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電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)和原理,常見故障及處理方法有哪些?

發(fā)布于:2018/12/25 22:06:44 點(diǎn)擊量:693

電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制中的重要執(zhí)行單元儀表。結(jié)構(gòu)由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥連接組合后經(jīng)過(guò)機(jī)械連接裝配、調(diào)試安裝構(gòu)成電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

執(zhí)行器

在過(guò)程控制系統(tǒng)中,執(zhí)行器接受調(diào)節(jié)器的指令信號(hào),經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直線位移,去操縱調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),改變被控對(duì)象進(jìn)、出的能量或物料,以實(shí)現(xiàn)過(guò)程的自動(dòng)控制。在任何自動(dòng)控制系統(tǒng)中,執(zhí)行器是必不可少的組成部分。如果把傳感器比擬成控制系統(tǒng)的感覺(jué)器官,調(diào)節(jié)器就是控制系統(tǒng)的大腦,而執(zhí)行器則可以比擬為干具體工作的手。

執(zhí)行器常常工作在高溫、高壓、深冷、強(qiáng)腐蝕、高粘度、易結(jié)晶、閃蒸、汽蝕、高壓差等狀態(tài)下,使用條件惡劣,因此,它是整個(gè)控制系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。如果執(zhí)行器選擇或使用不當(dāng),往往會(huì)給生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化帶來(lái)困難。在許多場(chǎng)合下,會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量下降、調(diào)節(jié)失靈,甚至因介質(zhì)的易燃、易爆、有毒而造成嚴(yán)重的事故。為此,對(duì)于執(zhí)行器的正確選用和安裝、維修等各個(gè)環(huán)節(jié),必須給予足夠的注意。

執(zhí)行器根據(jù)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的不同,可劃分為氣動(dòng)執(zhí)行器、液動(dòng)執(zhí)行器和電動(dòng)執(zhí)行器。

電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)與工作原理

1、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的基本結(jié)構(gòu)

電動(dòng)調(diào)節(jié)閥上部是執(zhí)行機(jī)構(gòu),接受調(diào)節(jié)器輸出的0~10mADC或4~20mADC信號(hào),并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的直線位移,推動(dòng)下部的調(diào)節(jié)閥動(dòng)作,直接調(diào)節(jié)流體的流量。各類電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本相同,但調(diào)節(jié)閥(調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu))的結(jié)構(gòu)因使用條件的不同類型很多,最常用的是直通單閥座和直通雙閥座兩種。

2、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)

其電動(dòng)執(zhí)行器主要是由相互隔離的電氣部分和傳動(dòng)部分組成,電機(jī)作為連接兩個(gè)隔離部分的中間部件。電機(jī)按控制要求輸出轉(zhuǎn)矩,通過(guò)多級(jí)正齒輪傳遞到梯形絲桿上,梯形絲桿通過(guò)螺紋變換轉(zhuǎn)矩為推力。因此梯形螺桿通過(guò)自鎖的輸出軸將直線行程傳遞到閥桿。執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸帶有一個(gè)防止傳動(dòng)的止轉(zhuǎn)環(huán),輸出軸的徑向鎖定裝置也可以做動(dòng)位置指示器。輸出軸止動(dòng)環(huán)上連有一個(gè)旗桿,旗桿隨輸出軸同步運(yùn)行,通過(guò)與旗桿連接的齒條板將輸出軸位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào),提供給智能控制板作為比較信號(hào)和閥位反饋輸出。同時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程也可由齒條板上的兩個(gè)主限位開關(guān)開限制,并由兩機(jī)械限位保護(hù)。

3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)源、以直流電流為控制及反饋信號(hào),原理方塊圖如圖3所示。當(dāng)控制器的輸入端有一個(gè)信號(hào)輸入時(shí),此信號(hào)與位置信號(hào)進(jìn)行比較,當(dāng)兩個(gè)信號(hào)的偏差值大于規(guī)定的死區(qū)時(shí),控制器產(chǎn)生功率輸出,驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使減速器的輸出軸朝減小這一偏差的方向轉(zhuǎn)動(dòng),直到偏差小于死區(qū)為止。此時(shí)輸出軸就穩(wěn)定在與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的位置上。

4、控制器結(jié)構(gòu)

控制器由主控電路板、傳感器、帶LED 操作按鍵、分相電容、接線端子等組成。智能伺服放大器以專用單片微處理器為基礎(chǔ),通過(guò)輸入回路把模擬信號(hào)、閥位電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),微處理器根據(jù)采樣結(jié)果通過(guò)人工智能控制軟件后,顯示結(jié)果及輸出控制信號(hào)。

5、調(diào)節(jié)閥的基本結(jié)構(gòu)

