1、执行器培训教材 调节型执行机构XPAC,目录REXA执行器结构及工作原理 REXA执行器的操作 REXA执行器的故障诊断 REXA执行器的日常维护,第一部分,REXA执行器的结构与原理,REXA执行器分类,REXA执行器主要有调节型(Xpac)和开关型(Mpac) 下图为两种Xpac型执行器，左图为直行程，右图为旋转型,REXA执行器型号说明,从结构上分，REXA电液执行器分直行程、角行程、驱动型三种。其型号的意义如下：,REXA的L（直行程）系列执行器,REXA的R（角行程）系列执行器,Xpac 执行器的结构,REXA Xpac执行器包含两个主要部分，即执行器（缸和电液动力组件）部分和控制箱
2、部分。执行器装在驱动装置上，控制箱远程安装。连接它们的是模块电缆和反馈电缆。,直行程执行器结构(2D带蓄能器快关L10000-6-2D-A-C2),直行程执行器结构(L10000-6-2D-P-C2),直行程执行器结构(L4000-2-C-P-C2),角行程执行器结构(2D),兰州末站带蓄能器快关的执行器,兰州末站带蓄能器快关执行器控制箱,旋转电位计组件结构,控制箱(C、D型）,控制箱包括位置控制处理器、电源供应、马达驱动器、保险丝和电源滤波器以及接线端子。,控制箱（2D型）,控制箱（C型）,在PCP的操作装置中有自动、设定和本地三种操作模式 当执行器处在自动模式时，它会根据控制信号，通过自动
3、调节来达到目标位置。当执行器处在现场本地模式时，可以通过手动方式来调节执行器位置。当执行器处在设定模式时，可以对执行器进行校准，同时可设置其运行参数，此运行参数控制执行器的动态特性。,通过一个简单的操作可以使位置控制处理器（PCP）进入“设置”模式，在这里，速度、行程、死区和控制信号可以通过三键区和显示器设置。编程参数可以从永久存储器中获得。 PCP能够对执行器的各种故障进行诊断。错误代码以两位字母表示在五位显示屏上，错误代码的前面显示“E-”字样。,动力模块,执行器部分的核心是电液动力模块，包括马达、齿轮泵、流量匹配阀、贮油箱、加热器、旁路电磁阀（弹簧失效单元特有）等。,REXA Xpac电
4、液执行器采用了液压技术方面的新进展，即专利产品流量匹配系统。这是系统中唯一的液压回路控制组件，它的作用是使内部液体压强独立于负载的大小和方向。使得Xpac可以传递平滑、精确的操作而不需考虑所需的推力。使得Xpac反应迅速、定位精确。由于系统是液压的，所以可以取得其它种类执行器难以达到的定位效果，而不会遇到气动执行器的稳定性或电子机械设计的齿轮冲击问题。,流量匹配系统允许Xpac以增量方式定位。马达和泵只在执行器需要动作时动作。不动时，Xpac锁在原位。该系统完全能够胜任调节任务，而不受启、停或反转的限制。,工作原理,依赖预先设定的行程和信号范围等参数，PCP把外部送入的控制信号转化为目标位置，
5、当前位置则通过装在执行器上的反馈组件确定。目标和当前位置之差即是误差。 如果误差超出了死区（用户设定），PCP将通过启动马达来重新校正。,Xpac内部有一个由马达驱动的双向液压泵，该泵通过两个流量匹配阀中的一个来向双向液压缸中的一端增压（FMV-1和FMV-2）。每个FMV由一个集成了逆止阀的滑动阀芯构成。两个FMV的端口尺寸严格一致。,为把活塞移动到左边，泵改变旋转方向，通过A端口使FMV-2加压，FMV-2的阀芯在压差的作用下失去平衡移向左侧，托起它的逆止阀，打开端口D到口B，端口A到E口。,高压流从端口E流到缸 的右室，由于液压回路是闭合的，与流入活塞右侧数量相同的油必须从左侧流出。这股
