ROTORK電動執(zhí)行器根據(jù)其特點(diǎn)和使用范圍，主要有5大系列，即IQ系列、G系列、M系列、AQ系列、A系列。其中IQ系列應(yīng)用最為廣泛。本廠絕大部分隔離閥門采用IQ系列，另外還有少數(shù)AQ系列的執(zhí)行器用于蝶閥控制。本文主要介紹IQ及IQM系列執(zhí)行器的基本知識和故障情況。

　　ROTORK閥門執(zhí)行器是新型電動執(zhí)行器,因其操作方便，使用范圍廣泛、性能可靠、控制功能設(shè)定組態(tài)簡易并帶智能自診斷功能被廣泛應(yīng)用。

　　ROTORK執(zhí)行器根據(jù)其特點(diǎn)和使用范圍，主要有5大系列，即IQ系列、G系列、M系列、AQ系列、A系列。其中IQ系列應(yīng)用最為廣泛。本廠絕大部分隔離閥門采用IQ系列，另外還有少數(shù)AQ系列的執(zhí)行器用于蝶閥控制。本文主要介紹IQ及IQM系列執(zhí)行器的基本知識和故障情況。

1、IQ及IQM執(zhí)行器基本情況

1.1、控制回路

　　(1)ROTORK閥門執(zhí)行器可以進(jìn)行遠(yuǎn)端狀態(tài)監(jiān)視和操作。對于IQ系列，執(zhí)行器帶有4副狀態(tài)開關(guān)反饋輸出供遠(yuǎn)端控制系統(tǒng)(如DCS等)監(jiān)視。

　　另外還有1副執(zhí)行器故障狀態(tài)開關(guān)可用于遠(yuǎn)程報警，故障狀態(tài)開關(guān)觸發(fā)由執(zhí)行器自身智能故障診斷功能完成，該功能能對執(zhí)行器動力電源缺相、備用電池故障、力矩開關(guān)動作以及電機(jī)、軸承超溫等進(jìn)行監(jiān)視。部分故障還屏蔽執(zhí)行器開關(guān)操作以保護(hù)執(zhí)行器。執(zhí)行器開關(guān)可以由遠(yuǎn)端控制系統(tǒng)發(fā)布開關(guān)量信號或脈沖信號命令進(jìn)行驅(qū)動。執(zhí)行機(jī)構(gòu)自身也帶有開關(guān)按鈕可完成就地開關(guān)操作。另外執(zhí)行器還帶有就地/遙控雙向選擇開關(guān)，其中任一方式選擇將屏蔽另一方式的操作。執(zhí)行器電機(jī)為三相、380V交流供電，執(zhí)行器的電源模塊具有自動相序調(diào)整功能，因此不會出現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。執(zhí)行器控制卡件供電由動力電380V的其中一相通過電源模塊變壓整流成直流電供給。另外ROTOR執(zhí)行器還帶有后備電池，用于執(zhí)行器在失電情況下保證其卡件內(nèi)存儲的組態(tài)信息不丟失。信號反饋回路供電既可用執(zhí)行器內(nèi)部供電，也可由遠(yuǎn)端控制系統(tǒng)供電。

　　兩者間選擇是通過其內(nèi)部接線來實(shí)現(xiàn)。閥門操作方式可根據(jù)實(shí)際需要采用點(diǎn)動方式或自保持方式。點(diǎn)動方式適用于對閥門開度有要求的情況下，因?yàn)椴捎米员３址绞綍r，閥門只能處于全開或全關(guān)位置。以本廠為例舉1個典型的例子，如圖1所示。

圖1 閥門控制示意圖

　　正常情況下管道介質(zhì)不走旁路，由ROTORK執(zhí)行器和氣動控制閥共同完成對介質(zhì)參數(shù)的控制，ROTORK執(zhí)行器彌補(bǔ)氣動控制閥容易內(nèi)漏的不足。

　　此時，ROTORK執(zhí)行器因不參與調(diào)節(jié)作用，所以采用自保持方式。當(dāng)該回路故障情況下，可由旁路系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)旁路系統(tǒng)中ROTORK執(zhí)行器的開度。ROTORK執(zhí)行器采用點(diǎn)動方式時其組件跟ROTORK執(zhí)行器自保持時有所不同，前者多了1塊比例反饋卡用于閥門開度反饋。該信號為4-20mA電流信號。而自保持方式時一般都只用兩位的開關(guān)量狀態(tài)反饋。這2種控制方式的選擇可通過對執(zhí)行器功能設(shè)定來實(shí)現(xiàn)。

