电动执行机构原理 浙江三门核电检维修项目部
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电动执行机构介绍 3
中国核工业第五建设有限公司
一、电动执行机构概述
快，应用面较广。电动型按不同标准又可分 为：组合式结构、机电一体化结构，电器控 制型、电子控制型、智能控制型（带HART、 FF协议），数字型、模拟型，手动接触调试 型、红外线遥控调试型等。它是伴随着人们 对控制性能的要求和自动控制技术的发展而 迅猛发展的。 •早期的工业领域，有许多的控制是手动和半 自动的，在操作中人体直接接触工业设备的 危险部位和危险介质（固、液、气三态的多
关指令
33 34 3 4 5 33 2 11 38 39
开反馈
8 9 1 2 10 11 39 40 15—16 12--13
电动执行机构介绍 31
中国核工业第五建设有限公司
六、使用和检维修
日常故障，可在接线端子上进行相应的检 查调试，对于指令故障，可以在就地短接 指令线查看，反馈故障可以在就地测量反 馈信号。
电动阀门接线端子
开指令
ROTROK SIPOS RAGA AUMA 上仪 34 35 3 5 5 35 3 11 37 39
中国核工业第五建设有限公司
电动执行机构原理
胡正明
浙江三门核电检维修项目部
中国核工业第五建设有限公司
目录
一 二 三
电动执行机构概述
工作原理及结构 用途 电动执行机构安装和接线 电动执行机构调试 使用和检维修 故障和排除方法
2
四
五 六
七
中国核工业第五建设有限公司
一、电动执行机构概述
执行机构，又称执行器，是一种自动控制领 域的常用机电一体化设备（器件），是自动 化仪表的三大组成部分（检测设备、调节设 备和执行设备）中的执行设备。主要是对一 些设备和装置进行自动操作，控制其开关和 调节，代替人工作业。按动力类型可分为气 动、液动、电动、电液动等几类；按运动形 式可分为直行程、角行程、回转型（多转式） 等几类。由于用电做为动力有其它几类介质 不可比拟的优势，因此电动型近年来发展最
二、工作原理及结构
（二）工作原理 其中 FC 伺服放大器 SD 单相伺服电机 WF 位置发送器 Z 减速器 DFD 电动操作器 C 调节阀
电动执行机构介绍
执行机构
12
中国核工业第五建设有限公司
二、工作原理及结构
（二）工作原理 电动执行机构处于连续调节的控制过程状态： •当输入信号Ii=0（或4mA DC）时,位置发送 器反馈电流If=0(或4mA DC) ,此时伺服放大器 没有输出电压，交流伺服电动机停转，执行 机构输出轴稳定在预选好的零位。 •当输入信号Ii>0（或4mA DC）时（接入极 性应与位置反馈电流极性相反）此输入信号 与系统本身的位置反馈电流在伺服放大器的 前置级磁放大器中进行磁势的综合比较，由
电动执行机构介绍 5
中国核工业第五建设有限公司
一、电动执行机构概述
论的飞速发展，国内外的执行机构都已跨入 智能控制的时代。 ROTORK
电动执行机构介绍
6
中国核工业第五建设有限公司
一、电动执行机构概述
LIMITORQUE、天津二通
电动执行机构介绍
7
中国核工业第五建设有限公司
二、工作原理及结构
（一）电动执行机构 目前，电动执行机构主要有：罗托克 （ROTORK）、西博斯（SIPOS-SIEMENS Positioner的缩写）、瑞基(RAGA)、奥马 （AUMA）、ABB、上仪ROTORK、利米托克 （ LIMITORQUE ）等各种电动执行机构。 电动执行机构由伺服放大器和执行机构二个 结构上相互独立的整体构成。 执行机构为现场就地安装式结构，在减速器 箱体上装有交流伺服电机和位置发送器。
电动执行机构介绍 28
中国核工业第五建设有限公司
五、电动执行机构的调试
6. 反零位调整方法： • 按图7所示，将伺服电机①、②两线掉换。
电动执行机构介绍
图7 执行机构位发内部接线示意图
29
中国核工业第五建设有限公司
五、电动执行机构的调试
• 按图7所示，将印刷板上①、③两电位器线 掉换，再按上所述的第4点重复调试方法调 试（如果在调调零，调满时有假零位或超位 现象，可以松开电位器的固定螺钉，电位器 前后移动，将信号调至所要求范围，固定电 位器螺钉）。
电动执行机构介绍 27
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五、电动执行机构的调试
• 4~20mA 调整方法：将执行机构开至终端， 用螺丝刀调节调满（ZERO）电位器至16mA， 再将执行机构开至（或手摇）零位（起始 点），调节调零（ZEPO）电位器使0mA变为 4mA ，再将执行机构开至（或手摇）终端。 此时如果显示20mA即可。如果有小误差， 反复上、下几次，信号调准即可。 5. 分别操作按钮“2K”“3K”输出轴应随 之上下移动。同时位置发送器的输出电流 值和输出轴的行程一一对应。