調(diào)節(jié)閥與工藝管道中被調(diào)介質(zhì)直接接觸,閥芯在閥體內(nèi)運(yùn)動(dòng),改變閥芯與閥座之間的流通面積,即改變閥門的阻力系數(shù)就可以對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

下圖給出直通單閥座和直通雙閥座的典型結(jié)構(gòu),它由上閥蓋(或高溫上閥蓋)、閥體、下閥蓋、閥芯與閥桿組成的閥芯部件、閥座、填料、壓板等組成。

直通單閥座的閥體內(nèi)只有一個(gè)閥芯和一個(gè)閥座,其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、泄漏量小(甚至可以完全切斷)和允許壓差小。因此,它適用于要求泄漏量小,工作壓差較小的干凈介質(zhì)的場(chǎng)合。在應(yīng)用中應(yīng)特別注意其允許壓差,防止閥門關(guān)不死。直通雙座調(diào)節(jié)閥的閥體內(nèi)有兩個(gè)閥芯和閥座。它與同口徑的單座閥相比,流通能力約大20%~25%。因?yàn)榱黧w對(duì)上、下兩閥芯上的作用力可以相互抵消,但上、下兩閥芯不易同時(shí)關(guān)閉,因此雙座閥具有允許壓差大、泄漏量較大的特點(diǎn)。故適用于閥兩端壓差較大,泄漏量要求不高的干凈介質(zhì)場(chǎng)合,不適用于高粘度和含纖維的場(chǎng)合。

常見故障及解決方法:

故障一:執(zhí)行器不動(dòng)作,但控制模塊電源和信號(hào)燈均亮。

處理方法:檢查電源電壓是否正確;電動(dòng)機(jī)是否斷線;十芯插頭從端到各線終端是否斷線;電動(dòng)機(jī)、電位器、電容各接插頭是否良好;用對(duì)比互換法判斷控制模塊是否良好。

故障二: 執(zhí)行器不動(dòng)作, 電源燈亮而信號(hào)燈不亮。

處理方法:檢查輸入信號(hào)極性等是否正確;用對(duì)比互換法判斷控制模塊是否良好。

故障三: 調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)整定不當(dāng)導(dǎo)致執(zhí)行器頻繁振蕩。

處理方法:調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定不合適,會(huì)引起系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的振蕩。對(duì)于單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng),比例帶過(guò)小,積分時(shí)間過(guò)短,微分時(shí)間和微分增益過(guò)大都可能產(chǎn)生系統(tǒng)振蕩??梢酝ㄟ^(guò)系統(tǒng)整定的方法,合理的選擇這些參數(shù),使回路保持穩(wěn)定速度。

故障四:執(zhí)行器電機(jī)發(fā)熱迅速、震蕩爬行、短時(shí)間內(nèi)停止動(dòng)作。

處理方法: 用交流2V 電壓檔測(cè)控制模塊輸入端是否交流干擾動(dòng);檢查信號(hào)線是否和電源線隔離;電位器及電位器配線是否良好; 反饋組件動(dòng)作是否正常。

故障五:執(zhí)行器動(dòng)作呈步進(jìn)、爬行現(xiàn)象、動(dòng)作緩慢。

處理方法: 檢查操作器傳來(lái)的信號(hào)動(dòng)作時(shí)間是否正確。

故障六:執(zhí)行器位置反饋信號(hào)太大或太小。

處理方法:檢查“零位”和“行程”電位器調(diào)整是否正確;更換控制模塊判斷。

故障七:加信號(hào)后執(zhí)行器全開或全關(guān),限位開關(guān)也不停。

處理方法: 檢查控制模塊的功能選擇開關(guān)是否在正確位置;“零位”和“行程”電位器調(diào)整是否正確;更換控制模塊判斷。

故障八:執(zhí)行器震蕩、鳴叫。

處理方法:主要是因?yàn)殪`敏度調(diào)得太高,不靈敏區(qū)太小,過(guò)于靈敏,致使執(zhí)行器小回路無(wú)法穩(wěn)定而產(chǎn)生振蕩,可逆時(shí)針微調(diào)靈敏度電位器降低靈敏度;流體壓力變化太大,執(zhí)行機(jī)構(gòu)推力不足;調(diào)節(jié)閥選擇大了、閥常在小開度工作。

故障九:執(zhí)行器動(dòng)作不正常,但限位開關(guān)動(dòng)作后電機(jī)不停止。

處理方法:檢查限位開關(guān)、限位開關(guān)配線是否有故障;更換控制模塊判斷。

故障十:執(zhí)行器皮帶斷。

處理方法: 檢查執(zhí)行器內(nèi)部傳動(dòng)部分是否損壞卡住;“零位”和“行程”電位器調(diào)整是否正確;限位開關(guān)是否正確。 


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