加载中…PS电动执行机构的结构原理及常见故障处理
(2015-06-08 15:07:21)
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执行机构电机故障输出轴信号 |
分类： 行业风向标 |
电动执行机构广泛用于电力，冶金，石油，化工，轻工等工业部门的自动控制领域。PS系列电动执行机构体积小、重量轻、功能强、伺服放大器内装、操作方便、广泛适用于管道的阀门、风门的开关控制和调节控制。
PS系列电动执行机构一体化结构设计，位置变送器和伺服放大器做为两个独立部件均直接装入执行机构内部，直接接受4-20mA控制信号，输出4-20mA或1-5VDC阀位反馈信号，具有自诊断功能，使用和调校十分方便。
PS系列电动执行机构一体化结构设计，位置变送器和伺服放大器做为两个独立部件均直接装入执行机构内部，直接接受4-20mA控制信号，输出4-20mA或1-5VDC阀位反馈信号，具有自诊断功能，使用和调校十分方便。
2结构
PS系列电动执行机构电器部件布线严谨并与传动部件完全隔离，提高了执行机构运行的可靠性，传动部件采用CNC加工的小齿隙密封齿轮传动，具有效率高、噪音低、寿命长、稳定可靠，不会因工艺环境，如介质入口力的波动而造成执行机构共振等特点。
PS系列电动执行机构电器部件布线严谨并与传动部件完全隔离，提高了执行机构运行的可靠性，传动部件采用CNC加工的小齿隙密封齿轮传动，具有效率高、噪音低、寿命长、稳定可靠，不会因工艺环境，如介质入口力的波动而造成执行机构共振等特点。
PS系列电动执行机构有PSL直行程电动执行机构和PSQ角行程电动执行机构两种。
2.1 PSL直行程电动执行机构
PSL直行程电动执行机构主要是由相互隔离的电器控制部分和齿轮传动部分组成。电机作为连接两隔离部分的中间部件。齿轮传动部分是电机减速机构。
2.1 PSL直行程电动执行机构
PSL直行程电动执行机构主要是由相互隔离的电器控制部分和齿轮传动部分组成。电机作为连接两隔离部分的中间部件。齿轮传动部分是电机减速机构。
电机按控制要求输出转矩，通过多极正齿轮传递到梯形丝杆上，丝杆通过杆螺纹变换转矩为推力。此杆螺纹能自锁，并且将直线行程通过与阀门的适配器传递到阀杆。执行机构输出轴带有一个防止转动的止转销，输出轴的径向锁定装置可以作为位置指示器。锁定装置连有一个连杆，连杆随输出轴同步运行，通过与连杆连接的线路板将输出轴位移转换成电信号，提供给伺服放大器做为比较信号和阀位反馈输出，同时执行机构的行程也可由开关板上的两个主限位开关来限制，并由两个机械限位档块来调整限定位置。
2.2 PSQ角行程电动执行机构
PSQ角行程电动执行机构主要是由相互隔离的电器控制部分和齿轮传动部分组成，电机做为连接两隔离部分的中间部件。齿轮传动部分是电机减速机构。
2.2 PSQ角行程电动执行机构
PSQ角行程电动执行机构主要是由相互隔离的电器控制部分和齿轮传动部分组成，电机做为连接两隔离部分的中间部件。齿轮传动部分是电机减速机构。
电机转矩通过主齿轮传送到行星齿轮，主齿轮驱动行星齿轮带动中空的齿轮，以此带动输出轴做0-90°的转动。中空齿轮比二级齿轮少三个齿，因此可以由行星齿轮驱动，行星齿轮转一周中空齿轮转动三个齿，行星齿轮的外部始终啮合一个蜗杆齿轮，运行时也不分开，这种设计使电机在故障或阀门转矩意外增加时可直接通过手轮进行手动控制。