6、油流通过FMV-2打开的逆止阀进入泵吸口。,通过改变泵旋转方向，FMV逆向操作，移动活塞杆到右侧。,当泵停下来后。两个开关阀均关闭。液压油被封在油缸内。马达不需要进行操作就可以使位置得到保持。,特点,（1）采用机电液一体化、集成化、模块化、小型化设计，易于实现系列化。结构简单、体积小，无须外接油源和气源，可靠性高，寿命长。安装、调整方便，维护工作量小，可实现免维护，对使用环境的适应性强；,（2）具有标准模拟量、脉冲量信号控制方式，易于与控制器接口，接受任何控制系统的控制信号； （3）智能化设计输出位移，可实现速度、加速度、死区等参数的设定、调整和控制；可实现对被控对象特性的线性修正、水锤防护、
7、过载保护；可对执行器的运行状态进行自动监测、诊断、报警和防护；可与上级控制系统进行通讯，实现对被控对象的智能闭环控制。,（4）设计有单作用和双作用液压缸，可实现大推力直线位移输出和大力矩角位移输出，100%连续调节工作和开关两位控制方式，具有失电情况下的各种安全机制（全开、全关、保位）。,（5）对于D型动力模块，对响应速度环引入了PI控制使它在具有高响应速度的同时具有很高的稳定性并有效地消除了超调。下图为使用D型动力模块的速度控制示意图,（6）通过可选的双速功能，配合速度切换点参数可使当实际开度小于某一预定值时使用预设的低速运行，从而有效地消除水锤效应对管道及阀门带来的伤害。 （7）可选的流量
8、系数修正功能可以有效地降低执行器的非线性误差甚至可以改变所配的阀门的流量系数,（8）防爆及防护区域等级，通过CSA认证，达到CI， Div1， Grps B， C & D ，以及CI， Div2，Grps B，C & D；防护等级为NEMA 4X（IP66）。,性能,（1）定位精度小于全行程的0.15%； （2）重复率小于全行程的0.1%； （3）死区在控制信号的0.1%5%范围内可调，最小可达0.05%； （4）可接受420mA标准模拟量信号或脉冲信号； （5）直行程输出位移范围0.75 inch 22inch（英寸），用户可以根据需要灵活选用；角行程输出角度范围0 90和0 120两种角位
9、移； （6）输出位移全行程时间0.5s 300s可选； （7）直行程输出力范围2,000 lbs 120,000 lbs（磅）可选；角行程输出力矩范围600in.lbs400,000in.lbs（英寸.磅）可选。,C型控制原理,D（1/2D）型控制原理,2D型控制原理,2D带蓄能器快关型控制原理,第二部分,REXA执行器的调试及操作,操作界面,三个操作键，（PCP板下端左侧） Enter键，用于在设置模式中在菜单间切换开启某种参数的修改功能及对新参数值的确认；在本地模式下开关对阀门的操作功能。 UP和DOWN，位于Enter键的右侧，在设置模式下用于参数间的切换及参数值的增减操作；在自动模式下
10、可切换现场信息显示；在本地模式下用于手动操作阀门的开闭（可根据实际情况定义UP或DOWN对应开或闭） LED显示器，（PCP板下端右侧） 左边两位用于显示参数或信息的名称 右边三位用于显示参数或信息值,模式切换,同时按下Enter和Down键可使执行器进入自动（Auto）模式 同时按下Enter和Up键可进入本地（Local）模式 同时按下Up和Down键可进入参数设置（Setup）模式,自动模式,在自动模式下，执行器会响应接到CS端子（模拟量型）或开关量控制板（脉冲控制型）的控制信号并使阀位误差调整到死区之内。 对于带有远程手操和（或）带有急放控制型的执行器会响应送到相应端子的远程手操指令和
