智能型三斷保護(hù)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障排除研究

摘 要：本文根據(jù)智能型三斷保護(hù)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理（以ZSL/DJ-XXXX-BW（ZN）系列為例），對(duì)智能型三斷保護(hù)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)用中的常見故障進(jìn)行分析研究，提出有針對(duì)性的解決辦法，對(duì)于提高設(shè)備的有效使用率，保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：智能型三斷保護(hù)；氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；故障排除研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.104

“三斷保護(hù)”是指在工業(yè)過程控制中 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)遇到斷電（源）、斷氣、斷信號(hào)時(shí)執(zhí)行器的開度保持在故障前的狀態(tài)[1]?！皻鈩?dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)”是自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的執(zhí)行單元，它是以壓縮空氣為動(dòng)力能源，接收來自控制器的控制信號(hào)，作用于被控對(duì)象以調(diào)節(jié)被控量，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和實(shí)現(xiàn)良好的性能指標(biāo)的裝置[2]。將智能型電氣閥門定位器、三斷保護(hù)裝置與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相結(jié)合完成以上功能的設(shè)備稱之為“智能型三斷保護(hù)型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)”。該設(shè)備廣泛地應(yīng)用于電站、冶金、石化、輕工等部門。為了幫助現(xiàn)場(chǎng)工作人員更好地了解設(shè)備原理，在出現(xiàn)故障時(shí)能夠快速發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)排除，提高設(shè)備的有效使用率，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行，本文以ZSL/DJ-XXXX-BW（ZN）系列智能型三斷保護(hù)型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為例，依據(jù)其工作原理，對(duì)該設(shè)備的常見故障進(jìn)行分析研究，提出有針對(duì)性的解決辦法。

1 ZSL/DJ-XXXX-BW（ZN）系列智能型三斷保護(hù)型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理

ZSL/DJ-XXXX-BW（ZN）系列智能型三斷保護(hù)型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用西門子SIPART PS2定位器。該定位器功能強(qiáng)大，根據(jù)輸入信號(hào)的增量，分配壓縮空氣進(jìn)入氣缸的 下（上）腔，通過上（下）腔排氣，使氣缸活塞桿位移推動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而輸出臂轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)負(fù)荷。主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的增量通過機(jī)械連桿傳遞到定位器的反饋軸，使氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)達(dá)到與輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的工作位置（即平衡位置），并輸出位置反饋信號(hào)。當(dāng)輸入信號(hào)、電源或氣源壓力斷失時(shí)，三斷保位裝置動(dòng)作，使氣缸活塞保持原位不動(dòng)，從而使整個(gè)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)保持在故障前的位置。當(dāng)三斷故障排除后，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可自行恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)，無需人為干預(yù)（參見圖1執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)原理圖）。

“三斷保護(hù)”動(dòng)作原理具體如下。

（1）斷氣保護(hù)：主要由鎖緊閥來實(shí)現(xiàn)，將鎖緊閥的動(dòng)作壓力按需要調(diào)整在300-450KPa的某個(gè)值上，當(dāng)氣壓高于調(diào)定值時(shí)，鎖緊閥打開，定位器通往氣缸兩端的氣路連通，即正常自動(dòng)工作狀態(tài)。當(dāng)氣壓低于調(diào)定值時(shí)，鎖緊閥閉鎖，定位器通往氣缸兩端的氣路切斷，氣缸上下腔的壓縮空氣被封死在上下腔內(nèi)，從而維持負(fù)載的原有位置，實(shí)現(xiàn)斷氣自鎖保護(hù)。

（2）斷電源保護(hù)：主要由電磁閥來實(shí)現(xiàn)，來自切換閥的控制氣壓通過電磁閥到達(dá)鎖緊閥的控制氣路，當(dāng)電壓正常時(shí)，電磁閥供氣給鎖緊閥的控制氣源打開鎖緊閥，即正常自動(dòng)工作狀態(tài)。當(dāng)電源斷電時(shí)，電磁閥換向，將鎖緊閥的控制氣壓排空，鎖緊閥閉鎖，定位器通往氣缸兩端的氣路被切斷，維持負(fù)載的原有位置，實(shí)現(xiàn)斷氣自鎖保護(hù)。

（3）斷信號(hào)保護(hù)： 由電子開關(guān)實(shí)現(xiàn)，電子開關(guān)能夠根據(jù)輸入信號(hào)的值來使電磁閥換向，再通過鎖緊閥實(shí)現(xiàn)自鎖保位。當(dāng)輸入信號(hào)電流大于電子開關(guān)設(shè)定的下限電流時(shí)（3.5mA），電子開關(guān)導(dǎo)通，電磁閥通電，即正常自動(dòng)工作狀態(tài)。當(dāng)信號(hào)電流瞬時(shí)中斷時(shí)，電子開關(guān)阻斷，電磁閥失電，引起閉鎖閥動(dòng)作，即鎖緊狀態(tài)。

2 常見故障分析及排除方法

根據(jù)ZSL/DJ-XXXX-BW（ZN）系列智能型三斷保護(hù)型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理，我們對(duì)其常見故障進(jìn)行分析研究并經(jīng)過了多年的實(shí)踐驗(yàn)證，提出了有針對(duì)性的解決方案，具體內(nèi)容如下。