　　(2)IQM型執(zhí)行器的控制回路基本與IQ型相同，其最大區(qū)別是閥門開度接受模擬量信號控制，控制和反饋信號可根據(jù)需要選擇電壓或電流信號，信號范圍也可供選擇。執(zhí)行器根據(jù)控制信號與反饋信號偏差進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)。功能類似氣動調(diào)節(jié)閥門。

1.2、ROTORK執(zhí)行器控制功能設(shè)定

　　ROTORK執(zhí)行器控制功能的設(shè)定十分方便，所有設(shè)定無需打開ROTORK執(zhí)行器就能完成。ROTORK執(zhí)行器有一個特殊的設(shè)定器，設(shè)定時設(shè)定器跟ROTORK執(zhí)行器用紅外線進(jìn)行通訊，ROTORK執(zhí)行器帶有一個顯示窗口，所有設(shè)定功能能在該窗口中顯示。設(shè)定后的控制策略存在ROTORK執(zhí)行器內(nèi)的非易失內(nèi)存內(nèi)。

　　ROTORK執(zhí)行器控制功能設(shè)定分為2部分，即一級功能設(shè)定和二級功能設(shè)定。其中一級功能設(shè)定內(nèi)容有：閥門運(yùn)行方向設(shè)定、開關(guān)力矩設(shè)定及開關(guān)限位設(shè)定。二級功能設(shè)定內(nèi)容有：4副狀態(tài)反饋開關(guān)設(shè)定、信號類型、信號范圍、低值高值設(shè)定、死區(qū)、延時設(shè)定、安全模式設(shè)定等。

　　ROTORK執(zhí)行器在出廠時已經(jīng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)設(shè)定，所以不需要對所有的設(shè)定項(xiàng)進(jìn)行設(shè)定。在設(shè)定閥門力矩時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況盡量設(shè)小一點(diǎn)，這樣可以減少當(dāng)閥閥卡澀等異常情況下對執(zhí)行器的傷害。對IQM系列執(zhí)行器的設(shè)定時控制方式必須選者點(diǎn)動方式，另外還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定適當(dāng)?shù)撵`敏度和延時。這兩項(xiàng)設(shè)定值對大會影響調(diào)節(jié)性能，過小會使馬達(dá)頻繁起停，線圈發(fā)熱，由馬達(dá)熱敏開關(guān)動作而遮斷執(zhí)行器進(jìn)行調(diào)節(jié)。

　　對IQ系列的ROTORK執(zhí)行器在主電源失去的情況下仍可以進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)主電源失去時，ROTORK執(zhí)行器處于不可設(shè)定狀態(tài)，但用下面方法可以激活：將手自動切換手柄打到手動狀態(tài)，然后手動轉(zhuǎn)動閥門，使ROTORK執(zhí)行器主軸轉(zhuǎn)動一圈，此時設(shè)定狀態(tài)已經(jīng)激活，可以完成對執(zhí)行器進(jìn)行設(shè)定。但值得提醒的是：必須使ROTORK執(zhí)行器在30s內(nèi)接收到來自設(shè)定器的紅外線信號，否則，ROTORK執(zhí)行器又將處于不可設(shè)定狀態(tài)。

1.3、ROTORK執(zhí)行器故障自診斷功能

　　ROTORK執(zhí)行器帶有故障自診斷功能，診斷結(jié)果在其顯示窗口上顯示報警。其報警內(nèi)容有：閥門報警，控制報警、執(zhí)行機(jī)構(gòu)報警及備用電池故障報警等。當(dāng)執(zhí)行器力矩動作時將出現(xiàn)閥門報警，這種情況通常由于閥門卡澀、限位設(shè)定不當(dāng)或閥位記數(shù)裝置故障以及執(zhí)行器傳動裝置卡澀等原因造成�？刂茍缶�是在ESD或互鎖功能或狀態(tài)控制允許情況下由遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)激活。產(chǎn)生執(zhí)行機(jī)構(gòu)報警的可能為馬達(dá)熱敏開關(guān)動作、電源故障以及執(zhí)行器內(nèi)部控制系統(tǒng)故障等。對于電池故障報警，有一點(diǎn)值得注意，就是執(zhí)行器檢測電池的時間間隔為10min。所以當(dāng)處理完電池故障后，該報警不會立即消失。另外，通過對執(zhí)行器的限位等重新設(shè)定后會消除電池故障報警，但不能誤以為電池故障問題已經(jīng)消除。出現(xiàn)這種現(xiàn)象也是因?yàn)閳?zhí)行器檢測電池的周期造成的。

