電動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)和原理，常見故障及處理方法！更新日期：2021-04-14
電動調(diào)節(jié)閥是工業(yè)自動化過程控制中的重要執(zhí)行單元儀表。結(jié)構(gòu)由電動執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)閥連接組合后經(jīng)過機械連接裝配、調(diào)試安裝構(gòu)成電動調(diào)節(jié)閥。
執(zhí)行器
在過程控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器接受調(diào)節(jié)器的指令信號，經(jīng)執(zhí)行機構(gòu)將其轉(zhuǎn)換成相應的角位移或直線位移，去調(diào)節(jié)機構(gòu)，改變被控對象進、出的能量或物料，以實現(xiàn)過程的自動控制。在自動控制系統(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，往往會給生產(chǎn)過程自動化帶來困難。在許多場合下，會導致控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量下降、調(diào)節(jié)失靈，因介質(zhì)的易燃、易爆、有毒而造成嚴重的事故。為此，對于執(zhí)行器的正確選用和安裝、維修等各個環(huán)節(jié)，必須給予足夠的注意。
執(zhí)行器根據(jù)驅(qū)動動力的不同，可劃分為氣動執(zhí)行器、液動執(zhí)行器和電動執(zhí)行器。
電動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)與工作原理
1、電動調(diào)節(jié)閥的基本結(jié)構(gòu)
電動調(diào)節(jié)閥上部是執(zhí)行機構(gòu)，接受調(diào)節(jié)器輸出的0～10mADC或4～20mADC信號，并將其轉(zhuǎn)換成相應的直線位移，推動下部的調(diào)節(jié)閥動作，直接調(diào)節(jié)流體的流量。各類電動調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)基本相同，但調(diào)節(jié)閥（調(diào)節(jié)機構(gòu)）的結(jié)構(gòu)因使用條件的不同類型很多，常用的是直通單閥座和直通雙閥座兩種。
2、電動執(zhí)行機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)
其電動執(zhí)行器主要是由相互隔離的電氣部分和傳動部分組成，電機作為連接兩個隔離部分的中間部件。電機按控制要求輸出轉(zhuǎn)矩，通過多級正齒輪傳遞到梯形絲桿上，梯形絲桿通過螺紋變換轉(zhuǎn)矩為推力。因此梯形螺桿通過自鎖的輸出軸將直線行程傳遞到閥桿。執(zhí)行機構(gòu)輸出軸帶有一個防止傳動的止轉(zhuǎn)環(huán)，輸出軸的徑向鎖定裝置也可以做動位置指示器。輸出軸止動環(huán)上連有一個旗桿，旗桿隨輸出軸同步運行，通過與旗桿連接的齒條板將輸出軸位移轉(zhuǎn)換成電信號，提供給智能控制板作為比較信號和閥位反饋輸出。同時執(zhí)行機構(gòu)的行程也可由齒條板上的兩個主限位開關(guān)開限制，并由兩機械限位保護。
3、執(zhí)行機構(gòu)工作原理
電動執(zhí)行機構(gòu)是以電動機為驅(qū)動源、以直流電流為控制及反饋信號，原理方塊圖如圖3所示。當控制器的輸入端有一個信號輸入時，此信號與位置信號進行比較，當兩個信號的偏差值大于規(guī)定的死區(qū)時，控制器產(chǎn)生功率輸出，驅(qū)動伺服電動機轉(zhuǎn)動使減速器的輸出軸朝減小這一偏差的方向轉(zhuǎn)動，直到偏差小于死區(qū)為止。此時輸出軸就穩(wěn)定在與輸入信號相對應的位置上。
4、控制器結(jié)構(gòu)
控制器由主控電路板、傳感器、帶LED 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)，通過輸入回路把模擬信號、閥位電阻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，微處理器根據(jù)采樣結(jié)果通過人工智能控制軟件后，顯示結(jié)果及輸出控制信號。
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)運動，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)就可以對工藝參數(shù)進行調(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)只有一個閥芯和一個閥座，其特點是結(jié)構(gòu)簡單、泄漏量小(甚可以切斷)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)的場合。在應用中應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%。因為流體對上、下兩閥芯上的作用力可以相互抵消，但上、下兩閥芯不易同時關(guān)閉，因此雙座閥具有允許壓差大、泄漏量較大的特點。故適用于閥兩端壓差較大，泄漏量要求不高的干凈介質(zhì)場合，不適用于高粘度和含纖維的場合。
