電動執(zhí)行器由電動執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)兩部分組成，它根據(jù)自動化儀表輸入的4mA~20mA信號，轉(zhuǎn)換為力或力矩以推動各類調(diào)節(jié)閥或其他執(zhí)行機構(gòu)，從而達到自動控制完成壓力、溫度、流量的檢測，在調(diào)節(jié)過程中進行實時故障診斷，必要時進行調(diào)整和校準。本文講述了電動執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)工作原理及智能調(diào)節(jié)閥的功能特點，總結(jié)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程安全、優(yōu)質(zhì)運行的電動調(diào)節(jié)規(guī)律。

    一、電動執(zhí)行器的組成和工作原理

    電動執(zhí)行器由電動執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)兩部分組成，其中將調(diào)節(jié)控制信號轉(zhuǎn)換成為力或力矩的部分叫做電動執(zhí)行機構(gòu)，各種調(diào)節(jié)閥統(tǒng)稱為調(diào)節(jié)機構(gòu)。電動執(zhí)行機構(gòu)是使用調(diào)電動機或推動器電動元件轉(zhuǎn)換為力或力矩以推動各類調(diào)節(jié)閥開關。電動執(zhí)行器主要由伺服放大器DFC、電動操作器DFD、位置發(fā)送器WF，伺服電動機SM、減速器J等組成。

    電動執(zhí)行器的工作過程是：來自PLC調(diào)節(jié)信號輸出送到伺服放大器DFC，與位置傳感器WF發(fā)送的反饋信號相比較，經(jīng)微處理器運算后將其差值經(jīng)電路放大后去控制伺服電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，經(jīng)過減速器減速后驅(qū)動輸出軸產(chǎn)生直線移動或角旋轉(zhuǎn)。輸出結(jié)果再次經(jīng)位置傳感器定位發(fā)出位置指示和4mA~20mA的反饋信號送到伺服放大器的輸入端。微處理器再次比較反饋信號和儀表調(diào)節(jié)信號，若反饋信號和輸入信號相等時，控制電動執(zhí)行機構(gòu)停止使閥門穩(wěn)定在儀表輸出的位置上，電動執(zhí)行器也可以通過電動操作器進行手動操作。一般是通過現(xiàn)場調(diào)節(jié)儀表旋鈕，輸出位置控制信號控制電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)閥門開度等。伺服電動機是執(zhí)行機構(gòu)的動力部分，它具有啟動轉(zhuǎn)矩大和啟動電流較小的特點，位置傳感器是根據(jù)差動變送器的工作原理，利用輸出軸的位移改變鐵芯在差動線圈中的位置，以產(chǎn)生反饋信號和位置信號。

    二、手動操作器

    手操器主要用在啟動或電動執(zhí)行器系統(tǒng)中實現(xiàn)手動操作，它與調(diào)節(jié)器配合，完成從自動到手動或手動到自動的無干擾切換，也可以在控制系統(tǒng)出故障時或系統(tǒng)投運時用它進行手動遙控。與氣動執(zhí)行器配合使用的叫Q型操作器，與電動執(zhí)行器配合使用的叫D型操作器。

    Q型操作器的工作過程是：當操作器處于自動狀態(tài)時，來自調(diào)節(jié)器的輸出電流通過負載R，并由操作器中一個電流顯示其大小，其中負載R可以是電氣轉(zhuǎn)換器，也可以是電氣閥門定位器或電動執(zhí)行器的輸入阻抗，在復雜控制系統(tǒng)中也可以是串級控制系統(tǒng)中的副調(diào)節(jié)器的輸入阻抗。當操作器處于手動狀態(tài)時，來自調(diào)節(jié)器的電流不流過負載R，而由操作器中的可調(diào)恒流源向負載提供手動操作電流，其大小可由手操電位器調(diào)節(jié)，并通過另一個電流表顯示。與此同時，通過調(diào)節(jié)器背面的跟蹤電壓輸出的接線端子向調(diào)節(jié)器中積分電容兩端提供直流跟蹤電壓，大小與手動操作電流的大小相對應，當調(diào)節(jié)器中的積分電容兩端收到跟蹤電壓后，調(diào)節(jié)器的輸出電流就隨跟蹤電壓做出相應改變。從自動到手動，要先調(diào)節(jié)手操作器，使其輸出電流與調(diào)節(jié)器輸出電流相等，即能進行切換。

    三、智能電動執(zhí)行器

    智能電動執(zhí)行器控制電源有單相和三相兩類，三相智能電動執(zhí)行器主體和單相智能電動執(zhí)行器的主體相同，以單相智能電動執(zhí)行器的工作過程分析智能電動執(zhí)行器的工作原理。

    工作過程是PLC或變送器的4mA~20mA信號傳給智能伺服放大器，經(jīng)伺服微處理器掃描監(jiān)測該輸入信號和位置反饋信號，定時比較。微處理器比較這兩個信號，若信號不相等，正負差值超過平衡位置值，即發(fā)出控制信號調(diào)整智能伺服放大器中的功率晶閘管的導通角，使晶閘管導通驅(qū)動伺服電動機轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)閥門開度；同時伺服微處理器將調(diào)節(jié)閥位置信號轉(zhuǎn)換成相應的脈沖量發(fā)往操作器，顯示閥門的開度百分數(shù)。當接受變送器信號進入PI調(diào)節(jié)工作方式時，微處理器將變送器信號與給定值進行比較，并按預先設置好的參數(shù)PI進行計算并發(fā)出控制信號調(diào)節(jié)閥門開度，直到兩個信號平衡。

圖1 單相智能電動執(zhí)行機構(gòu)框圖

    四、智能調(diào)節(jié)閥

    智能調(diào)節(jié)閥由控制器、傳感器、信號變換器、I/O及通信接口、執(zhí)行機構(gòu)、調(diào)節(jié)閥組成，具有以下特點：

    1.具有智能控制功能?？砂唇o定值自動進行PID調(diào)節(jié)，控制流量、壓力、壓差和溫度等過程變量，還可支持串級控制方式等。

    2.具有保持功能。無論電源、機械部件、控制信號等出現(xiàn)故障都會自動采取保護措施，以保證本身及生產(chǎn)過程安全可靠。

    3.具有通信功能。與上位機控制系統(tǒng)連接，操作人員可在遠方對其進行檢測、整定、修改參數(shù)等。

    4.具有診斷功能。智能調(diào)節(jié)閥的閥體和執(zhí)行機構(gòu)上裝有傳感器專門用于故障診斷，發(fā)現(xiàn)問題立即執(zhí)行預先設定的程序，自動采取措施并報警，實現(xiàn)安全運行。

    5.一體化結(jié)構(gòu)。智能調(diào)節(jié)閥把閥體、控制電路、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)全部裝在一個現(xiàn)場儀器中。

    五、結(jié)語

    電動執(zhí)行機構(gòu)與調(diào)節(jié)機構(gòu)的鏈接有多種方式，一般是將兩者固定安裝在一起，構(gòu)成一個完整執(zhí)行器，也有用機械連桿把兩者就地連接起來。隨著電子技術的迅速發(fā)展，微處理器被引入到儀表中，出現(xiàn)了智能式執(zhí)行器，把常規(guī)儀表的檢測、控制、調(diào)節(jié)等功能有機組合在一起，具備了多種功能并被廣泛應用于生產(chǎn)和生活中。