　　通過執(zhí)行器的故障報警只能粗劣的幫助維護(hù)人員判斷故障。如上面提到的執(zhí)行器報警，有好幾項(xiàng)原因都會引起執(zhí)行器報警，要知道具體由哪一項(xiàng)故障引起執(zhí)行器報警只能通過執(zhí)行器的幫助菜單。執(zhí)行器的幫助菜單可以從二級功能設(shè)定菜單中進(jìn)入，共有8個顯示畫面，每個顯示畫面顯示8個狀態(tài)靶。每一個狀態(tài)靶的狀態(tài)代表執(zhí)行器的狀態(tài)、故障情況以及外部輸入的命令信息等。維護(hù)人員可以根據(jù)這些狀態(tài)靶的指示進(jìn)行快速故障診斷。當(dāng)然，還有一大部分的故障執(zhí)行器自已無法識別。

2、ROTORK執(zhí)行器的組成

　　ROTORK執(zhí)行器按其功能可分為2個部分，即控制部分和機(jī)械部分�？刂撇糠滞瓿蓤�(zhí)行器的控制，由卡件、連接線等組成。機(jī)械部分完成對閥門的驅(qū)動，由馬達(dá)、傳動機(jī)構(gòu)等組成。

2.1、控制部分

　　ROTORK執(zhí)行器的控制部分總共有6塊卡件，按其安裝位置從外到里分別是就地控制卡、主卡，比例反饋卡、繼電器卡、電源卡和記數(shù)卡。

　　就地控制卡用于接收ROTORK執(zhí)行器的遙控/就地控制選擇開關(guān)和就地開、關(guān)、停命令這5個開關(guān)量信號，結(jié)構(gòu)比較簡單。執(zhí)行器幫助菜單里有這5個開關(guān)量的狀態(tài)指示，用這些指示跟選擇開關(guān)的實(shí)際位置對照一下就能判別該卡件的好壞。

　　ROTORK執(zhí)行器的主卡是其控制中心，帶有狀態(tài)顯示窗口和非易失內(nèi)存。備用電池是主卡的備用電源。主卡主要完成：監(jiān)視和測試執(zhí)行器其他部件進(jìn)行故障診斷;報警及狀態(tài)顯示;與設(shè)定器進(jìn)行通訊;保存功能設(shè)定;接收外部控制命令，按功能設(shè)定完成控制策略功能。

　　主卡故障時往往伴隨著不能進(jìn)行操作、無法進(jìn)行功能設(shè)定和不能查看執(zhí)行器狀態(tài)指示這3個現(xiàn)象。

　　ROTORK執(zhí)行器比例反饋卡用于執(zhí)行器模擬量反饋和模擬量控制，該卡安裝在主卡的背面，不是所有的執(zhí)行器都帶有比例反饋卡，只有ROTORK IQ系列執(zhí)行器采用點(diǎn)動方式和IQM系列才需要該卡件。該卡故障時的明顯現(xiàn)象就是：(1)模擬量反饋信號與開關(guān)量反饋不一致，如執(zhí)行器關(guān)位置開關(guān)動作，而模擬量反饋信號不是4mA或1V;(2)模擬量控制信號與模擬量反饋信號不一致;(3)固定的模擬量控制信號輸入情況下，執(zhí)行器有震蕩現(xiàn)象。

　　在根據(jù)上面現(xiàn)象確定卡件故障前，先應(yīng)檢查設(shè)定是否正確，設(shè)定不正確也會產(chǎn)生上面現(xiàn)象。另外，還應(yīng)先嘗試是否可以通過信號重新標(biāo)定來消除模擬量偏差。比例反饋卡上也有電位調(diào)節(jié)器供調(diào)節(jié)反饋輸出，但ROTORK廠商不建議這么做。

　　ROTORK執(zhí)行器斷電器卡用于執(zhí)行器開關(guān)量狀態(tài)輸出，該卡上有8個斷電器，分別用于8個狀態(tài)量輸出。這8個狀態(tài)量分別命名為S1-S8，每個開關(guān)都可根據(jù)需要選擇輸出內(nèi)容，包括關(guān)限位、開限位、開/關(guān)力矩動作、就地停、各類報警、執(zhí)行器狀態(tài)等共29項(xiàng)。每個選項(xiàng)還有相關(guān)值和常開、常閉設(shè)定供設(shè)定。一般情況下，其出廠設(shè)置為：S1、S5：關(guān)限位(常開觸點(diǎn));S2、S6：開限位(常閉觸點(diǎn));S3、S7：關(guān)限位(常閉觸點(diǎn));S4、S8：開限位(常閉觸點(diǎn))。其中，S1-S4輸出至執(zhí)行器接線盒用于遠(yuǎn)程反饋。S5-S8用于執(zhí)行器就地指示燈顯示。