电动执行机构介绍 8
中国核工业第五建设有限公司
二、工作原理及结构
（一）电动执行机构 减速器上有手动部件、输出轴、机械限位块。 直行程位置发送器与减速器的联接结构如图 1所示
电动执行机构介绍
图1 电动执行机构位置发送器和减速器的联接示意图置
9
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二、工作原理及结构
（一）电动执行机构 它们之间的联接和调整是通过杠杆和弹簧来 实现的。当减速器输出轴上下运动是时，杠 杆一端依靠弹簧的拉力紧压在输出轴的端面 上，因而传感器芯棒产生轴向位移，达到改 变位置发送器输出电流大小的目的。传感器 芯棒移动距离而对应的位置反馈电流为 4~20mA DC（0~10mA DC）。输出轴位移 的行程和位置发送器输出电流呈线性关系。 利用杠杆支点距离的不同来改变行程的变化。
电动执行机构介绍 14
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二、工作原理及结构
（二）工作原理 •当电动操作器切换开关放在“自动”位置时， 即处在连续调节控制状态。 •当电动操作器切换开关放在“手动”位置时， 即处在手动远方控制状态，操作时只要将旋 转切换开关分别拔到“开”或“关”的位置， 执行机构输出轴就可以上行或下行，在运动 过程中观察电动操作器上的阀位开度表，到 所需控制阀位开度时，立即松开切换开关即 可。
电动执行机构介绍 19
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三、用途
3．工业自动化 用于较为广泛的航空、航天、军工、机械、 冶金、开采、交通、建材等方面，对各类自 动化设备和系统的运动点（运动部件）进行 各种形式的调节和控制。
电动执行机构介绍
20
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四、电动执行机构来自百度文库安装和接线
•伺服放大器应安装在环境温度为0~50℃： 相对温度≤85%无腐蚀性气体的环境中。 •执行机构应安装在环境温度为-25~+70℃， 相对温度≤95%无腐蚀性气体环境中，在一 般情况下，执行机构均安装在调节阀的阀体 上，用螺钉坚固，当然也可以安装在其他调 节机构上。安装时应考虑到手动操作及维修 拆装的方便，安装时必须避免所有接合外的 松动间隙。限位块作限位用更不可松动和随 便拆装。执行机构的外形及安装方式见图3。
电动执行机构介绍 10
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二、工作原理及结构
（一）电动执行机构 机械限位块则按行程不同来进行设置。 （二）工作原理 直行程电动执行机构是一个用交流伺服电动 机为原动机的位置伺服机构，其系统方块图 如图2所示。
电动执行机构介绍
图2
电动执行机构系统方块图
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电动执行机构介绍
16
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三、用途
电动执行机构可以与变送器，调节器等仪表 配套使用，它以电源为动力，接受4~20mA DC或0~10mA DC信号，将此转换成与输入 信号相对应的直线位移，自动地操纵阀门等 调节机构，完成自动调节任务，或者配用电 动操作器实现远方手动控制，可广泛应用于 发电厂、钢铁厂、化工、轻工等工业总门的 调节系统中。 执行机构主要应用在以下三大领域：
电动执行机构介绍 4
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一、电动执行机构概述
种化学物质和辐射物质），极易造成对人的 伤害，很不安全； •设备寿命短、易损坏、维修量大； •采用半自动特别是手动控制的控制效率很低、 误差大，生产效率低下。 基于以上原因，执行机构逐渐产生并应用于 工业和其它控制领域，减少和避免了人身伤 害和设备损坏，极大的提高了控制精确度和 效率，同时也极大提高了生产效率。今年来 随着电子元器件技术、计算机技术和控制理
电动执行机构介绍 13
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二、工作原理及结构
（二）工作原理 于这两个信号大小不相等且极性相反就有误 差磁势出现，从而使伺服放大器有足够的输 出功率，驱动交流伺服电动机，执行机构输 出轴就朝着减少这个误差磁势的方向运动， 直到输入信号和位置反馈信号两者相等为止， 此时输出轴就稳定在与输入信号相对应的位 置上。 电动执行机构三种控制方式：
