水廠電動執(zhí)行器的應(yīng)用原理及故障處理

梅文迪

（大慶油田水務(wù)公司技術(shù)開發(fā)公司）

摘 要：現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步，工業(yè)設(shè)備也趨向于大型化、智能化、規(guī)范化發(fā)展，傳統(tǒng)的手動控制系統(tǒng)或半自動系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的生產(chǎn)效率交底，參數(shù)報(bào)警系統(tǒng)以及連鎖爆出無法更好的滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的綜合需求，而電動制定器的出現(xiàn)和應(yīng)用，促進(jìn)了控制精度與生產(chǎn)效率的不斷提高。本文就水廠電動執(zhí)行器的應(yīng)用原理及故障處理進(jìn)行簡要分析，僅供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：水廠；電動執(zhí)行器；應(yīng)用原理；故障處理

電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行單元，在電動單元組合式儀表中發(fā)揮著重要的作用。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以與多種電動操作器進(jìn)行協(xié)調(diào)配合，促進(jìn)無擾動切換模式的形成，從而實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，在石油化工、電力以及鍋爐系統(tǒng)上水等方面均具有良好的應(yīng)用價(jià)值?；谟?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)條件下，電動執(zhí)行器的穩(wěn)定性和控制精度是影響自動化控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的重要環(huán)節(jié)，因此在水廠應(yīng)用中加大力度探討電動執(zhí)行器的故障處理是非常必要的。

1 水廠電動執(zhí)行器的應(yīng)用原理

就電動執(zhí)行器的實(shí)際應(yīng)用情況來看，其屬于一種自動化控制的幾點(diǎn)一體化設(shè)備器件，作為一項(xiàng)執(zhí)行設(shè)備，電動執(zhí)行器處于自動化儀表的終端部位，主要功能是對閥門和擋板等設(shè)備進(jìn)行開關(guān)和調(diào)節(jié)控制，促進(jìn)工作效率的提升。

電動執(zhí)行器主要由伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分組成，應(yīng)用原理如圖1所示，其中，Ii為輸入電流，If為變送器的反饋電流，θ為執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)的角度或位移輸出量。

DKJ角形成電動執(zhí)行器是具有良好應(yīng)用價(jià)值的一種閉合隨動系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)深度負(fù)反饋。就電動執(zhí)行器運(yùn)行原理來看，伺服放大器將輸入信號和位置反饋信號進(jìn)行對i后，準(zhǔn)確把握二者之間的偏差，并加以放大處理，以此作為主要因素驅(qū)動兩相電機(jī)轉(zhuǎn)動。在減速機(jī)作用下，輸出軸改變轉(zhuǎn)角的過程中，經(jīng)過位置發(fā)送器，促進(jìn)位置反饋電流的轉(zhuǎn)換，并反饋至私服放大器的輸入端。直至輸入信號與位置反饋信號之間差值為0時(shí)，兩相電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，此時(shí)輸出軸處于與輸入信號相對應(yīng)的位置上，并保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

電動執(zhí)行器是一種智能型電子式變頻電動調(diào)節(jié)閥，也是一種新型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對執(zhí)行器的要求能夠自動調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)過程中，變頻電動調(diào)節(jié)閥的閥芯的運(yùn)行速度在閥位反饋信號和輸入信號偏差較大時(shí)，閥芯的運(yùn)行速度是不斷變化的，且比普通的電動執(zhí)行器要快。就電動執(zhí)行器工作模式來看，電動執(zhí)行器在實(shí)際應(yīng)用中主要包含就地方式、遠(yuǎn)程方式以及自動調(diào)節(jié)方式三種。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障或緊急事故時(shí)，旋鈕切到“手動”位置，搖動手輪就可以實(shí)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(guān)放在“手動”位置時(shí)，通過旋轉(zhuǎn)“開”或“關(guān)”旋鈕發(fā)出控制信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。

