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電動執(zhí)行機構(gòu)原理
2017-08-17 15:20:11 來源：1電動執(zhí)行機構(gòu)的工作原理
電動執(zhí)行機構(gòu)包括伺服放大器及執(zhí)行機構(gòu)兩大部分，其中執(zhí)行
機構(gòu)又分為電機、減速器及位置發(fā)送器三大部件
來自調(diào)節(jié)器的電流信號Ii（4-20mA）作為伺服放大器的輸入，與閥的位置反饋信號If進行比較，當(dāng)輸入信號和反饋信號比較差值不等于零時，其差值經(jīng)伺服放大器放大后，控制兩相伺服電機按相應(yīng)的方向轉(zhuǎn)動，再經(jīng)減速器減速后使輸出軸產(chǎn)生位移；同時，輸出軸位移又經(jīng)位置發(fā)送器轉(zhuǎn)換成閥的反饋信號If；當(dāng)反饋信號與輸入信號相等時，伺服放大器無輸出，電機不轉(zhuǎn)動，執(zhí)行機構(gòu)就穩(wěn)定在與輸入信號相應(yīng)的位置上。電動執(zhí)行機構(gòu)的輸出軸位移和輸入信號成線性關(guān)系。
電動執(zhí)行機構(gòu)有連續(xù)調(diào)節(jié)、遠程手動控制和就地手動操作三種控制方式。
1.1電動執(zhí)行機構(gòu)就地調(diào)節(jié)方式
電動執(zhí)行機構(gòu)需就地手動操作時，當(dāng)電動操作器切換開關(guān)放置“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，搖動手輪就可以實現(xiàn)手動操作。當(dāng)不用就地操作時，千萬要注意，把電機端部的旋鈕撥到“自動”位置，并把手輪推進。
1.2電動執(zhí)行機構(gòu)遠程遙控調(diào)節(jié)方式
當(dāng)電動操作器切換開關(guān)放在“手動”位置時，即處在手動遠程控制狀態(tài)，操作時只要將旋轉(zhuǎn)切換開關(guān)分別拔到“開”或“關(guān)”的位置，帶動電機正轉(zhuǎn)或反轉(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。
1.3電動執(zhí)行機構(gòu)自動調(diào)節(jié)方式
當(dāng)電動操作器切換開關(guān)放在“自動”位置時，即處在自動調(diào)節(jié)狀態(tài)，其控制過程如下：
當(dāng)輸入信號Iλ1=0（或4mA DC）時,位置發(fā)送器反饋電流I反=0(或4mA DC) ,此時伺服放大器沒有輸出電壓，電機停轉(zhuǎn)，執(zhí)行機構(gòu)輸出軸穩(wěn)定在預(yù)選好的零位；
當(dāng)輸入信號Iλ1>0（或4mA DC）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的前置級磁放大器中進行磁勢的綜合比較，由于這二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(qū)動電機，執(zhí)行機構(gòu)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二者相等為止，此時輸出軸就穩(wěn)定在于輸入信號相對應(yīng)的位置上。
2電動執(zhí)行機構(gòu)的組成分為電機、減速器及位置發(fā)送器三大部件
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(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。
2.2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。機座上有兩塊剎車片，可使輸出軸的轉(zhuǎn)角限制在90°范圍內(nèi)以保證不損壞調(diào)節(jié)機構(gòu)及有關(guān)連桿。
2.3位置發(fā)送器
位置發(fā)送器由電源變壓器、差動變壓器、印刷電路板等部件組成。
當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)的直流電流信號（4~20mA）。減速器輸出軸的轉(zhuǎn)角位移與位置發(fā)送器的輸出電流呈線性關(guān)系。
3 伺服放大器的原理
在自動控制系統(tǒng)中，這些執(zhí)行機構(gòu)需要外掛式的伺服放大器進行開關(guān)控制。電動執(zhí)行機構(gòu)的指令信號與閥位反饋信號在伺服放大器中進行比較放大后，經(jīng)過可控硅送出220V的開關(guān)信號。伺服放大器是由電器元件組成的電子線路板構(gòu)成，分前置級磁放大器線路板、觸發(fā)器線路板、可控硅交流開關(guān)線路板三部分。電動執(zhí)行機構(gòu)的指令信號與閥位反饋信號的比較放大靠這些電子線路板的運行來實現(xiàn)。
伺服放大器有兩種模式可供選擇:
一種為執(zhí)行機構(gòu)本身的控制板上帶有伺服放大器功能，結(jié)構(gòu)緊湊，不需占有儀表盤后空間，安裝及調(diào)試較為簡單（即電子一體化）。
另一種為單獨放置的位置定位器，安裝于儀表盤后，這是一種較為傳統(tǒng)的應(yīng)用方法，檢修及更換較為容易（即分立式比例調(diào)節(jié)型）。
伺服放大器是電動執(zhí)行機構(gòu)的控制單元儀表，可分為墻掛式和架裝式兩種。放大器的前置板包括信號的隔離、比較、極性的判別、故障診斷等功能。主回路板上有兩路交流開關(guān)，電源變壓器及直流穩(wěn)壓電源。前置板安裝在主回路板上。它接受調(diào)節(jié)儀表的標(biāo)準(zhǔn)信號（4-20mA）和執(zhí)行機構(gòu)的反饋信號，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。實現(xiàn)各種工藝過程參數(shù)自動調(diào)節(jié)。
4結(jié)束語
在日常維護中我們發(fā)現(xiàn)，電動執(zhí)行機構(gòu)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(gòu)成，電子元件的質(zhì)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(dǎo)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，可自動判斷執(zhí)行機構(gòu)的狀態(tài)，當(dāng)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(gòu)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。
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