电动执行机构介绍 26
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五、电动执行机构的调试
4. 如需要重新调整方法如下： • 在机械起始点（或偏离起始点一小位移） 用螺丝刀旋转调零（ZEPO）电位器，使 输出电流为0mA（显示为指示灯由亮至灭 时为零位）。 • 0~10mA调整方法：将执行机构开至终端 （或手摇）用螺丝刀调节满（ZERO）电 位器至20mA，再上、下开几次，信号调 准即可。
四、电动执行机构的安装和接线
图5 无操作器接线图
电动执行机构介绍 24
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五、电动执行机构的调试
电动执行机构组成部分在出厂时皆经过调试， 但为了保证正常运行和现场实际需要，使用 前应对基本性能作如下检查： 1. 按图6接线图接线。
电动执行机构介绍
图6执行机构校验接线图
25
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五、电动执行机构的调试
2. 合上电源开关“1K”，将电机“把手” 放在手动位置，摇动“手轮”使输出轴的 位置置于出厂调试好的零位（即输出轴的 下限值），此时mA 表指示值应为零值或 4mA 如果不到（或超过）此值可调整 （调零），电位器使其值为0mA 或4mA 。 3. 摇动“手轮”，使输出轴向上移动，mA 表示值应相应地从0变化到10mA ，或从 4mA变化到20mA 如果不到或超过10mA 或20mA，可调节“调满”电位器。
电动执行机构介绍
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六、使用和检维修
1. 电动执行机构使用前应认真仔细阅读使用 说明书按规定的检验方法，进行检查和校 验。 2. 电动执行机构的减速器应根据现场使用环 境加注合适的润滑油。 3. 电动执行机构投入运行前应检查现场电源 电压是否与规定相符。同时按规定的电器 安装接线图检查接线，拆线时，做好标记 并包扎好，接线时，按照拆线的顺序接回 并注意线头编号，各接线端子接线应牢靠。
电动执行机构介绍 17
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三、用途
1．发电厂 •火电行业应用 送风机风门挡板、一次进风风门挡板、二次 进风风门挡板、主风箱风门挡板 、燃烧器调 节杆、燃烧器摇摆驱动器、球阀和蝶阀控制、 滑动门等。 •其它电力行业的阀门执行器应用 球阀、叶轮机转速控制、冷凝水再循环、脱 氧机、锅炉给水、再加热恒温控制器及其它 相关阀门应用。
电动执行机构介绍 18
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三、用途
2．过程控制 用于化工、石化、模具、食品、医药、包装 等行业的生产过程控制，按照既定的逻辑指 令或电脑程序对阀门、刀具、管道、挡板、 滑槽、平台等进行精确的定位、起停、开合、 回转，利用系统检测出的温度、压力、流量、 尺寸、辐射、亮度、色度、粗糙度、密度等 实时参数对系统进行调整，从而实现间歇、 连续和循环的加工过程的控制。
电动执行机构介绍 15
中国核工业第五建设有限公司
二、工作原理及结构
（二）工作原理 •当电动操作器切换开关放置“手动”位置时， 把交流伺服电动机端部旋钮放在“手动”位 置，拉出执行机构上的手轮，摇动手轮就可 以实现手动操作。当不用就地手动操作时， 千万要注意，把交流伺服电机端部的旋钮放 在“自动”位置，并把手轮推进。
电动执行机构介绍 21
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四、电动执行机构的安装和接线
电动执行机构介绍
图3外形及安装方式
22
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四、电动执行机构的安装和接线
•执行机构外部接线按图4、5所示连接，仔 细复查。
电动执行机构介绍
图4 伺服放大器、电动操作器、执行机构接线图
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一、电动执行机构概述
快，应用面较广。电动型按不同标准又可分 为：组合式结构、机电一体化结构，电器控 制型、电子控制型、智能控制型（带HART、 FF协议），数字型、模拟型，手动接触调试 型、红外线遥控调试型等。它是伴随着人们 对控制性能的要求和自动控制技术的发展而 迅猛发展的。 •早期的工业领域，有许多的控制是手动和半 自动的，在操作中人体直接接触工业设备的 危险部位和危险介质（固、液、气三态的多