11、急放控制指令。 正常情况下最右边的三位显示器会以所设置的全行程百分比形式显示当前阀位，前两位空白。 按下Up或Down键可在线查看所设置的参数值。 在出现故障时，左面两位会显示E-，最右面两位显示故障代码。,本地模式,在本地模式下，可以通过PCP板上的三个键手动操作阀门开关。正常情况下左面两位显示器显示，右面三位显示器显示当前阀位，方式同自动 进入本模式后，按下Enter键，使闪烁，再通过p和Down键操作阀门 当不闪烁时，按下own可显示当前控制信号（CS），再次按下则会显示最后一次发生的错误代码。,设置模式,在任何模式下同时按下Up和Down可进入设置模式 在设置模式下，可以调整执行器控制
12、参数以使其更完美地工作 每个参数在出厂时都有一个默认值，但该值不一定是最完美的。,参数设置快速参考表,快速参考,用SCL（Scroll up）/SCL(Scroll down)在分支上移动。按E激活各分支参数（ID将闪亮）。按SCL（Scroll up）/SCL(Scroll down)可以修改参数值。再次按下E键将锁定参数值。当在分支码（CAL、ACC等）上时，按E会跳至下一分支。,参数说明,CAL子菜单 HS 高速，设定的电机转速上限，为电机额定转速的百分比，范围5-125。不能低于LS，推荐值为80-95。 HA 高加速度，电机的最大加速度，电机启动后以此加速度升速直到转速达到HS。范围
13、为1-99。 Db 死区，可以导致阀位变化的控制信号最小变化量占设定行程的百分比，范围0.1-5.0,PL 低位，对应于低控制信号SL的实际阀位值，可设定在行程的任意端，但与PH之差不能小于10%，范围为传感器行程的1.8-98.2%。 PH 高位，对应于高控制信号SH的实际阀位值，可设定在行程的任意端，但与PL之差不能小于10%，范围同前。 SL 低信号，当使用模拟量控制时对应于PL的控制信号，通常为4mA，也可以是比SH低3.8mA的任何值，必须由外部输入，范围0.0-22。 SH 高信号，当使用模拟量控制时对应于PH的控制信号，通常为20mA，也可以是比SL高3.8mA的任何值，必须由外
14、部输入，范围0.0-22。,ACC子菜单 LA 低加速度，当阀位误差（当前阀位CS信号）小于加速度断点时使用的速度变化率，不能大于HA，范围1-99 Ab 加速度断点，以百分比表示的用于选择加速度值的阀位误差阈值，当阀位误差小于此值时使用低加速度以提高稳定性，降低超调，反之使用高加速度以提高响应速度。范围0.1-5 CtL子菜单 Bt 无扰切换功能开关，值为0n或off，当设为ON时若从任意状态转为自动，必须保证阀位与信号误差不大于5%，否则将显示“E-bt” PC 口令，激活后进入SETUP功能时必须输入正确的口令，为本参数输入任何三位数字都将成为新口令，输入000则取消口令功能 FS 安全
15、方式，当失去控制信号（CS小于2 .5mA）时采取的动作。IP：原位锁定，PL：移动到低位，PH：移动到高位，OFF：忽略，用于使用0-20mA情况。 Dt 动力组件类型，可选 b,c,d，每种后缀的1，2，3分别表示用该组件实现的高中低三种速度类型。,Obd 子菜单 R1 以设置行程的百分比表示的继电器1的动作阈值，当输出位置低于此值时，该继电器动作，范围0-100 R2 以设置行程的百分比表示的继电器2的动作阈值，当输出位置高于此值时，该继电器动作，范围0-100 SG 急放控制阈值，用以百分比表示的控制信号阈值，当控制信号高于此值时启动急放功能。范围20-100，适用于带有弹簧或蓄能器急
