电子式执行器原理及故障判

主要内容

1、故障案例(2024年1月13日动力厂21000制氧2#低压氮压机一级导叶调节阀控制块故障)

2、电子式执行器的原理

3、电子式执行器的调校和接线

4、电子式执行器的故障判断及处理方法

一、故障案例

2024年1月13 日14时28分，动力厂21000制氧2#低压氮压机一级水平振动从27μm上升至62.9μm，震动上升的原因2#低压氮压机导叶实际处于关小状态，查看计算机画面趋势一级导叶控制信号保持55%，反馈信号55%下降到25%，现场查看反馈信号与现场实际阀位一致为25%，初步判断电位器损坏，随后和仪表值班人员杨有智对调节阀电位器进行更换，送电后又发现控制块输出接点长带电，随后拆除控制块，并在不锈钢仪表班检修室做模拟实验，最终确认控制器损坏，23时30分控制块在线更换、调试完成。

故障处理期间2#低压氮压机于15时25分机组进行卸载运行，18时55分2#低压氮压机一级导叶调节阀打手动，21000制氧2#低压氮压机加载运行;22时44分更换调节阀控制块，对2#低压氮压机卸载，23时43分控制块更换调试后2#低压氮压机加载送气。

更换下线的电位器

故障处理中存在的问题：

1、故障判断不准，存在惯性思维，主观认为以往发生的故障都是电位器磨损造成的，因此在故障处理过程中首先更换电位器，是导致故障处理时间过长的主要原因。

2、班组没有吸取以往故障教训，没有对21000制氧2#低压氮压机一级导叶调节阀，关键备件做线下调试储备。

3、线下备件管理不到位，库房控制块好坏未进行区分。

4、未对计算机输出信号进行检查。

改进措施：

1、利用21000制氧2#低压氮压机停机时间线上调试一台控制块，并做好标识线下备用。

2、将调节阀改为分体式连接，消除调节阀故障时无法进行在线处理或在线处理时间长的技术难题。

3、对班组开展电子式调节阀技能提升培训，提升故障处理能力。

4、对调节阀进行更型改造，选择性能稳定电子式执行机构(鞍山工装)。

以KOSO3610系列电子式电动执行器为例：

它是以220V单相交流电作为驱动电源，主要由伺服控制器、伺服电机、减速机构、位置反馈机构、操作器组成。电子控制单元采用集成电路制作，被设计成匣子形式，并用树脂浇铸固化，称为伺服控制器(俗称黑匣子)，本身具有伺放功能。

电子式执行机构的功能及特点

★ 控制模块日本工装，采用先进的混合集成电路，并密封树脂浇铸固化，可靠性高、防潮、防振;

★ 执行机构本身具有伺服功能，无需外加伺服放大器;

★ 可以安装电子过载保护单元，A、B 型选配，C、D 型标配;

★ 电机内部装有温度保护开关;

★ 电机内部装有机械阻尼制动系统;

★ 用电位器调整零点、行程、灵敏度，方便易行;

★ 用功能开关任意选择正、反动作，选择断信号的三种状态(自锁、全开、全关);

★ 直行程执行机构输出轴内装有保证额定负荷的弹簧;

★ 角行程执行机构可以内装力矩保护开关;

★ 断电源后执行机构自锁。

其工作原理框图如下所示，来自计算机或调节器的DC4～20mA输入信号，在伺服控制器内与位置反馈信号相比较，其偏差经伺服控制器放大后，去驱动伺服电机旋转，然后经减速机构输出角位移。 位置反馈机构将执行机构输出角位移转换成与输入信号相对应的DC4～20mA信号，作为位置反馈信号。执行机构的旋转方向决定于偏差信号的极性。而又总是向消除其差值的方向驱动和控制电机。当输入信号和开度信号的差值达到设定值时，电动机停止转动，完成了一次调节动作。因此执行机构的位移与输入信号始终成正比关系。

二、电子式执行器原理

三、电子式执行器的调校和接线

各功能选择开关作用如下：

★ 动作方向选择 (1、2) 开关

1 开关 ON、2 开关 OFF: 当输入信号由 DC4mA 增加到 DC20mA 时，直行程输出轴由上至下动作/角行程输出轴顺时针转动(俯视)，反馈信号由 DC20mA 减小到 DC4mA。

1 开关 OFF、2 开关 ON: 当输入信号由 DC4mA 增加 DC20mA 时，直行程输出轴由下至上动作/角行

程输出轴逆时针转动(俯视)，反馈信号由 DC4mA 增加到 DC20mA。

★ 输入信号切断时输出轴动作选择(3、4、5 开关)