关指令
33 34 3 4 5 33 2 11 38 39
开反馈
8 9 1 2 10 11 39 40 15—16 12--13
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六、使用和检维修
日常故障，可在接线端子上进行相应的检 查调试，对于指令故障，可以在就地短接 指令线查看，反馈故障可以在就地测量反 馈信号。
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ROTROK SIPOS RAGA AUMA 上仪 34 35 3 5 5 35 3 11 37 39
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电动执行机构原理
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目录
一 二 三
电动执行机构概述
工作原理及结构 用途 电动执行机构安装和接线 电动执行机构调试 使用和检维修 故障和排除方法
2
四
五 六
七
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一、电动执行机构概述
执行机构，又称执行器，是一种自动控制领 域的常用机电一体化设备（器件），是自动 化仪表的三大组成部分（检测设备、调节设 备和执行设备）中的执行设备。主要是对一 些设备和装置进行自动操作，控制其开关和 调节，代替人工作业。按动力类型可分为气 动、液动、电动、电液动等几类；按运动形 式可分为直行程、角行程、回转型（多转式） 等几类。由于用电做为动力有其它几类介质 不可比拟的优势，因此电动型近年来发展最
二、工作原理及结构
（二）工作原理 其中 FC 伺服放大器 SD 单相伺服电机 WF 位置发送器 Z 减速器 DFD 电动操作器 C 调节阀
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执行机构
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二、工作原理及结构
（二）工作原理 电动执行机构处于连续调节的控制过程状态： •当输入信号Ii=0（或4mA DC）时,位置发送 器反馈电流If=0(或4mA DC) ,此时伺服放大器 没有输出电压，交流伺服电动机停转，执行 机构输出轴稳定在预选好的零位。 •当输入信号Ii>0（或4mA DC）时（接入极 性应与位置反馈电流极性相反）此输入信号 与系统本身的位置反馈电流在伺服放大器的 前置级磁放大器中进行磁势的综合比较，由
电动执行机构介绍 5
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一、电动执行机构概述
论的飞速发展，国内外的执行机构都已跨入 智能控制的时代。 ROTORK
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一、电动执行机构概述
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二、工作原理及结构
（一）电动执行机构 目前，电动执行机构主要有：罗托克 （ROTORK）、西博斯（SIPOS-SIEMENS Positioner的缩写）、瑞基(RAGA)、奥马 （AUMA）、ABB、上仪ROTORK、利米托克 （ LIMITORQUE ）等各种电动执行机构。 电动执行机构由伺服放大器和执行机构二个 结构上相互独立的整体构成。 执行机构为现场就地安装式结构，在减速器 箱体上装有交流伺服电机和位置发送器。
电动执行机构介绍 28
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五、电动执行机构的调试
6. 反零位调整方法： • 按图7所示，将伺服电机①、②两线掉换。
电动执行机构介绍
图7 执行机构位发内部接线示意图
29
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五、电动执行机构的调试
• 按图7所示，将印刷板上①、③两电位器线 掉换，再按上所述的第4点重复调试方法调 试（如果在调调零，调满时有假零位或超位 现象，可以松开电位器的固定螺钉，电位器 前后移动，将信号调至所要求范围，固定电 位器螺钉）。
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五、电动执行机构的调试