常見故障及解決方法
1、執(zhí)行器不動作,但控制模塊電源和信號燈均亮處理方法：檢查電源電壓是否正確；電動機是否斷線；十芯插頭從端到各線終端是否斷線；電動機、電位器、電容各接插頭是否良好；用對比互換法判斷控制模塊是否良好。
2、執(zhí)行器不動作, 電源燈亮而信號燈不亮處理方法：檢查輸入信號極性等是否正確；用對比互換法判斷控制模塊是否良好。
3、調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)整定不當導致執(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，會引起系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的振蕩。對于單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，比例帶過小，積分時間過短，微分時間和微分增益過大都可能產(chǎn)生系統(tǒng)振蕩？梢酝ㄟ^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。
4、執(zhí)行器電機發(fā)熱迅速、震蕩爬行、短時間內(nèi)停止動作處理方法：用交流2V 電壓檔測控制模塊輸入端是否交流干擾動；檢查信號線是否和電源線隔離；電位器及電位器配線是否良好；反饋組件動作是否正常。
5、執(zhí)行器動作呈步進、爬行現(xiàn)象、動作緩慢處理方法：檢查器傳來的信號動作時間是否正確。
6、執(zhí)行器位置反饋信號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。
7、加信號后執(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。
8、執(zhí)行器震蕩、鳴叫處理方法：主要是因為靈敏度調(diào)得太高，不靈敏區(qū)太小，過于靈敏，致使執(zhí)行器小回路無法穩(wěn)定而產(chǎn)生振蕩，可逆時針微調(diào)靈敏度電位器靈敏度；流體壓力變化太大，執(zhí)行機構(gòu)推力不足；調(diào)節(jié)閥選擇大了、閥常在小開度工作。
9、執(zhí)行器動作不正常，但限位開關(guān)動作后電機不停止處理方法：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。
10、執(zhí)行器皮帶斷處理方法：檢查執(zhí)行器內(nèi)部傳動部分是否損壞卡；“零位”和“行程”電位器調(diào)整是否正確；限位開關(guān)是否正確。
執(zhí)行器
在過程控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器接受調(diào)節(jié)器的指令信號，經(jīng)執(zhí)行機構(gòu)將其轉(zhuǎn)換成相應的角位移或直線位移，去調(diào)節(jié)機構(gòu)，改變被控對象進、出的能量或物料，以實現(xiàn)過程的自動控制。在自動控制系統(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，往往會給生產(chǎn)過程自動化帶來困難。在許多場合下，會導致控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量下降、調(diào)節(jié)失靈，因介質(zhì)的易燃、易爆、有毒而造成嚴重的事故。為此，對于執(zhí)行器的正確選用和安裝、維修等各個環(huán)節(jié)，必須給予足夠的注意。
執(zhí)行器根據(jù)驅(qū)動動力的不同，可劃分為氣動執(zhí)行器、液動執(zhí)行器和電動執(zhí)行器。
電動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)與工作原理
1、電動調(diào)節(jié)閥的基本結(jié)構(gòu)
電動調(diào)節(jié)閥上部是執(zhí)行機構(gòu)，接受調(diào)節(jié)器輸出的0～10mADC或4～20mADC信號，并將其轉(zhuǎn)換成相應的直線位移，推動下部的調(diào)節(jié)閥動作，直接調(diào)節(jié)流體的流量。各類電動調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)基本相同，但調(diào)節(jié)閥（調(diào)節(jié)機構(gòu)）的結(jié)構(gòu)因使用條件的不同類型很多，常用的是直通單閥座和直通雙閥座兩種。
2、電動執(zhí)行機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)