3、4 开关 OFF、5 开关 ON: 保持原位

3、5 开关 OFF、4 开关 ON: 直行程下降/角行程顺时针转动(俯视)，至限位开关动作后停止。

4、5 开关 OFF、3 开关 ON: 直行程上升/角行程逆时针转动(俯视)，至限位开关动作后停止。

★ 输入信号选择(6 开关)

6 开关 ON: DC4 ～ 20mA

6 开关 OFF: DC1 ～ 5V

执行器调校方法：

1、首先，确认阀门的“全关”、“全开”位置并使其处于“全关”位置。

2、确认控制器功能选择状态开关“1、3、4”应处于左端断开位置;“2、5、6”应处于右端接通位置。

3、请按控制器上六个接线端子侧的标注接线。

4、用信号发生器给控制器输入约12mA信号后，接通电源。

5、零位调整：逐渐减小输入信号至4.0mA，观察输出轴轴方位置与阀门翻板轴轴方是否重合。若重合则此项略去，若有差异，按下述方法调整：

a、松开上下限位开关凸轮螺钉，使其处于自由状态。用专用小改锥调整ZERO电位器，逆时针转动电位器时，输出轴顺时针转动，顺时针转动电位器时，输出轴逆时针转动。反复调整，确定零点位置。

b、“零点”位置确定后，请面向限位开关，调整下侧(LS1侧)凸轮，慢慢将凸轮顺时针压住开关直到发出卡嚓声响，紧定螺钉固定凸轮，使输出轴在3.7-3.9mA范围内停止转动。这样既保证了阀门关闭，又起到了保护执行器作用。

6、转角调整：在确认阀门最大开度转角后，松开上限位凸轮紧定螺钉。给控制器缓慢增加输入信号，同时观察阀门开度变化。若当输入信号增至20.0mA时，阀门开度与规定转角存在差异，则用专用小改锥调整SPAN电位器，使其满足20.0mA对应阀门全开位置。

a、逆时针转动电位器时，输出轴顺时针转动(转角减小)，顺时针转动电位器时，输出轴逆时针转动(转角增大)。反复调整达到所需转角。

b、转角确定后，请面向限位开关，调整上侧(LS2侧)凸轮，慢慢将凸轮逆时针压住，限位开关直到发出卡嚓声响，用紧定螺钉固定凸轮，使输出轴在20.2～20.5mA范围内停止转动。这样既保证了阀门全开，又起到了保护执行器作用。

7、灵敏度的调整:

出厂时已按规定调整完毕，但在运行中产生振动或回路本身产生振荡，需调整PROP电位器，逆时针方向旋转电位器就可以降低灵敏度。

四、电子式执行器的故障判断及处理方法

对运行中或新更换的电子式执行机构伺服控制器故障快速排除步骤如下：

1、当电子式执行机构发生故障不能继续运行时，先关闭电子式执行机构电源，然后打开电子式执行机构壳盖，先排除单相伺服电机热保护动作及分相电容器被击穿故障;再排除电动机是否断线。

2、然后恢复电子式执行机构电源，用数字万用表分别测试伺服控制器输入端有无来自来自计算机或调节器的DC4～20mA输入信号，伺服控制器输出端子有无DC4～20mA输出电流信号，如有信号且俩者有偏差，伺服控制器应驱动伺服电机朝着减小偏差方向旋转，如伺服电机不旋转故障在伺放控制器。

3、伺服控制器(俗称黑匣子)十芯排插中第2和第3芯，是伺服控制器驱动单相伺服电机旋转的输出端，在伺服控制器输入、输出端子有直流偏差信号时，用试电笔测试伺服控制器十芯排插第2和第3芯是否带电，如不带电则是伺服控制器故障。迅速更换新的伺服控制器。

4、当更换使用新的伺服控制器，未安装前需用数字万用表测试伺服控制器电气值(数值仅供参考)。

★ 输入端： 249Ω、 6开关在右端时ON(通)

96 KΩ   6开关在左端时OFF(断)

★ 输出端：58KΩ

★ 电源端：460Ω。

★ 上述参考电气检测值基本一致可判断新伺服控制器正常。

现场发生电子式执行机构故障不能运行时，首先需快速判定其核心部件伺服控制器是否故障损坏,如果确认伺服控制器损坏必须进行更换,在更换后调试也必须对伺服控制器进行试电笔测试伺服控制器驱动单相伺服电机旋转的输出端(十芯排插中)第2和第3芯是否带电。如带电则伺服控制器故障排除。处理方法的不当是主要导致电子式执行机构故障处理时间过长的主要原因。仪表维检人员按照此法对伺服控制器故障排除只需3-5分钟可完成。极大的提高了工作效率，克服了电子式执行机构出现故障无法讯速、准确下手查找的困难，即抓住了电子式电动执行机构故障处理的主要矛盾。