RHA系列电动执行机构在钢铁厂的应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)阳春新钢铁有限责任公司; 作者:陈小勇

  RHA系列电动执行机构是重庆川仪自动化股份有限公司执行器分公司生产的电动执行机构系列产品之一,应用遍及国内外冶金、电力、建材、市政、石油天然气、化工、机械、配套等各领域。我公司炼铁厂使用了大量该型号执行机构,主要应用在热风炉煤气调节和风机风门调节。

  RHA电动执行机构是具有世界唯一抗堵转电机和S9工作制式的执行机构,由于采用动态力平衡定位方式,既可用于高精度的连续调节控制,也可用于具有较高转换频率的三位控制和远方遥控;机械传动采用全齿传动技术,机械效率高达80%以上,是其它同类产品传递方式的2-3倍等特点。

1、设备简介

  RHA执行机构包括下列部件:减速器、手轮、伺服电机、位置发生器和伺服放大器五部分组成。如图1所示。

执行机构整机工作原理图

图1 执行机构整机工作原理图

  1.1、减速器

  减速器采用高精度、高效率的多级平齿轮传动,经油充分润滑,把伺服电机的高转速、小力矩转换为低转速、大扭矩,驱动输出轴输出。

  1.2、手轮

  手轮输入采用差分双输入系统,即使在带电条件下操作也是安全的。

  当电源故障时,电机制动器自动释放,锁住电机转轴,则手轮轴齿轮和差动齿轮相齿合,此时压下手轮下边的止挡,则可以用手轮调节输出轴位置(只有当电机被制动闸锁住时进行手轮操作才有效)。

  1.3、伺服电机

  伺服电机具有IEC34规定的S9工作制式,耐长期堵转。

  电机有两个6极对称定子绕组,工作方式相当于单相电容式电机,其鼠笼式转子具有阻尼特性,可使电机在整个速度范围内的功耗是恒定的,不会产生过热。因此,电机是防堵转的,不需要与定位或转矩相关的切断开关。电机特性曲线见图2。

伺服电机特性曲线

图2 伺服电机特性曲线

  1.4、位置发生器

  位置发生器是用于连续定位控制的反馈信号装置,其4~20mA直流信号输出与转角成比例。工作原理是通过一个自动转换装置使驱动杠杆的旋转运动转变成直线运动,再通过差动变压器和放大电路,将直线运动转变为与位移比例的电流信号。

  1.5、伺服放大器

  伺服放大器具有位置反馈环和速度反馈环的双环控制,与执行机构构成一个带有P特性的位置自平衡系统。

  其中,执行机构的位移和调节信号成比例,调节信号与执行机构的位置反馈信号在放大器的输入回路进行比较,其差值信号△Y转换为可对伺服电机供电压进行控制的脉冲,实现控制电机的力矩调节;同时,在伺服放大器中引入了速度反馈环,实现执行机构动态力平衡的快速定位。控制特性曲线见图3。

执行机构控制特性曲线

图3 执行机构控制特性曲线

2、执行机构安装注意事项

  首先应将执行机构紧固在防振、防挤压的台面上。安装时应采用合适的紧固螺栓固紧,防止松动。

  特别注意安装完成后,应将执行机构最高处的油塞换成通气塞,以防止执行机构运行产生的内压对密封的损害,如有可能执行机构应采用球形铰链连接直接安装在终端被调节机构上(阀门等),减少连接机构的传动误差以提高控制精度。

  如果分开安装,那么执行机构与终端被调节机构的相对运动会发生变化,分离安装也会引起杠杆安装的变化,增加关闭不严的几率。如图4所示。

建议杠杆连接安装图

图4 建议杠杆连接安装图

  执行机构在高温环境下工作时,必须采取相应的预防措施避免超过工作温度,比如,在执行机构的固定台面上垫上一层保护隔离物或附加一合适的防护板。

  执行机构的安装孔尺寸及现场具体情况将执行机构放置在与设备相应的位置上,注意执行机构输出臂与阀门应在同一平面内,向外小于10度,向内小于3度,杠杆与连杆之间的角度在执行机构到达终点时必须不小于20度。用卷尺测量设备芯轴与执行机构输出轴的中心距,确定连杆的大概长度,并把连杆与球形绞链焊接在一起,将连杆的长度调整到测量所得的长度。