其電動執(zhí)行器主要是由相互隔離的電氣部分和傳動部分組成，電機作為連接兩個隔離部分的中間部件。電機按控制要求輸出轉(zhuǎn)矩，通過多級正齒輪傳遞到梯形絲桿上，梯形絲桿通過螺紋變換轉(zhuǎn)矩為推力。因此梯形螺桿通過自鎖的輸出軸將直線行程傳遞到閥桿。執(zhí)行機構(gòu)輸出軸帶有一個防止傳動的止轉(zhuǎn)環(huán)，輸出軸的徑向鎖定裝置也可以做動位置指示器。輸出軸止動環(huán)上連有一個旗桿，旗桿隨輸出軸同步運行，通過與旗桿連接的齒條板將輸出軸位移轉(zhuǎn)換成電信號，提供給智能控制板作為比較信號和閥位反饋輸出。同時執(zhí)行機構(gòu)的行程也可由齒條板上的兩個主限位開關(guān)開限制，并由兩機械限位保護。
3、執(zhí)行機構(gòu)工作原理
電動執(zhí)行機構(gòu)是以電動機為驅(qū)動源、以直流電流為控制及反饋信號，原理方塊圖如圖3所示。當控制器的輸入端有一個信號輸入時，此信號與位置信號進行比較，當兩個信號的偏差值大于規(guī)定的死區(qū)時，控制器產(chǎn)生功率輸出，驅(qū)動伺服電動機轉(zhuǎn)動使減速器的輸出軸朝減小這一偏差的方向轉(zhuǎn)動，直到偏差小于死區(qū)為止。此時輸出軸就穩(wěn)定在與輸入信號相對應的位置上。
4、控制器結(jié)構(gòu)
控制器由主控電路板、傳感器、帶LED 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)，通過輸入回路把模擬信號、閥位電阻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，微處理器根據(jù)采樣結(jié)果通過人工智能控制軟件后，顯示結(jié)果及輸出控制信號。
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)運動，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)就可以對工藝參數(shù)進行調(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)只有一個閥芯和一個閥座，其特點是結(jié)構(gòu)簡單、泄漏量小(甚可以切斷)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)的場合。在應用中應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%。因為流體對上、下兩閥芯上的作用力可以相互抵消，但上、下兩閥芯不易同時關(guān)閉，因此雙座閥具有允許壓差大、泄漏量較大的特點。故適用于閥兩端壓差較大，泄漏量要求不高的干凈介質(zhì)場合，不適用于高粘度和含纖維的場合。
1、執(zhí)行器不動作,但控制模塊電源和信號燈均亮處理方法：檢查電源電壓是否正確；電動機是否斷線；十芯插頭從端到各線終端是否斷線；電動機、電位器、電容各接插頭是否良好；用對比互換法判斷控制模塊是否良好。
2、執(zhí)行器不動作, 電源燈亮而信號燈不亮處理方法：檢查輸入信號極性等是否正確；用對比互換法判斷控制模塊是否良好。
3、調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)整定不當導致執(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，會引起系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的振蕩。對于單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，比例帶過小，積分時間過短，微分時間和微分增益過大都可能產(chǎn)生系統(tǒng)振蕩？梢酝ㄟ^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。
4、執(zhí)行器電機發(fā)熱迅速、震蕩爬行、短時間內(nèi)停止動作處理方法：用交流2V 電壓檔測控制模塊輸入端是否交流干擾動；檢查信號線是否和電源線隔離；電位器及電位器配線是否良好；反饋組件動作是否正常。
5、執(zhí)行器動作呈步進、爬行現(xiàn)象、動作緩慢處理方法：檢查器傳來的信號動作時間是否正確。
6、執(zhí)行器位置反饋信號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。
7、加信號后執(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。
8、執(zhí)行器震蕩、鳴叫處理方法：主要是因為靈敏度調(diào)得太高，不靈敏區(qū)太小，過于靈敏，致使執(zhí)行器小回路無法穩(wěn)定而產(chǎn)生振蕩，可逆時針微調(diào)靈敏度電位器靈敏度；流體壓力變化太大，執(zhí)行機構(gòu)推力不足；調(diào)節(jié)閥選擇大了、閥常在小開度工作。
9、執(zhí)行器動作不正常，但限位開關(guān)動作后電機不停止處理方法：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。
10、執(zhí)行器皮帶斷處理方法：檢查執(zhí)行器內(nèi)部傳動部分是否損壞卡；“零位”和“行程”電位器調(diào)整是否正確；限位開關(guān)是否正確。