执行机构有两个螺纹止档机构限位，也有两限位开关来实现电限位，每个转向的行程范围可以通过限位开关的位置来控制，阀门开度由一个凸起的显示器指示，独特的转矩开关可调整从50%-100%的最大转矩，实现转矩保护，以防止阀门被卡死时造成的阀杆损坏。
执行机构有两个螺纹止档机构限位，也有两限位开关来实现电限位，每个转向的行程范围可以通过限位开关的位置来控制，阀门开度由一个凸起的显示器指示，独特的转矩开关可调整从50%-100%的最大转矩，实现转矩保护，以防止阀门被卡死时造成的阀杆损坏。
2.3伺服放大器PSAP4B
PS电动执行机构配套的电子比例式伺服电路，采用SMT工艺技术，具有体积小，可靠性高等特点。该电路将控制电动执行机构4-20mA电流信号，与执行机构当前位置信号同时送到偏差放大器进行比较，比较结果控制固态开关的通断，实现对执行机构的开或关控制，使执行机构位置与输入信号平衡。
PSAP4B在实现执行机构随输入4-20mA信号动作的同时，还向系统提供一组与工作电源、输入信号相隔离的4-20mA位置信号。
PSAP4B能方便地调整执行机构的起始位置和行程；可以方便地实现正/反作用的切换；设置当输入信号出现故障时执行机构置为全开、全关或保持状态。
PSAP4B在实现执行机构随输入4-20mA信号动作的同时，还向系统提供一组与工作电源、输入信号相隔离的4-20mA位置信号。
PSAP4B能方便地调整执行机构的起始位置和行程；可以方便地实现正/反作用的切换；设置当输入信号出现故障时执行机构置为全开、全关或保持状态。
3工作原理
PSL直行程电动执行机构是以单相交流电机为动力装置的位置伺服机构，其系统见图1.其工作原理为：接受控制电动执行机构4-20mA电流信号与电动执行机构的位置反馈信号并将其比较放大，若偏差超过死区，电机接通电源，以恒速旋转经减速机构变为输出轴故轴向直线位移。在位移的同时，位置发送器输出1个与位移成比例的位置反馈信号。当偏差小于死区时，切断电机电源使之停止转动。从而输出轴稳定在一定位置上，系统处于平衡状态。若电动执行机构输入信号增大，则输入信号与反馈信号的偏差为正，电机正转；若偏差为负，电机反转。死区值可根据控制要求进行调整。
PSQ角行程电动执行机构和PSL直行程电动执行机构工作原理类同。
4故障处理
4.1指示灯故障
4.1指示灯故障
4.1.1故障现象：给执行机构通电后发现电源指示灯不亮，伺放板无反馈，给信号不动作。
因电源指示灯不亮，首先检查保险管是否开路，经检查保险管完好。综合故障现象，可以推断故障有可能发生在伺放板的电源部分，接着检查电源指示灯，用万用表检测发现指示灯开路，更换指示灯故障排除。
4.1.2故障现象：执行机构给信号开可以，关不动作。
先仔细检查反馈线路，确认反馈信号无故障，给开信号时开指示灯亮，说明开正常；给关信号时关指示灯不亮，说明关可控硅部分有问题。首先检查关指示灯，用万用表检测发现关指示灯开路，将其更换后故障排除。
4.2电阻电容故障
4.2.1故障现象： 执行机构通电后，给定一个输入信号，执行机构会全开到底，然后回到给定位置。
根据以上故障现象，首先要判断是伺放板和执行机构哪一个有问题。将伺放板从执行机构上拆下，直接将电源线接到X5/1和X5/4电源端子上，执行机构关方向动作，将电源线接到X5/1和X5/2电源端子上，执行机构开方向动作。（如果执行机构动作不正常，说明故障在执行器上）。用万用表测电机绕组电阻值正常，再测电容两边的电阻发现有一个开路，将其更换后故障排除。
4.2.2故障现象：执行机构通电后给关信号（4mA）执行机构先全开后再全关。
