電動執(zhí)行器工作原理

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1、摘要過程控制系統(tǒng)是實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的平臺，而過程控制儀表及裝置是過程控制系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分，一個簡單的自動控制系統(tǒng)，由變送器、控制器和執(zhí)行器構(gòu)成了一個單回路控制系統(tǒng)。方框圖如下圖，執(zhí)行器是過程控制系統(tǒng)中的一個重要的組成部分，人們常把執(zhí)行器比喻為生產(chǎn)過程自動化的“手腳”，執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)兩個部分組成。簡單介紹執(zhí)行器的種類及特點、執(zhí)行器的作用方式，電動執(zhí)行器工作原理及選用的原則，電動執(zhí)行器的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。一、執(zhí)行器的定義執(zhí)行器是自動控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機構(gòu)和控制閥組合體。它在自動控制系統(tǒng)中的作用是接受來自調(diào)節(jié)器發(fā)出的信號，以其在工藝

2、管路的位置和特性，調(diào)節(jié)工藝介質(zhì)的流量，從而將被空數(shù)控制在生產(chǎn)過程所要求的范圍內(nèi)。二、執(zhí)行器的分類及特點1、分類（1）執(zhí)行器按所用驅(qū)動能源分為氣動、電動和液壓執(zhí)行器三種。（2）按輸出位移的形式，執(zhí)行器有轉(zhuǎn)角型和直線型兩種。（3）按動作規(guī)律，執(zhí)行器可分為開關(guān)型、積分型和比例型三類。（4）按輸入控制信號，執(zhí)行器分為可以輸入空氣壓力信號、直流電流信號、電接點通斷信號、脈沖信號等幾類。2、優(yōu)點電動執(zhí)行器的能源取用方便，動作靈敏，信號傳輸速度快，適合于遠(yuǎn)距離的信號傳送，便于與電子計算機配合使用。3、缺點電動執(zhí)行器一般不適用與防火防爆的場合，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格貴。

3、單回路系統(tǒng)控制方框圖15三、執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)原理（1）執(zhí)行機構(gòu)接收控制系統(tǒng)發(fā)出的開關(guān)信號后，電機不轉(zhuǎn)并有嗡嗡聲。其原因可能是：1）減速器的行星齒輪部分卡澀、損壞或變形；2）減速器的斜齒輪傳動部分變形或過度磨損或損壞；3）減速器的渦輪渦桿或絲桿螺母傳動部分變形損壞、卡澀等；4）整體機械部分配合不好，不靈活，需調(diào)整加油。（2）電氣部分故障（參見圖3）結(jié)構(gòu)原理1）電動執(zhí)行機構(gòu)接受控制系統(tǒng)發(fā)出的開、關(guān)信號后，電機不轉(zhuǎn)，也無嗡嗡聲。可能原因是：沒有交流電源或電源不能加到執(zhí)行機構(gòu)的電機部分或位置定位器部分；PM放大板工作不正常，不能發(fā)出對應(yīng)的控制信號；固態(tài)繼電器部分

4、損壞，不能將放大板送來的弱信號轉(zhuǎn)變成電機需要的強電信號；電機熱保護(hù)開關(guān)損壞；力矩限制開關(guān)損壞；行程限制開關(guān)損壞；手動/自動開關(guān)位置選錯或開關(guān)損壞；電機損壞。2）電動執(zhí)行機構(gòu)接受控制系統(tǒng)發(fā)出的開、關(guān)信號后，電機不轉(zhuǎn)，有嗡嗡聲。其可能原因是：電機的啟動電容損壞；電機線圈匝間輕微短路；電源電壓不夠。3）電動執(zhí)行機構(gòu)接受控制系統(tǒng)發(fā)出的開、關(guān)信號后，電機抖動，并伴有咯咯聲，其原因可能是：PM放大板的輸出信號不足不能使固態(tài)繼電器完全導(dǎo)通，造成電機的加載電壓不足；固態(tài)繼電器性能變壞，造成其輸出端未完全導(dǎo)通。15圖1圖2圖3圖4四、電動執(zhí)行器工作原理電動執(zhí)行器有五種