16、放功能的执行器。设为100则不会启动急放功能。 CPt子菜单 附加的高级控制选项 CPt 对某此特殊阀门采用的最小流量控制功能，必须先设置好PL和PH，对于线性流量系数执行器（FC=OFF），对应该点的控制信号为CScp1=SL+(SH-SL)*CP/100,SPd子菜单 为消除水锤效应而附加的双速功能子菜单 LS 低速度，以HS的百分比定义的低运行速度，范围为5%-100%,如果LS=HS（100%），则禁止该功能。 Sb 速度切换点，速度切换阈值，以设置行程的百分比表示，当阀位低于该值时，执行器以LS动作，否则按CAL及ACC菜单中参数动作。范围0-100，若设置为0，则始终以高速移动，若
17、设为100则始终以LS移动。 FCH流量特性子菜单 附加功能 FC 流量特性功能开关，设置为OFF则采用默认的线性流量系数，设为ON则打开流量特性修正功能。 C1-C9 以10%的控制信号间隔指示执行器的位置，C1对应10%控制信号，相邻两个控制点之间的阀位差必须大于设定行程的2.5%,将Cal、Ctl、Obd菜单下的参数按下表进行设定，其它参数默认。,弹性联轴节,有些情况下执行器与阀门间会装有一个弹性联轴节 它可以在阀门关闭时产生一个缓冲。 在全关位始终保持一定的向下的推力 在环境温度变化时保证关闭可靠 在阀门未全关闭时（如图）弹簧推力为执行器额定推力的80% 图中的过渡轴与夹板联接器并不是
18、必须的，某些规格可能没有。,弹性联轴节的调整,有过渡轴及夹板联连器型 用夹板联接器将门杆与输出轴夹紧。 进入参数设置模式，找到PL（或PH）参数 调整该参数直到指示销中心与联轴节中心刻线基本对正，确认该参数，调整完毕 如果直到执行器走到行程终点该销仍未抬起，则回调一段后解开夹板，将输出轴与门杆间隙拉大，然后重复步骤13。 调整好后销中心应尽可能对准中心线，允许有偏差但不要顶到上下两端。,预压缩联轴器（未到达 额定负载时的联轴器 行程终点位置时的）,弹性联轴节的调整,无过渡轴及夹板连接器型 将左上图红色圆圈中所示反馈单元保护罩拆下 将左下图中红色圆圈中传感器连杆中间的连杆固定螺钉旋松 将门杆端部
19、螺纹旋入弹性联轴节下端螺孔内 将旋松的连杆固定螺钉重新旋紧。 按前节所述方式调整全关位 如不理想，则将连杆固定再次旋松，调整门杆旋入深度， 重复第46步直到调整完毕。,第三部分,REXA执行器的故障诊断,错误代码,PCP能够对执行器的各种故障进行诊断。错误代码以两位字母表示在五位显示屏上，错误代码的前面显示“E-”字样。除了无反馈时错误显示代码为“E-Fb”外，出现其它错误时，显示屏将交替显示错误代码和执行器实际位置。当出现错误时，报警继电器将启动。,无反馈，E-Fb,反馈回路将执行器的位置信号传送给PCP，该信号应在4-20mA之间，其大小随着执行器的位置不同而变化。低于4mA的信号将被认为
20、出现故障，阀位反馈丢失。此时执行器将停止行进，报警继电器启动，显示屏显示“E-Fb”。出现这种错误的可能原因包括： 1阀位传感器（在本体上）损坏 2阀位反馈板（在本体上）损坏 3阀位反馈线路断线或接触不良 4阀位反馈线冷压端子压接不良 5PCP 板本身故障 当反馈信号在正常范围内时，E-Fb将自动清除。,停机，E-St,若执行器在到达目标位置之前停止行进，显示屏将显示“E-St”停机状态。自动纠正措施将启动电机5次，若仍存在故障，整个行进将停止，报警继电器动作，显示屏将交替显示“E-St”和执行器实际位置。可以通过“停机恢复”来清除执行器停机状态，即通过改变输入信号，使执行器沿着停机点相反的方
21、向行进。导致停机的潜在原因包括： 1液压系统漏油或卡涩（无其它故障代码显示） 2阀门卡涩（无其它故障代码显示） 3驱动器、电机或D 驱动器接口板S96924（仅D 型系列）故障导致 执行器无法完成工作（可能伴有E-dF 显示） 4 反馈电路故障（损坏或断线，可能伴有E-Fb 显示） 5 PCP 板、驱动器、电机间某一环节断线 6参数PL或PH设定值超出执行器的实际行程。 采用“停机恢复”，重新使电源上电，按下PCP复位键（位于左上角）或将执行器转至现场或设定模式等方法均可以可以清除E-St。,无控制信号E-CS,若设置了失效保护功能（CtL：FS=IP、PL或PH），当控制信号低于2.5mA，