　　ROTORK執(zhí)行器電源卡是執(zhí)行器的電源部分，它按電壓等級可分為2部分，其高壓部分提供執(zhí)行器電機(jī)三相380V電源，執(zhí)行器通過控制卡件輸出命令至電源卡的交流接觸器以完成對電機(jī)的控制，另外該部分還包括相序自動調(diào)整裝置，即前面提到的相序自動調(diào)整功能。電源卡的低壓部分提供執(zhí)行器卡件、指示燈和控制回路用電，包括變壓器、整流裝置、溶絲等，低壓電是三相交流電中的一相通過變壓整流得到，電源卡的主要故障有交流接觸器故障、熔絲熔斷等。

　　ROTORK執(zhí)行器記數(shù)卡完成執(zhí)行器的行程檢測。其工作原理比較簡單，執(zhí)行器開關(guān)閥門時，由執(zhí)行器的主軸通過執(zhí)行器行程記數(shù)驅(qū)動裝置帶動執(zhí)行器行程記數(shù)驅(qū)動裝置的磁鐵轉(zhuǎn)動，記數(shù)卡的微動開關(guān)在磁鐵極性變化作用下斷開、閉合。這樣，通過記數(shù)卡執(zhí)行器的行程轉(zhuǎn)換成脈沖信號反饋給主板。ROTORK執(zhí)行器記數(shù)卡故障率較高，該卡故障時十分明顯的現(xiàn)象就是實(shí)際閥門位置跟執(zhí)行器顯示的閥門開度不一致或顯示的閥門開度在小范圍內(nèi)漂動。

2.2、機(jī)械部分

　　ROTORK執(zhí)行器機(jī)械部分大致可分為手動/電動切換裝置、執(zhí)行器行程記數(shù)驅(qū)動裝置，電機(jī)、主軸、動力傳動齒輪等。

　　其中手動/電動切換裝置中的彈簧片容易因操作不當(dāng)折斷，執(zhí)行器行程記數(shù)驅(qū)動裝置中的傳動齒輪因記數(shù)卡安裝不正確也發(fā)生過幾次磨損故障。電機(jī)及動力傳動齒輪因有熱敏開關(guān)保護(hù)，基本未發(fā)生故障。

　　對機(jī)械部分解體檢修時必須按下列順序：

　　(1)拆下執(zhí)行器跟閥門的固定螺絲，往上抬高執(zhí)行器卸下執(zhí)行器。

　　(2)將手動/電動切換裝置切換至電動位置，否則拆執(zhí)行器主軸時會損壞該裝置的彈簧片。

　　(3)放光潤滑油。

　　(4)卸下手動開關(guān)閥門的手輪，卸手輪時只要將密封用的塑料環(huán)抽出就可將手輪卸下。

　　(5)拆下執(zhí)行器電機(jī)，逆時針轉(zhuǎn)動電機(jī)驅(qū)動軸取出該軸。(注意在拆執(zhí)行器主軸前必須先完成這一步，否則主軸無法取出。

　　(6)拆下執(zhí)行器和閥門連接處固定主軸的卡簧。這時，主軸可以從安裝手動開關(guān)閥門的手輪處安全取出。

　　(7)執(zhí)行器行程記數(shù)驅(qū)動裝置只有這時才能拆下，卸下執(zhí)行器行程記數(shù)驅(qū)動裝置的磁鐵從安裝主軸位置往外拉出即可。IQ40系列的行程記數(shù)驅(qū)動裝置的安裝位置跟其他系列不同，IQ40的記數(shù)板安裝在執(zhí)行器的接線盒后面，其他的都安裝在電源卡的后面。但拆裝方式大致相同。

　　執(zhí)行器裝復(fù)時按拆卸的順序倒過來就行。在安裝電機(jī)時，電機(jī)鐵芯外側(cè)軸上有一個彈簧，該彈簧沒有任何固定，往鐵芯套線圈時該彈簧容易掉出，引起線圈短路或接地。所以除了安裝時應(yīng)特別注意外，裝復(fù)后上電前應(yīng)檢查電機(jī)的絕緣。

