（黄陵矿业煤矸石发电有限公司）陕西黄陵
摘要：本文详细介绍了电动执行机构的发展现状，以及PS执行机构在黄陵煤矸石发电有限公司的应用概况，对经常出现的故障进行了分析，并介绍PS执行机构的调试方法。
关键词：电动执行机构 故障 调试
一、电动执行器的发展现状
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，进而调节和控制流量、温度、压力等过程参数，实现系统的过程控制。
国产电动执行机构的研制比较晚，早期是60～70年代逐步研发的DDZ-II和DDZ-III型的电动装置，随着随着微电子技术和计算机技术的大力发展，现在出现了采用DKJ（ZKJ）、DKZ（ZKZ）等系列国产电动执行机构，2000年以后，电动执行机构获得了快速发展，相继推出采用先进的一体化智能电动执行机构。
二、PS执行机构应用概况
黄陵矿业煤矸石发电有限公司现总装机容量730MW，1#、2#机组2005年投产，现场一次风、二次风、返料风以及引风机的风门挡板调整机构共21台，给水系统执行机构9台，3#、4#机组2008年投产，返料风系统、液耦执行机构8台，均为德国PS Automation GmbH公司生产的PSQ、PSL系列执行机构。
三、PS执行机构的特点
1、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可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、功能模块式结构设计，通过不同可选功能的组合，实现从简单到复杂的控制，满足不同应用要求。
3、结构简单，体积小巧，重量轻，便于安装和维护，机械零件全部采用CNC加工制作，工艺精湛。
4、传动全部采用小齿隙密封齿轮，具有效率高、噪声低、寿命长、稳定可靠、无需再加油等特点。
5、具有多种运行速度，可满足各种控制系统的要求，以保证系统的快速响应及稳定性。
6、PSL系列同阀门的连接采用柔性盘簧连接，可避免阀杆与输出轴不同轴给阀门带来的影响，可预置阀门关断力保证阀门的可靠关断，防止泄漏。
7、PSQ系列有转矩开关保护，可防止因阀门产生过大转矩而损坏阀杆。
8、驱动电机采用高性能稀土磁性材料制作的高速同步电机，运行平稳。具有体积小、力矩大、抗堵转、控制精度高等特点。
9、可设置分段调节，即由一台调节器输出的双时间比例信号控制两台执行机构（4-12mA对应PSL1的全开 全闭，12-20mA对应 PSL2的全开 全闭）。
10、阀位反馈元件采用全密封高精度多圈电位器，具有体积小、精度高、死区小、使用寿命长等特点。
11、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性的可靠。
四、PS执行机构故障分析与处理
黄陵煤矸石发电有限公司从2005年开始，使用PS系列电动调整执行机构运行情况总体还是令人满意的，但也出现过一些缺陷和故障，主要包括以下几个方面的故障类型：
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。
故障分析和检修过程：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。
结论：电源指示灯开路会造成整个伺放板不工作。
2.故障现象：执行机构通电后，给信号开可以，关不动作。
故障分析和检修过程：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。
结论：关和开指示灯不亮（开路）时可控硅不动作。
3.故障现象：PSL210 执行机构通电后，给定一个信号（例75%），执行机构会全开到底，然后回到指定位置（75%）。
故障分析和检修过程：根据以上故障现象，首先要判断是伺放板和执行机构那一个有问题。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端子上，执行机构关方向动作，将电源线接到X5/1和X5/2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。
结论：遇到以上故障现象时，首先要判断故障发生在那一个部分上，最后确定根源。
4.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。
故障分析和检修过程：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。
结论：出现该问题时首先怀疑电阻和电容。
5.故障现象：现场只要送AC220V电源，保护开关立即动作（跳闸）执行机构伺放保险已烧。
