ZH电动执行机构

ZH电动执行机构

目 录

一、 概述

二、 型号编制说明

三、 功能特点及参数

四、 工作原理

五、 安装、使用和维护

六、 订货须知

一、概 述

ZH电动执行机构是我厂在消化吸收引进技术的基础上，针对原老产品DKJ/ZKJ执行机构的不足，应用新技术、新器件开发成功的新产品。

ZH电动执行机构是工业过程控制系统中的执行单元仪表，它接收标准的直流电流信号，以单相交流电源为动力，驱动电机，带动输出轴输出转角位移，操纵风门、挡板等调节机构。广泛应用于电力、冶金、石油、化工、轻工和纺织等行业的过程控制系统中。

二、型号编制说明

Z H □ —— □ □

E：低压开关量输入型

K：一体化带控制器，一般不标注。

W：电流信号输出不带控制。 C：开关量输入/输出型。

全行程时间 (s/90°)

额定输出转矩（Nm） 转角型 电动执行机构类

标注示例：

ZH250—25K 表示额定转矩为250Nm，全行程时间为25s/90°，带控制器的一体化电动执行机构。

三、功能特点及参数

ZH电动执行机构可完全取代目前使用的DKJ/ZKJ型及各类进口的执行机构产品。具有体积小，重量轻，功能全，使用方便等特点：

1、 一体化设计。融现场手动操作、阀位数字指示和自动调节于一体，方便现场安装调试，简化了系

统设计。

2、 小型化结构。在原DKJ/ZKJ的基础上降低了一个机座号，体积小，重量减轻了30% 。 3、 使用了高效率，能自锁的机械传动结构，取消了传统的摩擦制动方式，大大地提高了使用寿命和

可靠性。

4、 多路开关信号输出，广泛地适应诸如DCS等系统的控制要求。

5、 按IP65的防护等级要求进行全密封结构设计。适宜于户外和尘多的场合使用。 6、 具有机械、电气和电子多重限位保护。强化了使用的安全性。

主要技术参数如下：

1、输入信号：4～20mA.d.c. 或0～10mA.d.c.； W/C型为220Va.c.,50Hz 开关量 2、输入电阻：250Ω

3、基本误差：±1.０%

4、死区：2% （1% — 5%可调） 5、回差：1%

6、输出电流信号及带负载能力：

ZH—K/E型：4～20mA.dc，350Ω或0～10mA.dc，1kΩ ZH—W型： 4～20mA.dc，750Ω或0～10mA.dc，1.5kΩ 7、 出开关量信号：2组 负载能力：220V.ac 3A 8、 额定输出转矩：见表1 9、 额定行程时间：见表1

10、电源：220V （+10% /—15%） 50Hz

11、环境条件： 温度 —25 ℃～ +75 ℃，高温型：—25 ℃～ +85 ℃ 湿度 ≤95% 周围空气中不含有腐蚀性介质。

表1 ZH执行机构参数表

四、工作原理

ZH电动执行机构由控制器、驱动电机、减速器和位移检测机构四部分组成。各部分的作用和工作原理简单介绍如下： 1、控制器

控制器接收标准直流电流信号，与执行机构的位移信号作比较，当两个信号的偏差大于控制器的死区时，控制器就输出一个220V的电压信号，驱动驱动电机旋转，通过减速器带动执行机构输出轴向减少偏差的方向动作。其原理框图如图1所示。

图1 控制器原理框图

2、驱动电机

驱动电机是执行机构的动力源。采用无接触的能耗制动技术对传统的交流异步电机进行了改造，取消了传统的摩擦制动方式，大大地提高了驱动电机的运行可靠性。可以使驱动电机无故障、无调整地长期运行。 3、减速器