3、ROTORK執(zhí)行器典型故障舉例

　　以本廠燃機(jī)的輔助蒸汽上新配置的IQM系列執(zhí)行器為例：執(zhí)行器新安裝后根據(jù)現(xiàn)場使用要求需要對其進(jìn)行初次設(shè)定。作為蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥要求為限位開、關(guān)，靈敏度為2%。選擇4-20mA為輸入、反饋輸出信號，并要提供在緊急情況下的安全運(yùn)行模式。

　　我們對上面初次設(shè)定好的執(zhí)行器進(jìn)行試操作發(fā)現(xiàn)：1)閥門開關(guān)中途有卡澀現(xiàn)象，并出現(xiàn)力矩動作的報警圖案;2)在沒有改變輸入信號情況下執(zhí)行器電機(jī)動作頻繁，使閥門一直處于小范圍內(nèi)開、關(guān)。對于1)點(diǎn)，我們根據(jù)判斷認(rèn)為有兩個可能：閥芯卡或力矩限制太小，而手動開關(guān)閥門都比較順利，就排除了閥芯卡的可能，所以我們調(diào)大了執(zhí)行器的力矩限制，改變B)點(diǎn)的設(shè)定為70%后，閥門運(yùn)行正常。對于2)的故障現(xiàn)象，我們試著增大靈敏度和延時的設(shè)定，直到靈敏度設(shè)到6%，才有所改觀，但這已是不正�，F(xiàn)象了。按照一般經(jīng)驗(yàn)，靈敏度設(shè)定2%和延時5s是足夠的，6%如此大的死區(qū)將影響調(diào)節(jié)閥對輔助蒸汽壓力的調(diào)節(jié)。在確認(rèn)執(zhí)行器及接線回路都正確后，我們發(fā)現(xiàn)是執(zhí)行器中間接線盒中有220V電源沒有拆除(由于此項(xiàng)目為改造項(xiàng)目，220V電源是舊電動閥的驅(qū)動電源)，此220V電源干擾了執(zhí)行器的輸入輸出信號。拆除后，恢復(fù)執(zhí)行器靈敏度和延時的設(shè)定，閥門動作正常。

　　在維護(hù)執(zhí)行器時我們感覺比較麻煩的是執(zhí)行器的機(jī)械部分出現(xiàn)故障。如下例：給水調(diào)節(jié)旁路閥執(zhí)行器計數(shù)不準(zhǔn)，驅(qū)動軸時轉(zhuǎn)時不轉(zhuǎn)，在排除

　　計數(shù)板、主板問題后，我們認(rèn)為是執(zhí)行器的計數(shù)驅(qū)動齒輪有問題，需要拆開執(zhí)行器檢查。因?yàn)橹鬏S和驅(qū)動軸卡住，我們必須先將該軸抽出，才能拿出主軸，因此我們需要拆下電機(jī)和電機(jī)的驅(qū)動軸。檢查驅(qū)動齒輪，發(fā)現(xiàn)：(1)輪的部分齒已經(jīng)被磨損，影響了與計數(shù)從動齒輪的吻合而打滑;(2)驅(qū)動齒輪與主軸定位處磨損，產(chǎn)生空隙。

　　要防此類故障的產(chǎn)生，在安裝計數(shù)板時，就要特別注意安裝時，與計數(shù)磁鐵的位置，不能有摩擦產(chǎn)生。

4、引起ROTORK執(zhí)行器故障的重要因素和日常維護(hù)

　　本廠使用的ROTORK執(zhí)行器故障較多的都集中在給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)和除氧器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的閥門上，這幾處執(zhí)行器故障占全部故障的90%以上。

　　主要原因是這幾處管道有水擊現(xiàn)象，振動比較大，另外平時操作也較為頻繁，特別是因振動引起的故障很多。明顯的有電源模塊熔絲座松動引起接觸不良、固定卡件的底座松動引起卡件短路或機(jī)械損壞、各個卡件連線接觸不良、機(jī)械部分零件損壞等等。另外，這幾處執(zhí)行器卡件的使用周期較短也可能跟振動有較大關(guān)系。

　　在日常維護(hù)中，除了常規(guī)的加油，換備用電池外，對于工作環(huán)境惡劣的執(zhí)行器，還需要定期檢查卡件、連線、熔絲等，以確保閥門工作的正常。

　　我們對其功能和結(jié)構(gòu)有了比較深的認(rèn)識。在環(huán)境等條件合適的情況下，ROTORK執(zhí)行器具有不錯的穩(wěn)定性和可靠性。而對于在條件比較惡劣或動作很頻繁的 執(zhí)行器我們就需要加強(qiáng)其日常維護(hù)，以確保機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。