ROTORK電動執(zhí)行器根據(jù)其特點和使用范圍，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)行器可以進行遠端狀態(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、軸承超溫等進行監(jiān)視。部分故障還屏蔽執(zhí)行器開關(guān)操作以保護執(zhí)行器。執(zhí)行器開關(guān)可以由遠端控制系統(tǒng)發(fā)布開關(guān)量信號或脈沖信號命令進行驅(qū)動。執(zhí)行機構(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，也可由遠端控制系統(tǒng)供電。

　　兩者間選擇是通過其內(nèi)部接線來實現(xiàn)。閥門操作方式可根據(jù)實際需要采用點動方式或自保持方式。點動方式適用于對閥門開度有要求的情況下，因為采用自保持方式時，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。當該回路故障情況下，可由旁路系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，根據(jù)實際需要調(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)進行標準默認設(shè)定，所以不需要對所有的設(shè)定項進行設(shè)定。在設(shè)定閥門力矩時，應(yīng)根據(jù)實際情況盡量設(shè)小一點，這樣可以減少當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動方式，另外還應(yīng)根據(jù)實際情況設(shè)定適當?shù)撵`敏度和延時。這兩項設(shè)定值對大會影響調(diào)節(jié)性能，過小會使馬達頻繁起停，線圈發(fā)熱，由馬達熱敏開關(guān)動作而遮斷執(zhí)行器進行調(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行設(shè)定。當主電源失去時，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)行機構(gòu)報警及備用電池故障報警等。當執(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。控制報警是在ESD或互鎖功能或狀態(tài)控制允許情況下由遠程控制系統(tǒng)激活。產(chǎn)生執(zhí)行機構(gòu)報警的可能為馬達熱敏開關(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，有一點值得注意，就是執(zhí)行器檢測電池的時間間隔為10min。所以當處理完電池故障后，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)象也是因為執(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人員判斷故障。如上面提到的執(zhí)行器報警，有好幾項原因都會引起執(zhí)行器報警，要知道具體由哪一項故障引起執(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。維護人員可以根據(jù)這些狀態(tài)靶的指示進行快速故障診斷。當然，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，即控制部分和機械部分。控制部分完成執(zhí)行器的控制，由卡件、連接線等組成。機械部分完成對閥門的驅(qū)動，由馬達、傳動機構(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)行器其他部件進行故障診斷;報警及狀態(tài)顯示;與設(shè)定器進行通訊;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行操作、無法進行功能設(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。每個選項還有相關(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);S2、S6：開限位(常閉觸點);S3、S7：關(guān)限位(常閉觸點);S4、S8：開限位(常閉觸點)。其中，S1-S4輸出至執(zhí)行器接線盒用于遠程反饋。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、機械部分

　　ROTORK執(zhí)行器機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、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。電機及動力傳動齒輪因有熱敏開關(guān)保護，基本未發(fā)生故障。

　　對機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，逆時針轉(zhuǎn)動電機驅(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。在安裝電機時，電機鐵芯外側(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)檢查電機的絕緣。

3、ROTORK執(zhí)行器典型故障舉例

　　以本廠燃機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行模式。

　　我們對上面初次設(shè)定好的執(zhí)行器進行試操作發(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)行器電機動作頻繁，使閥門一直處于小范圍內(nèi)開、關(guān)。對于1)點，我們根據(jù)判斷認為有兩個可能：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)點的設(shè)定為70%后，閥門運行正常。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，但這已是不正常現(xiàn)象了。按照一般經(jīng)驗，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(由于此項目為改造項目，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。

　　在維護執(zhí)行器時我們感覺比較麻煩的是執(zhí)行器的機械部分出現(xiàn)故障。如下例：給水調(diào)節(jié)旁路閥執(zhí)行器計數(shù)不準，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。因為主軸和驅(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和電機的驅(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

　　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械損壞、各個卡件連線接觸不良、機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其日常維護，以確保機組的穩(wěn)定運行。