减速器采用具有高效率带机械自锁的零齿差型行星减速传动机构。它把驱动电机输出的高转速、小转矩的运行转化为低转速、大转矩的输出，驱动调节机构。 4、位移检测机构

位移检测机构通过差动变压器把执行机构输出轴的机械变化成比例地转化为电信号，输入到控制器，参与执行机构的调节控制。同时可送回到控制室，用于控制室的监控和管理。在该检测机构中，设置了2个限位用的微动开关，以保证运行安全，同时还可输出两组开关量信号，参与系统控制。其结构示意图见图2、图3 。

图2 ZH-K型位移检测机构结构示意图

注：1）图（a），JA端子主要用于上位机手/自动切换及远程手动操作，或数字量控制。

2）JA①与②出厂时是短接的，此时为自动工况。 3）JA①与③短接或操作上行手操开关为手动上行。 4）JA①与④短接或操作下行手操开关为手动下行。

5）出厂时，阀位输出DZ③与④端子短接，用户根据需要外接，不外接时短接。

（a）ZH-K/E型控制器结构示意图

220V

（b）ZH-W型位发板结构示意图

※调幅电位器：出厂时已调好并点红，用户一般不调节此电位器

图3

五、安装和调试

仪表在开箱及搬运时，应避免受到强烈振动和冲击。安装使用前，应进行基本性能校验。在严寒、酷暑、高温的环境下开箱时，仪表应在室内放置4h以上方可进行校验。

1、 校验和调试

ZH-W型的调试参照以下ZH-K型的阀位信号调节部分。

每台仪表出厂时，如无特殊说明，均按反作用方式（即信号增大，输出轴顺时针方向移动）、输入4~20mA.dc电流信号的工作模式调整好。校验前，应详细阅读产品使用说明书，并按照本说明书的要求进行调试和接线，以便校验的正常进行。控制器上的调幅电位器出厂时已调好并点红，用户一般不调节此电位器。执行机构的校验接线见图4。

输入信号 阀位输出 开关信号1 开关信号2 220Vac

注：阀位输出出厂时短接，用户根据需要外接，不外接时保持短接，外接时，短接线去掉。

(a ) ZH-K执行机构对外接线端子

阀位输出

开关信号1 开关信号2 220Vac 电机正 电机反 （控制输入）

注：阀位输出出厂时短接，用户根据需要外接，不外接时保持短接，外接时，短接线去掉。

(b) ZH-W执行机构对外接线端子

注：阀位输出出厂时短接，用户根据需要外接，不外接时保持短接，外接时，短接线去掉。控制器JA①、③、④端子和执行机构接线端子⑾、⑿为用户外接端子。其余标示出的端子可根据需要接线。图中未注明的端子为内部接线。

(c) ZH-E执行机构对外接线端子

(d) ZH-C执行机构对外接线端子 （控制输入）

图4

如果实际安装和使用的机械零位与出厂设置的机械零位（即第三象限与水平呈45°）相同，则按“额定行程的校验”步骤进行校验，如与出厂设置不同，则按“零点和满量程的调节”步骤进行调节。 （1）额定行程的校验

校验时，请按以下步骤进行，调节和切换点位置见图3 。

● ZH-K型额定行程的校验

? 打开执行机构的位置发生器罩盖。 ? 按图4所示接线，此时请先不要接通电源。

? 将图3（a）JA①与②短接，即执行机构处于自动工况。

? 输入4mA电流信号后，再接通交流电源。此时，执行机构输出轴应移动，并能停在机械零位。

如输出轴出现振荡，顺时针旋转调稳电位器，直至输出轴稳定。

? 改变输入电流信号到20mA，执行机构的输出轴应移动，并停在机械满行程的位置。 若行程相差较小时，仅需微调调满电位器和调零电位器即可。相差太大或需要重新调节时，请参照“零点和满量程的调节”中的调试步骤进行调整。