• 4~20mA 调整方法：将执行机构开至终端， 用螺丝刀调节调满（ZERO）电位器至16mA， 再将执行机构开至（或手摇）零位（起始 点），调节调零（ZEPO）电位器使0mA变为 4mA ，再将执行机构开至（或手摇）终端。 此时如果显示20mA即可。如果有小误差， 反复上、下几次，信号调准即可。 5. 分别操作按钮“2K”“3K”输出轴应随 之上下移动。同时位置发送器的输出电流 值和输出轴的行程一一对应。
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二、工作原理及结构
（一）电动执行机构 减速器上有手动部件、输出轴、机械限位块。 直行程位置发送器与减速器的联接结构如图 1所示
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图1 电动执行机构位置发送器和减速器的联接示意图置
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二、工作原理及结构
（一）电动执行机构 它们之间的联接和调整是通过杠杆和弹簧来 实现的。当减速器输出轴上下运动是时，杠 杆一端依靠弹簧的拉力紧压在输出轴的端面 上，因而传感器芯棒产生轴向位移，达到改 变位置发送器输出电流大小的目的。传感器 芯棒移动距离而对应的位置反馈电流为 4~20mA DC（0~10mA DC）。输出轴位移 的行程和位置发送器输出电流呈线性关系。 利用杠杆支点距离的不同来改变行程的变化。
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二、工作原理及结构
（二）工作原理 •当电动操作器切换开关放在“自动”位置时， 即处在连续调节控制状态。 •当电动操作器切换开关放在“手动”位置时， 即处在手动远方控制状态，操作时只要将旋 转切换开关分别拔到“开”或“关”的位置， 执行机构输出轴就可以上行或下行，在运动 过程中观察电动操作器上的阀位开度表，到 所需控制阀位开度时，立即松开切换开关即 可。
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三、用途
3．工业自动化 用于较为广泛的航空、航天、军工、机械、 冶金、开采、交通、建材等方面，对各类自 动化设备和系统的运动点（运动部件）进行 各种形式的调节和控制。
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四、电动执行机构来自百度文库安装和接线
•伺服放大器应安装在环境温度为0~50℃： 相对温度≤85%无腐蚀性气体的环境中。 •执行机构应安装在环境温度为-25~+70℃， 相对温度≤95%无腐蚀性气体环境中，在一 般情况下，执行机构均安装在调节阀的阀体 上，用螺钉坚固，当然也可以安装在其他调 节机构上。安装时应考虑到手动操作及维修 拆装的方便，安装时必须避免所有接合外的 松动间隙。限位块作限位用更不可松动和随 便拆装。执行机构的外形及安装方式见图3。
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二、工作原理及结构
（一）电动执行机构 机械限位块则按行程不同来进行设置。 （二）工作原理 直行程电动执行机构是一个用交流伺服电动 机为原动机的位置伺服机构，其系统方块图 如图2所示。
电动执行机构介绍
图2
电动执行机构系统方块图
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三、用途
电动执行机构可以与变送器，调节器等仪表 配套使用，它以电源为动力，接受4~20mA DC或0~10mA DC信号，将此转换成与输入 信号相对应的直线位移，自动地操纵阀门等 调节机构，完成自动调节任务，或者配用电 动操作器实现远方手动控制，可广泛应用于 发电厂、钢铁厂、化工、轻工等工业总门的 调节系统中。 执行机构主要应用在以下三大领域：
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中国核工业第五建设有限公司
一、电动执行机构概述
种化学物质和辐射物质），极易造成对人的 伤害，很不安全； •设备寿命短、易损坏、维修量大； •采用半自动特别是手动控制的控制效率很低、 误差大，生产效率低下。 基于以上原因，执行机构逐渐产生并应用于 工业和其它控制领域，减少和避免了人身伤 害和设备损坏，极大的提高了控制精确度和 效率，同时也极大提高了生产效率。今年来 随着电子元器件技术、计算机技术和控制理
电动执行机构介绍 13
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二、工作原理及结构
