手動—自動”的無擾動切換,，及對被調對象的遠程操作，電動執(zhí)行機構還設有電氣限位和機械限位雙重保護來完成自動調節(jié)的任務,。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節(jié)等得到廣泛應用,。

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,，現(xiàn)代工業(yè)設備日益朝著大型化、復雜化,、智能化發(fā)展。傳統(tǒng)的半自動特別是手動控制的系統(tǒng),、誤差大,、生產(chǎn)效率低下,。參數(shù)報警和連鎖保護已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)過程的需要。執(zhí)行機構除應用于工業(yè)也應用于其他控制領域,，減少了勞動強度,，提高了控制精度和生產(chǎn)效率。在當今計算機控制系統(tǒng)中,，軟硬件的可靠性和穩(wěn)定性已經(jīng)非常高,，所以執(zhí)行器的穩(wěn)定性和控制精度已經(jīng)成為自動控制系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。

1 執(zhí)行器的工作原理

電動執(zhí)行器,，是一種自動控制領域的常用機電一體化設備器件,，是自動化儀表終端的執(zhí)行設備。主要是對一些閥門,、擋板等設備進行開關和調節(jié)控制,，代替人工作業(yè)。它由伺服放大器和執(zhí)行機構兩部分組成,。

注：Ii為輸入電流即指令,；If為變送器的反饋電流；

輸出量θ為執(zhí)行器旋轉的角度或位移,。

DKJ角行程電動執(zhí)行器是一個具有深度負反饋的閉合隨動系統(tǒng),。伺服放大器將輸入信號Ii和來自執(zhí)行機構的位置反饋信號If進行比較，將兩者的偏差進行放大以驅動兩相電機轉動,，再經(jīng)減速機減速,，帶動輸出軸改變轉角。輸出軸轉角的變化又經(jīng)過位置發(fā)送器按比例轉換成相應的位置反饋電流If,，反饋到伺服放大器的輸入端,。當Ii與If偏差為0時，兩相電動機停止轉動,，輸出軸穩(wěn)定在與輸入Ii相對應的位置上,。電動執(zhí)行機構輸出軸轉角θ與輸入信號電流之間的關系為：

θ=KIi （1）

式中：K=9 /mA，可以近似看成一個比例環(huán)節(jié),。前置磁放大器是伺服放大器的主要部件,，它是一個具有內(nèi)部反饋的直流雙推挽式磁放大器，它利用磁鐵材料的非線性原理,，將電流轉換成電壓輸出,。

1.1 電動執(zhí)行器工作模式

就地方式、遠程方式和自動調節(jié)方式,。當執(zhí)行機構出現(xiàn)故障或緊急事故時,，旋鈕切到“手動”位置，搖動手輪就可以實現(xiàn)手動操作,。遙控方式是把中控室內(nèi)的操作器切換開關放在“手動”位置時,，通過旋轉“開”或“關”旋鈕發(fā)出控制信號控制執(zhí)行機構正轉或反轉,。

在自動調節(jié)方式時，其控制過程：輸入信號Iλ1=0時,，位置發(fā)送器反饋電流I反=0,，此時伺服放大器沒有輸出電壓，電機停轉,，執(zhí)行機構輸出軸穩(wěn)定在預選好的零位,。

輸入信號Iλ1>0時，此輸入信號與系統(tǒng)本身的位置反饋電流在伺服放大器中進行磁勢綜合比較,，由于這2個信號大小不相等且極性相反就有誤差磁勢出現(xiàn),，從而使伺服放大器有足夠的輸出功率驅動電機，執(zhí)行機構輸出軸就朝著減少這個誤差磁勢的方向運動,，直到輸入信號和位置反饋信號兩者相等為止,，此時輸出軸就穩(wěn)定在與輸入信號相對應的位置上。

2 電動執(zhí)行機構的組成及功能

電動執(zhí)行機構由電機,、減速器及位置發(fā)送器3部分組成,。

2.1 電機

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

2.2 減速器

減速器是將電機的高轉速、小轉矩轉換為低轉速,、大轉矩的輸出功率,，驅動輸出臂轉角限制在90°范圍內(nèi)，產(chǎn)生的扭矩通過聯(lián)桿驅動閥板開啟,。