故障分析和检修过程：首先用万用表检测执行机构上的电机绕组，发现电机绕组的电阻趋向于零，说明电机已短路，再检测抱闸两端电阻，电阻趋向于无穷大，说明抱闸已坏，正常应是1.45K左右。最终的处理办法是：更换新的抱闸和电机，把伺放板的保险管装上，重新调试，恢复正常运作。
结论：此情况应是由于抱闸坏了之后把电机抱死而现场没有及时发现，使电机长期处于堵转发热，工作最终使电机相间绝缘破坏所导致的。
6.故障现象：执行机构的动作方向不受输入信号的控制。
故障分析和检修过程：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。
7.故障现象：执行机构的动作方向不受伺放板的控制。
故障分析和检修过程：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。在检查有没有开路现象，我们发现其中一个限流电阻开路，更换后故障消除。经过长时间的检修摸索，我们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,以后发生这种情况首先要从这三方面考虑。
四、PS执行机构的调试
执行机构的调试主要是对PS伺服放大器的调试，我厂使用的PS系列执行机构伺服放大器型号为PSAP4与PSAP5两种，两者可以互相通用。
1、PSAP4伺服放大器的调试
PSAP4伺服放大器出厂前，厂家已完成了基本设置，只需要对执行机构零点和满度进行调整即可正常工作。
首先将执行机构调至全关位置（给定4mA信号），调整POT反馈电位器为0欧姆，调整P5电位器使输出反馈电流为4mA。再将执行机构调至全开位置（给定20mA信号），调整P3电位器使输出反馈电流为20mA。如反馈零点（4mA）和量程（20mA）稍有偏差，可分别调整P5和P6进行微调，重复几次即可。
2、PSAP5伺服放大器的调试
2.1正反作用设定
执行机构处于正作用，给定电流信号增大则执行器阀门开度变大，4mA给定电流对应阀门全关，20mA对应阀门全开。
执行机构处于反作用，给定电流信号增大则执行器阀门开度变小，4mA给定电流对应阀门全开，20mA对应阀门全关。
2.2零点设定
正作用时，将SW3打到左边即“关”位置（反作用将SW3打到右边）执行器将向关方向运行到关，按反馈信号减小的方向旋转POT位置反馈电位器到最小，调整ZERO设置零点，时反馈信号输出对应4mA即可。
SW3操作参照图1，ZERO电位器调整参照图2.
图1 图2 图3
2.3满度设定
将SW3打到右边即“开”位置（反作用将SW3打到左边），执行器运行到全开位置时，调整SPAN是位置反馈信号输出对应20mA即可，SPAN电位器的设置可参考图3调整。零点和满度的调整互相影响，两个步骤需要多次重复调整才能最终精确设定。
2.4死区与滞环设定
死区的调整影响电路的灵密度，死区越小灵敏度越高，阀门定位也就越准。一般的电动执行机构都具有一定的惯性作用，如果死区设的太小（即灵敏度越高）执行器就会产生振荡。因此死区的设定应该根据不用的执行器进行设置。
调整PSAP5的死区，可按图4进行操作，箭头方向为死区增大方向（即灵敏度减小的方向）滞环在电路中的设置影响着执行器电路的控制精度，适当的调整滞环值可提高大惯性执行器的精度。
图4 图5
2.4.1死区设定
给定4mA信号，使控制信号输入显示0%，执行器一直运行到全关位置，此时位置反馈信号也应该为0%，（如果不是，应调整零点和满度），按图4随时方向，将P1顺时针转到最大，此时电路死区最大。调节控制输入信号（给定信号的大小将是索要设置的死区值大小）。缓慢减小调节P1。直到LED2刚好能亮（即执行器刚好转动），则电路死区即被设为所要的值。死区调整完毕。
2.4.2滞环设定
滞环的实际作用是使执行器推迟执行控制命令，实际可按图5所示方向进行操作。滞环设置一般不超过死区，否则执行器将可能会出现缓慢而大振幅的震荡问题。
五、结语
PS系列执行机构与老式调整执行机构相比，检修与调试方便，大大的减少了维护工作量和时间，采用伺服放大器取代了机构装置，减少了机械磨损，提高了执行机构的整体稳定性，因此，PS系列执行机构得到了广泛的推广和应用。
参考文献
[1]PS执行器按装、调试和维护手册 深圳万讯自控股份有限公司.
[2] 张旭阳，执行器原理与故障检测 《通讯世界》, 2015(12):279-279.
论文作者:彭康利
论文发表刊物:《电力设备》2016年第13期
论文发表时间:2016/9/30
标签：执行机构论文; 死区论文; 信号论文; 故障论文; 电机论文; 绕组论文; 执行器论文; 《电力设备》2016年第13期论文;