注意：校验完成后，先切断执行机构的交流电源后，再切断输入信号。

● ZH-E型额定行程的校验

? 输入下行开关量控制信号，使执行机构输出轴至所需的机械零位。

? 观察显示值是否为4mA，若相差少许，则微调调零电位器，使显示器示值为4mA，越接近越

好。

? 输入上行开关量控制信号，使执行机构输出轴至所需的机械满行程位置。

? 观察显示值是否为20mA，若相差少许，则微调调满电位器，使显示器示值为20mA，越接近

越好。

? 反复进行以上步骤，直到显示器显示零位4mA和满位20mA与执行机构输出轴机械零位和满

位对应。

? 若行程相差太大，请参照“零点和满量程的调节”中的调试步骤进行调整。 （2）零点和满量程的调节

在实际安装和使用中，执行机构的机械零位可能与出厂所设定的位置不一样，此时，请按以下步骤进行调整。以下调节以输入4 ~ 20mA为例，调节和切换点位置见图3（a）。

? 断开图3（a）所示JA①与②端短接线。

? 操动下行手操开关（或短接图3（a）所示JA①与④端子），使执行机构的输出轴处于机械零

位。

? 顺时针旋转位移检测机构的轴到底（见图2），再逆时针旋转轴90°左右。 ? 调节调零电位器，使显示器示值为4mA，越接近越好。

? 操动上行操作开关（或短接图3（a）所示JA①与③端子），使执行机构输出轴到达机械满行

程位置。

? 调节调满电位器，使显示器的指示值增加至20mA。

? 操动下行手操开关，使执行机构的输出轴运行到机械零位，观察显示器示值是否为4mA，若

不是，调节调零电位器，使显示器示值为4mA，越接近越好。

? 操动上行手操开关，使执行机构的输出轴运行到机械满行程位置，观察显示器示值是否为

20mA，若不是，调节调满电位器，使显示器示值为20mA，越接近越好。

? 反复进行以上两步骤，直至显示器显示零位4mA和满位20mA与输出轴机械零位和满位一一

对应。

（3）输出轴作用方式的调整

若执行机构输出轴需要从反作用方式调整为正作用方式，仅需要把图3（a）所示的作用方式切换短路插座短接于另一端，并将图3（a）所示DZ⑤、⑥端接线对调。顺时针旋转位移检测机构的轴到底，再逆时针旋转轴90°左右（见图2），使显示器的指示值等于20mA，若相差少许，微调调零电位器和调满电位器即可。特殊情况下，若差异太大而需要重新调节时，请参照“零点和满量程的调节”中的调试步骤进行调整。

（4）上、下行程中途电子限位的设定（ZH—E、W、C型无）

该设定在控制器上完成，一般比较精确的限位保护建议采用该设置。切换和调整点位置见图3。 ? 将图3（a）所示JA①与②短接。

? 调节输入信号约低于下行程限位值，使输出轴跟踪至响应的位置，调节下限设定电位器，使

限位指示灯刚好亮即可。

? 调节输入信号约高于上行程限位值，使输出轴跟踪至响应的位置，调节上限设定电位器，使

限位指示灯刚好亮即可。

注意：调节时，上、下行程限位设定的最小间隔不小于全行程的15%。 （5）上、下行程终端电气限位及开关信号的设定

该设定在位移检测机构上完成。由于开关存在一个机械行程，因此，限位开关的死区较电子限位大，为了不影响整机的控制精度，就其用途不同，设置的方法略有不同。其调整点位置见图2。

? 上、下行程终端电气限位

调节输入信号约低于执行机构输出轴的下行程值，并使其跟踪至响应的位置，调节下限微动开关K2对应的凸轮，使K2触点刚好断开即可。

调节输入信号约高于执行机构输出轴的上行程值，并使其跟踪至响应的位置，调节上限微动开关K3对应的凸轮，使K3触点刚好断开即可。

? 位置开关量信号输出

调节输入信号约高于执行机构输出轴下行程时需要输出开关量位置时的值，并使其跟踪至响应的位置，调节下行程微动开关K4对应的凸轮，使K4触点刚好断开/闭合即可。

调节输入信号约低于执行机构输出轴上行程时需要输出开关量位置时的值，并使其跟踪至响应的位置，调节上行程微动开关K1对应的凸轮，使K1触点刚好断开/闭合即可。 （6）断信号保护（ZH—E、W、C型无）