2.3 位置發(fā)送器

位置發(fā)送器是通過連桿產(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位置的電壓轉換成標準的直流電流信號（4~20mA）,。減速器輸出軸的轉角位移與位置發(fā)送器的輸出電流呈線性關系,。

3 電動執(zhí)行機構常見故障的分析

3.1 經(jīng)常發(fā)生電源保險絲被燒斷或空開跳閘；執(zhí)行機構電機不轉動故障分析

（1）執(zhí)行機構大部分都安裝在工作環(huán)境惡劣,、灰塵大,、易漏水的地方?；蛴新┧卧诹穗娫床遄弦鸨ｋU絲燒壞或空開跳閘,；如：執(zhí)行機構內(nèi)部或傳輸線路有了問題。也可引起空開跳閘,，此時,，可以把執(zhí)行機構的插頭拔掉以檢查是否是其內(nèi)部還是傳輸線路的問題。如拔掉該插頭后，保險絲不再被燒壞或空開不跳閘,，就是其內(nèi)部有問題,，否則很可能是傳輸線路出了問題,。很可能是臨近插頭的線路受潮,，致使電源造成短路。

（2）執(zhí)行機構電機啟動電容擊穿,、電機繞組短路或開路,，此時，更換電容或電機或者查出繞組開路點,。

3.2 調節(jié)器輸出變化但執(zhí)行機構始終不動作故障分析

（1）閉環(huán)回路上各連接線有斷開或各接點接觸不良的現(xiàn)象,。

（2）伺服放大器無輸出，伺服放大器本體故障,，一般在放大器前級,，導致伺服放大器無輸出。

（3）電機故障造成執(zhí)行機構不動作,，電動執(zhí)行機構的電機燒壞,，或電機繞組損壞；電機繞組斷路或短路造成執(zhí)行機構不動作,。有時電機內(nèi)剎車片斷裂,，造成電機卡死。導致執(zhí)行機構不動作,。

3.3 執(zhí)行機構在開或關過程中反饋信號實時跟蹤閥門當前位置時,，反饋信號上下漂移，造成執(zhí)行機構擺動的故障分析,。

（1）當執(zhí)行機構電機的電動剎車失靈,，執(zhí)行器無法定位，容易引起反饋信號漂移,。

（2）差動變壓器的鐵芯連桿鎖緊裝置松動,，輸出軸的轉角位移與位置發(fā)送器的輸出電流波動不呈線性關系。

（3）全開位置與全關位置的角度太小,，使差動變壓器輸出過于敏感,。適當擴大靈敏度（死區(qū)）的設置。

3.4 執(zhí)行機構的動作方向與調節(jié)器給定方向相反的故障分析

從調節(jié)器給出閥位調節(jié)信號,，當要求閥位開大時,，閥位反饋信號卻顯示關小了。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是由于伺服放大器輸出的正反轉信號線接反造成,，這樣導致電機該增大輸出轉角時卻反而減小,。

3.5 閥位輸出線性不好或沒有輸出信號故障分析

（1）導電塑料電位器損壞。調整電位器但電阻值不變化或變化很小。

（2）位置發(fā)送器工作不正常,，導致電流信號無輸出,。

4 結束語

在日常維護中發(fā)現(xiàn)，電動執(zhí)行機構的故障多發(fā)于伺服放大器故障,。而伺服放大器是由電器元件組成的電子線路板構成,，電子元件的質量和電路板的可靠性決定了伺服放大器的可靠性。常規(guī)伺服放大器抗干擾的能力普遍不高,，電壓的波動,、高溫、高粉塵,、振動等外部環(huán)境的影響都容易導致伺服放大器故障,。針對伺服放大器存在可靠性差的缺點，建議利用DCS來實現(xiàn)伺服放大器的控制功能,。因為DCS具有靈活的組態(tài)方法,、豐富的軟件功能和很高的可靠性?？勺詣优袛鄨?zhí)行機構的狀態(tài),，當固態(tài)繼電器擊穿或者閥位反饋信號有誤時能夠使電動執(zhí)行機構保持在原位置，以防止事故的擴大化,。而且在可靠性方面有了很大程度的提高,。