先拆除伺放板，直接给执行机构通电发现仍然存在原故障。检查电阻，电阻阻值正常，说明电阻没问题；检查电机绕组，发现阻值正常，电机没问题。由此故障推断有可能电容坏，重新更换电容，故障排除。
4.2.3故障现象：执行机构的动作方向不受输入信号的控制。
先检查两个限流电阻和移相电容均没有异常，用万用表检查电机的绕组阻值，发现电机的电阻值为1.45MΩ(且不时地发生变化)，说明电机绕组不对,最终的办法是更换了这台电机(PSQ201)。
4.2.4故障现象：执行机构的动作方向不受伺放板的控制。
首先用万用表检测两个限流电阻和移相电容及电机的绕组阻值，发现其中一个限流电阻开路，将其更换后故障排除。
笔者认为影响执行机构转向的三个因素就是①电机本身的绕组②限流电阻③移相电容,以后发生这种情况都有要从这三方面考虑。
4.3机械故障
4.3.1故障现象：给执行机构通电后发现，由全关向全开动作时，发现电机转动，反馈信号滞后十来秒钟才动作，从全关到全开时间是以前的2倍多。
根据以上故障现象，可以明显判断出机械传动部分有故障。首先将执行机构外壳打开，检查机械齿轮，发现齿轮上粘附了许多铁渣，固定丝杆的8颗螺钉全部折断，有些被磨成了铁渣，丝杆被铜套顶出，丝杆上的齿轮与电机一级齿轮脱开，所以整个传动滞后。将齿轮拆除清洗后重装，更换螺钉将丝杆重新固定好，通电检查，故障排除。
4.3.2故障现象：执行机构通电后，电机转动，但输出轴不动作，反馈值无变化，用手拧手轮，输出轴动作。
首先电机转动，输出轴不动作，但是用手拧手轮输出轴动作，可以很明显地判断出机械传动部分有问题，应该打开机壳检查。
打开机壳后，首先检查电机轴和轴上的齿轮有无松动，电机旁边的一级减速齿轮有无磨损和损坏。经检查发现一级减速齿轮损坏，电机带动大齿转动时，由于小齿轮与大齿轮之间松动，小齿轮不动作，造成了电机转动轴不动的现象，更换该齿轮，故障排除。
4.3.3故障现象：给执行机构通电后，给4mA的信号使其从全开朝关方向动作，当动作到中间位置时电机堵转,用手拧手轮也不动作。
根据以上故障现象可以判断出机械传动部分有问题，将机壳打开，检查齿轮机构完好，由此可以判断出问题可能是因为输出轴变形磨损造成，用手将其拧到中间位置然后转动丝杆上的齿轮，使输出轴关方向动作，当动作到中间位置时转不动，由此可以确定铜套和丝杆部分有问题，更换新铜套后故障排除。
4.4其他
4.4.1故障现象：无论现场给什么信号电机都不动作，
直接在电机绕组间通电，电机也不转，抱闸拆下通电电机还是不转，检测电机绕组阻值均正常，手轮摇执行机构动作正常。检测的结果都正常就是通电时电机不转，此时怀疑电机的转子，把电机拆开，发现转子用手都拧不动，原来转子和电机端盖之间已有一层坚固的灰，把这层灰清除之后，加上一点润滑油，用手就可以拧动了。重新把电机装好并与执行机构配合装上，通电正常，重新调试。
故障的现场有许多的粉尘,长期工作在这样的环境中如果密封性不是很好的话,碳粉侵入后在高温的情况下变成固态凝固在转子和上端盖之间，使得最终阻力大于电机的起动力矩，因此电机转不动。
五．结束语
PS系列执行机构在使用中维护量小，操作简单，但由于使用时间长久和环境不同的原因，故障也就多了，故障现象更是多种多样，所以问题处理也不尽相同。以上总结了几种常见的故障现象及处理办法，希望对仪表维护人员有所帮助。
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