5、類型：直行程電動執(zhí)行器、角行程電動執(zhí)行器、電動調(diào)節(jié)閥、PID電動調(diào)節(jié)執(zhí)行器和電磁閥。前四種屬于DDZ型。下面簡要介紹一下直行程電動執(zhí)行器(DKJ)和角行程電動執(zhí)行器(DKZ)。直行程與角行程電動執(zhí)行器的作用是接收調(diào)節(jié)器或其它儀表送來的0~10，4~20毫安或1~5伏電壓的標(biāo)準(zhǔn)值流電信號，經(jīng)執(zhí)行器后變成位移推力或轉(zhuǎn)角力矩，以操作開關(guān)、閥門等，完成自動調(diào)節(jié)的任務(wù)。這兩種執(zhí)行器以前都是由伺服放大器與執(zhí)行機構(gòu)兩大部分組成的?，F(xiàn)在有機電一體智能化的結(jié)構(gòu)，它們的結(jié)構(gòu)、工作原理和使用方法都是相似的，區(qū)別僅在于，一個輸出位移(推力)，一個輸出轉(zhuǎn)角(力矩)。五、電動執(zhí)

6、行器選型考慮要點（1）根據(jù)閥門類型選擇電動執(zhí)行器15閥門的種類相當(dāng)多，工作原理也不太一樣，一般以轉(zhuǎn)動閥板角度、升降閥板等方式來實現(xiàn)啟閉控制，當(dāng)與電動執(zhí)行器配套時首先應(yīng)根據(jù)閥門的類型選擇電動執(zhí)行器。1．角行程電動執(zhí)行器（轉(zhuǎn)角<360度）電動執(zhí)行器輸出軸的轉(zhuǎn)動小于一周，即小于360度，通常為90度就實現(xiàn)閥門的啟閉過程控制。此類電動執(zhí)行器根據(jù)安裝接口方式的不同又分為直連式、底座曲柄式兩種。a)直連式：是指電動執(zhí)行器輸出軸與閥桿直連安裝的形式。b)底座曲柄式：是指輸出軸通過曲柄與閥桿連接的形式。此類電動執(zhí)行器適用于蝶閥、球閥、旋塞閥等。2．多回轉(zhuǎn)電動執(zhí)行器（

7、轉(zhuǎn)角>360度）電動執(zhí)行器輸出軸的轉(zhuǎn)動大于一周，即大于360度，一般需多圈才能實現(xiàn)閥門的啟閉過程控制。此類電動執(zhí)行器適用于閘閥、截止閥等。3．直行程（直線運動）電動執(zhí)行器輸出軸的運動為直線運動式，不是轉(zhuǎn)動形式。此類電動執(zhí)行器適用于單座調(diào)節(jié)閥、雙座調(diào)節(jié)閥等。（2）根據(jù)生產(chǎn)工藝控制要求確定電動執(zhí)行器的控制模式電動執(zhí)行器的控制模式一般分為開關(guān)型（開環(huán)控制）和調(diào)節(jié)型（閉環(huán)控制）兩大類。1．開關(guān)型（開環(huán)控制）開關(guān)型電動執(zhí)行器一般實現(xiàn)對閥門的開或關(guān)控制，閥門要么處于全開位置，要么處于全關(guān)位置，此類閥門不需對介質(zhì)流量進(jìn)行精確控制。特別值得一提的是開關(guān)型電動執(zhí)行器因

8、結(jié)構(gòu)形式的不同還可分為分體結(jié)構(gòu)和一體化結(jié)構(gòu)。選型時必需對此做出說明，不然經(jīng)常會發(fā)生在現(xiàn)場安裝時與控制系統(tǒng)沖突