以自動調(diào)節(jié)方式為例，其控制過程的實(shí)現(xiàn)，往往受到輸入信號以及位置反饋信號的影響。當(dāng)輸入信號與位置發(fā)送器反饋電流均為0時(shí)，伺服放大器沒有輸出電壓，電機(jī)停轉(zhuǎn)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸保持良好的穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)輸入信號大于0時(shí)，其與系統(tǒng)自身位置反饋電流在伺服放大器中的磁勢大小不等，極性相反，極易出現(xiàn)誤差磁勢，此種情況下執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸往往會朝向減少誤差磁勢的方向運(yùn)動，直至輸入信號與位置反饋信號保持相等。這一條件下，輸出軸所處位置與輸入信號相對應(yīng)。

2 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成及功能

電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由三部分組成，一是電機(jī)，主要接受伺服放大器或電動操作器輸出，促進(jìn)電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，從而完成驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相關(guān)動作。二是減速器，主要功能是將電機(jī)的高轉(zhuǎn)速、小轉(zhuǎn)矩輸出功率向低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩輸出功率轉(zhuǎn)化，并降低驅(qū)動輸出臂的轉(zhuǎn)角控制在直角范圍內(nèi)，在聯(lián)桿作用下通過扭矩來驅(qū)動閥板開啟。三是位置發(fā)送器，其主要在連桿作用下產(chǎn)生軸向位移，調(diào)整鐵芯在線圈中的具體位置，確保差動變壓器出書對應(yīng)位置電壓向直流電流信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。就電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)中位置發(fā)送器的具體情況來看，減速器輸出軸的轉(zhuǎn)角位移與位置發(fā)送器的輸出電流之間保持良好的線性關(guān)系。

3 水廠電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)常見鼓掌分析與處理

3.1經(jīng)常發(fā)生電源保險(xiǎn)絲被燒斷或空開跳閘，執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)不轉(zhuǎn)動故障分析

（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)大部分都安裝在工作環(huán)境惡劣、灰塵大、易漏水的地方。或有漏水滴在了電源插座上引起保險(xiǎn)絲燒壞或空開跳閘；如：執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部或傳輸線路有了問題。也可引起空開跳閘，此時(shí)，可以把執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(xiǎn)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(jī)構(gòu)電機(jī)啟動電容擊穿、電機(jī)繞組短路或開路，此時(shí)，更換電容或電機(jī)或者查出繞組開路點(diǎn)。

3.2調(diào)節(jié)器輸出變化但執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(diǎn)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(dǎo)致伺服放大器無輸出。

（3）電機(jī)故障造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動作，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電機(jī)燒壞，或電機(jī)繞組損壞；電機(jī)繞組斷路或短路造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動作。有時(shí)電機(jī)內(nèi)剎車片斷裂，造成電機(jī)卡死。導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動作。

3.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)在開或關(guān)過程中反饋信號實(shí)時(shí)跟蹤閥門當(dāng)前位置時(shí)，反饋信號上下漂移，造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)擺動的故障分析。

（1）當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)的電動剎車失靈，執(zhí)行器無法精確定位，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(zhuǎn)角位移與位置發(fā)送器的輸出電流波動不呈線性關(guān)系。

（3）全開位置與全關(guān)位置的角度太小，使差動變壓器輸出過于敏感。適當(dāng)擴(kuò)大靈敏度（死區(qū)）的設(shè)置。

3.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作方向與調(diào)節(jié)器給定方向相反的故障分析

從調(diào)節(jié)器給出閥位調(diào)節(jié)信號，當(dāng)要求閥位開大時(shí)，閥位反饋信號卻顯示關(guān)小了。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是由于伺服放大器輸出的正反轉(zhuǎn)信號線接反造成，這樣導(dǎo)致電機(jī)該增大輸出轉(zhuǎn)角時(shí)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(dǎo)電塑料電位器損壞。調(diào)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(dǎo)致電流信號無輸出。

4 結(jié)束語

總而言之，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)極易發(fā)生多種故障問題，并且以伺服放大器故障為典型代表。為促進(jìn)伺服放大器可靠性不足等問題的妥善解決，應(yīng)當(dāng)對DCS進(jìn)行合理利用，確保伺服放大器的實(shí)際控制功能得到最大程度的發(fā)揮，從而保證電動執(zhí)行器的安全可靠運(yùn)行，降低事故發(fā)生幾率。

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