（二）工作原理 于这两个信号大小不相等且极性相反就有误 差磁势出现，从而使伺服放大器有足够的输 出功率，驱动交流伺服电动机，执行机构输 出轴就朝着减少这个误差磁势的方向运动， 直到输入信号和位置反馈信号两者相等为止， 此时输出轴就稳定在与输入信号相对应的位 置上。 电动执行机构三种控制方式：
电动执行机构介绍 26
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五、电动执行机构的调试
4. 如需要重新调整方法如下： • 在机械起始点（或偏离起始点一小位移） 用螺丝刀旋转调零（ZEPO）电位器，使 输出电流为0mA（显示为指示灯由亮至灭 时为零位）。 • 0~10mA调整方法：将执行机构开至终端 （或手摇）用螺丝刀调节满（ZERO）电 位器至20mA，再上、下开几次，信号调 准即可。
四、电动执行机构的安装和接线
图5 无操作器接线图
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五、电动执行机构的调试
电动执行机构组成部分在出厂时皆经过调试， 但为了保证正常运行和现场实际需要，使用 前应对基本性能作如下检查： 1. 按图6接线图接线。
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图6执行机构校验接线图
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2. 合上电源开关“1K”，将电机“把手” 放在手动位置，摇动“手轮”使输出轴的 位置置于出厂调试好的零位（即输出轴的 下限值），此时mA 表指示值应为零值或 4mA 如果不到（或超过）此值可调整 （调零），电位器使其值为0mA 或4mA 。 3. 摇动“手轮”，使输出轴向上移动，mA 表示值应相应地从0变化到10mA ，或从 4mA变化到20mA 如果不到或超过10mA 或20mA，可调节“调满”电位器。
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六、使用和检维修
1. 电动执行机构使用前应认真仔细阅读使用 说明书按规定的检验方法，进行检查和校 验。 2. 电动执行机构的减速器应根据现场使用环 境加注合适的润滑油。 3. 电动执行机构投入运行前应检查现场电源 电压是否与规定相符。同时按规定的电器 安装接线图检查接线，拆线时，做好标记 并包扎好，接线时，按照拆线的顺序接回 并注意线头编号，各接线端子接线应牢靠。
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三、用途
1．发电厂 •火电行业应用 送风机风门挡板、一次进风风门挡板、二次 进风风门挡板、主风箱风门挡板 、燃烧器调 节杆、燃烧器摇摆驱动器、球阀和蝶阀控制、 滑动门等。 •其它电力行业的阀门执行器应用 球阀、叶轮机转速控制、冷凝水再循环、脱 氧机、锅炉给水、再加热恒温控制器及其它 相关阀门应用。
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三、用途
2．过程控制 用于化工、石化、模具、食品、医药、包装 等行业的生产过程控制，按照既定的逻辑指 令或电脑程序对阀门、刀具、管道、挡板、 滑槽、平台等进行精确的定位、起停、开合、 回转，利用系统检测出的温度、压力、流量、 尺寸、辐射、亮度、色度、粗糙度、密度等 实时参数对系统进行调整，从而实现间歇、 连续和循环的加工过程的控制。
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二、工作原理及结构
（二）工作原理 •当电动操作器切换开关放置“手动”位置时， 把交流伺服电动机端部旋钮放在“手动”位 置，拉出执行机构上的手轮，摇动手轮就可 以实现手动操作。当不用就地手动操作时， 千万要注意，把交流伺服电机端部的旋钮放 在“自动”位置，并把手轮推进。
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电动执行机构介绍
图3外形及安装方式
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四、电动执行机构的安装和接线
•执行机构外部接线按图4、5所示连接，仔 细复查。
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图4 伺服放大器、电动操作器、执行机构接线图
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