（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)投自動(dòng)時(shí)不動(dòng)作。

我們分析產(chǎn)生這一現(xiàn)象原因有以下四種：一是氣源壓力低，二是執(zhí)行機(jī)構(gòu)被卡住。三是電子開關(guān)沒有打開。四是定位器氣路接口濾網(wǎng)被灰塵堵住。對(duì)應(yīng)上述情況解決的辦法分別為：一調(diào)節(jié)氣源壓力到500Kpa以上、解除執(zhí)行機(jī)構(gòu)被卡問題、更換電子開關(guān)、清洗濾網(wǎng)。

（2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)頻繁動(dòng)作。

經(jīng)過分析后，我們認(rèn)為產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是氣路系統(tǒng)漏氣。解決方法是用肥皂水沿著定位器輸出管道一直檢查到氣缸的上下接口，看有沒有漏氣。如果有漏氣，解決漏氣即可。

（3）閥門不能全開或全關(guān)。

產(chǎn)生原因可能是氣源壓力太小、定位器初始化數(shù)據(jù)不正確（例如整定時(shí)機(jī)械限位或未進(jìn)行初始化）、用戶菜單設(shè)置了限位值、未設(shè)置緊密關(guān)閉功能。

（4）無閥位反饋電流。

這種現(xiàn)象，我們分析后認(rèn)為可能是以下幾種情況造成的：閥位反饋模塊故障、外部無配電，閥位反饋模塊無工作電壓、外部接線極性反、電流檢測(cè)儀表壞。對(duì)于上述情況進(jìn)行一一排查，屬于那種情況，進(jìn)行解決即可。

（5）閥門檢修后，發(fā)現(xiàn)控制精度有問題。

我們分析這可能是由于閥門檢修后，定位器、閥門和反饋部分出現(xiàn)了變動(dòng)造成的。對(duì)于這種情況下，必須進(jìn)行系統(tǒng)初始化，定位器才能和執(zhí)行機(jī)構(gòu)相互配合，根據(jù)所接收到的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求動(dòng)作，從而排除故障。

（6）定位器初始化時(shí)停在RUN2，無法進(jìn)行下去。

西門子SIPART PS2定位器初始化時(shí)停在RUN2，我們分析可能存在如下幾種情況并給出相應(yīng)的解決辦法。①比率選擇器的比率選擇錯(cuò)誤。解決辦法為：重新選擇。②有關(guān)參數(shù)設(shè)置不合理。解決辦法為：改變閥門定位器的參數(shù)2YAGL項(xiàng)的反饋軸轉(zhuǎn)角，將33°變?yōu)?0°，再進(jìn)行初始化。③定位器轉(zhuǎn)軸不在定位器的工作范圍。閥位低點(diǎn)超過10%。解決辦法為：撥動(dòng)定位器下面的調(diào)整輪，將閥位調(diào)到10%以下，再按加號(hào)鍵，就可以進(jìn)行下去了。

（7）西門子SIPART PS2定位器初始化時(shí)停在RUN3。

這一故障產(chǎn)生的原因我們分析后認(rèn)為可能是執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位時(shí)間太長(zhǎng)所致。解決辦法為：完全打開限流器或調(diào)整壓力PZ（空氣入口壓力）到允許最高值，看執(zhí)行機(jī)構(gòu)的關(guān)時(shí)間能否減少。也可以在氣缸的上下缸接口裝上快排閥。加快上下缸排氣。

（8）西門子SIPART PS2定位器初始化時(shí)停在RUN5，沒達(dá)到Finish（等待時(shí)間>5min）。

產(chǎn)生這一故障的原因我們分析后，認(rèn)為是定位器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及反饋部分的安裝問題。解決辦法為：檢查定位器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及反饋部分的安裝，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)校正，重新安裝后，再進(jìn)行初始化，看能否縮短初始化時(shí)間。

（9）閥門開關(guān)方向和要求不一致。

我們分析這與定位器參數(shù)7SDIR、參數(shù)38YDIR這兩項(xiàng)的設(shè)置有關(guān)，7SDIR項(xiàng)是方向設(shè)置決定點(diǎn)，定位器在接收到4-20mA信號(hào)時(shí)，7SDIR項(xiàng)的設(shè)置決定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作方向。38YDIR項(xiàng)是閥位方向顯示，可以顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開關(guān)。解決辦法為：通過與閥門實(shí)際開關(guān)方向和控制室的信號(hào)來對(duì)比，可以正確地設(shè)置參數(shù)7SDIR、參數(shù)38YDIR。

3 結(jié)語

綜上所述，我們以ZSL/DJ-XXXX-BW（ZN）系列智能型三斷保護(hù)型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為例，依據(jù)其工作原理，對(duì)該設(shè)備的常見故障進(jìn)行分析，提出了有針對(duì)性的解決辦法。實(shí)踐表明這些方法對(duì)于排除故障非常有效，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的工作人員進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)，保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行具有重要的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧月帥.帶三斷保護(hù)的智能定位器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].上海：復(fù)旦大學(xué)，2011.

[2]徐進(jìn).淺談氣動(dòng)執(zhí)行器發(fā)展?fàn)顩r[J].科技致富向?qū)В?013（05）.

作者簡(jiǎn)介：劉建軍（1960-），男，工程師，主要研究領(lǐng)域：工業(yè)自動(dòng)化控制。