当执行机构处于自动状态时，当输入信号或阀位反馈信号短线，图3（a）所示短线保护指示灯

亮，执行机构输出轴保持信号断线前瞬间位置。

2、执行机构的安装使用

执行机构的安装外型尺寸见图5。

（1）执行机构一般安装在水泥或金属骨架的水平基座上，用地脚螺钉紧固。安装时应考虑到手动操作和维修折装的方便，同时应考虑到远离高温的场合。

（2）执行机构的电气连接采用电缆连接。为了密封的需要，电缆的外径不大于Φ12mm。

（3）执行机构输出轴与调节机构（阀门等）的联接，可通过连杆及专用的连接头。安装时必须避免

所有接合处的松动，以保证有良好的调节效果。限位止挡应在出轴的有效范围内紧固，不松动。输出轴实际承受的力矩与执行机构的额定力矩相适应，防止过载。

注：括号内尺寸为配球铰用尺寸，D3（为1：10锥孔大端直径）。

（4）执行机构投入运行前应检查现场的电源和电压是否与规定相符，电气连接是否正确、牢固。阀位的开/关位置是否与信号指示相对应。

（5）执行机构的就地手轮操作一般在执行机构的手动工况或者断电的情况下进行。不允许在自动工况下进行操作。

（6）执行机构在就地操作时，拉出手轮锁定装置，同时向上拉出手轮，然后松开锁定装置，即可进行操作。操作完毕后，再拉出锁定轮，手轮向下复位。

（7）执行机构出厂时已填充了高级锂基润滑脂对齿轮箱进行充分润滑。

3、仪表的保管

本仪表应贮存于环境温度为-10℃—45℃，相对湿度不大于85%，且无腐蚀性气体的室内。

4、维修

在电动执行机构的运行过程中，若发生故障，请参照以下故障维修方法进行检修。

部分可能出现的故障及维修方法举例如下：

（1）自动时，有偏差输入信号，执行机构不动作。

? 电机出现交流噪声。

电机的分相电容是否失效，若失效，手动工况下操作手操开关，执行机构也不动作。

检查另一相的可控硅是否损坏（击穿），此时切换到手动工况，执行机构会单向行走。

? 听不到交流噪声，电机未得电，执行机构无异响。

检查可控硅是否断路，或者是否有触发信号无输出。

无触发信号，检查控制器是否实现了中途限位功能。

无触发信号，检查控制器触发回路故障。

无触发信号，检查控制器偏差比较回路故障。

（2）自动时，无偏差输入信号，执行机构有交流噪声或单向行走。

? 执行机构有交流噪声无动作。

此时若切换到手动工况，执行机构会单向行走。该相的可控硅损坏（击穿）。

? 执行机构单向行走。上、下行均可能损坏，一相击穿，另一相断路。

（3）执行机构动作，阀位反馈信号不正常。

? 有阀位反馈信号但不跟踪。

调节调零电位器反馈信号能变化，检查激磁振荡回路是否振荡，或差动变压器是否正常。

调节调零电位器反馈信号不能变化，但调节调满（TM）电位器反馈信号能变化，检查运算放大器或三极管是否击穿。

? 阀位反馈信号零位不能调节，或调节幅度很小，检查调零回路稳压管是否击穿。

? 无阀位反馈信号。

一般检查运算放大器或三极管是否开路。

以上故障判断，仅供参考。不排除有其它故障发生的可能性。

六、订货须知

订货时，如有以下、或其它要求时，请提出并注明。否则，按照厂内的一般规定出厂。

? 输入信号为 0 ~ 10mAd.c. 时 ；

? 正作用方式工作时；

? 环境温度高于+75℃时；

? 其它特殊要求。

本产品执行标准为行业标准JB/T8219-1999《工业过程测量和控制系统用电动执行机构》。

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