3、调试方法

  (1)位置调节:用工具打开位发罩,断开放大器短接线的36端和35端,使其处于手动状态。通电后进行零位调节:摇动减速器手轮或使用放大器的手操功能(可借助短接接通端子36-34(+△Y)或端子36-33(-△Y)),将减速器输出臂运行到零位,先调节位发轴6(进行粗调)到接近4mA,然后调节调零电位器2,使位发的“+”、“-”端输出4±0.03mA(用万用表监测)。此时放大器22与23端应为4mA左右。满位调节:摇动减速器手轮使用放大器的手操功能将减速器输出臂运行到满位,此时电流输出应上升,否则应拨动S2的反向开关,再调好零位。然后调节量程电位器1使位发的“+”、“-”端输出20±0.03mA(用万用表监测)。此时放大器22与23端应为20mA左右。以上调节反复进行直到准确为止。见下图5。

建议杠杆连接安装图

图5 “S2”位发

  (2)加信号调节进行以下操作:在放大器的29端和30端之间输入4~20mA的直流信号,电动执行机构应在零位到满位之间正常运转,并观察22端与23端应在4~20mA的之间变化。以上数字若不对,应重新回到项2进行调试。见图6。

建议杠杆连接安装图

图6 位置发送器4-20mA的特性曲线

  (3)在加信号调试过程中,执行机构运动方向与信号输入方向相反。且执行机构不受信号控制,则放大器的第10端和第12端接线应调换,即电机+Y、-Y绕组应调换。

  (4)在加信号调试过程中,执行机构达到平衡点时产生大幅度震荡,则放大器的第27端和第28端应调换,如还有轻微震荡,则调节阻尼电位器。直到运行与显示完全正常为止。

4、维护规程

  (1)常规维护

  检查螺纹连接的松紧

  检查制动器的电磁线圈的电流利用短时信号±Y调节,应清楚地听到电机制动器发出“滴答滴答”的声音,否则应重新调整制动器的气隙。

  (2)电机的维护

  一般情况下,只需对制动器进行调整,而只有在三位控制操作下,才需对制动器进行调整。

  (3)位发的调整

  位发通过齿盘,压簧与执行机构输出轴相连,小心调整弯曲压簧,使之与齿盘结合紧密。

5、故障分析和排除

  (1)利用手轮在全行程内驱动带终端控制器的执行机构,运行困难说明机械存在故障,否则可能是电气故障。

  (2)在处理机械故障时,拆开执行器和终端控制器的连接,检查减速器。

  (3)用信号源电动操作执行机构,如执行器不动作,检查电机控制和激磁绕组和电流和绕线阻值。如果正常再检查电机与手轮的齿合传动齿轮是否损坏;如不正常电机控制绕组损坏。

  (4)用信号源电动操作执行机构,如执行器动作运行困难。检查电路控制和放大板。

  (5)用信号源电动操作执行机构,如执行器动作但无反馈信号输出。用万用表测量位发板信号输出端,无电流信号输出则说明位发板损坏。

6、注意事项

  (1)对电器接线应检查两遍以上,确保接线的正确性。

  (2)输出臂与连接杆的最小夹角应大于20度。

  (3)放大器与调节器之间的距离最大为400米,放大器与减速器的距离最大为250米。

  (4)对接线螺钉,出线套螺钉和位发罩螺钉应拧紧。

  (5)在操作中要特别注意安全,在带电情况下决不能用手触摸放大器的各接线端子,以免发生触电伤亡事故。

  (6)调节型电动执行机构,所使用的手动操作器应为无干接点输出。

  (7)接地线必须可靠接地。

7、结束语

  我厂使用了部分国产DKJ型执行器,其采用晶体管技术,恒流输出特性差,防水防震性能差,电路板经常烧坏,信号抗干扰能力差。维护工作量比较大,后来更换了RHA执行器后,设备故障明显下降,维护人员的工作量大幅度减少。提高了控制品质,确保了生产运行受控。

参考文献

  [1]贾淑梅,刘振嵩.冶金工业自动化仪表与控制装置[J].中国冶金建设协会.

  [2]重庆川仪执行器分公司.RHA电动电动执行机构产品使用说明.

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