22、将显示“E-CS”控制信号故障。执行器将行进至程序所规定的失效保护位置，报警继电器将动作，显示屏将交替显示E-CS和执行器实际位置。导致控制信号故障潜在的原因为： 1CS 信号丢失。 2相关端子接触不良。 3PCP 板本身有故障。 如果未设置失效保护功能（CtL：FS=OFF），“E-CS”将无意义，而且也不会被显示。 当控制信号在正常范围内时，E-CS将自动清除。,无扰动切换E-bt,无扰动切换（bt）提供一种当执行器切换到自动模式时避免扰动的方式。如果将无扰动切换设置成ON，当执行器从本地模式、设定模式转换到自动模式或执行器通电时，控制信号自动与执行器当前位置进行比较，若位置差值在当前位置
23、的5%之内，执行器将会自动响应控制信号，否则，执行器将保持当前位置，显示屏将交替显示E-bt和当前位置。 将执行器切换到本地模式（LOCAL），通过手动操作将执行器位置移动到控制信号位置的5%之内，或将控制信号位置调节到实际位置的5%以内，即可将执行器恢复控制。 当控制信号和执行器位置偏差在5%之内，E-bt将自动清除。,驱动故障E-dF,C和D动力组件的电机驱动器均有一个故障报警输出信号和就地报警指示。其中C型驱动器为一组指示灯指示其工作状态，如右上图；D型驱动器为一位红色LED数码管。PCP能监测到驱动故障信号，并给驱动器发出复位命令，若清除故障失败，报警继电器将动作，显示屏将交替显示“E
24、-dF”和执行器实际位置。 当驱动器故障信号消失时，E-dF将自动清除。,C型控制箱,C型驱动器,C型驱动器报警表,D型伺服驱动器报警,双动力组件执行器（2C或2D）,一路驱动器故障不会终止执行器动作。显示屏将显示“E-dF”，报警继电器将动作，但是执行器仍按单动力组件方式运行。不过，运行进速度减半。 驱动器故障潜在的原因为：电机连线短路、驱动器内部电源故障、输入电压低、无电源。,运行方向错误E-dr,如果执行器行进方向与PCP要求的方向相反，将显示“E-dr”方向错误代码。此时执行器行进将停止，报警继电器将动作，显示屏将交替显示E-dr和执行器实际位置。运行方向相反的潜在原因为： 1参数标定
25、错误。 2阀位传感器连杆松动。 3阀位反馈线接触不良。 4电机线可能存在短路现象。 5伺服电机解算器电缆可能存在接触不良现象。采用给电源重新上电、按下PCP复位键（位于左上角）或者将执行器转至现场或设定模式的方式可以清除E-dr信号。,三输出电源问题E-PS,当电源恢复到正常范围时，E-PS将被清除。 位于主板上三输出电源（+5VDC、+15VDC、-15VDC）保障了PCP及反馈回路的正常运行。当+5VDC电源通电时，PCP能够自动监测+15VDC和-15VDC输出。如果检测到两个输出中的任一个的绝对值降低1.5VDC，执行器将停止运行，报警继电器将动作，显示屏将显示E-PS。此问题潜在的原
26、因是： 1电源板有故障 215VDC 电源线路断线或接触不良 3PCP 板本身有故障 4其它使用该电源的设备（如D 驱动器接口板S96924 或阀位反馈电路故障导致该电源被拉低。 当电源恢复到正常范围时，E-PS将被清除。,第四部分,REXA执行器的日常维护,REXA执行器的日常维护,无蓄能器和外置蓄油器的执行器应定期检查动力头上的红色圆柱伸出的长度，正常情况应露出红色圆柱上的环形线，如果外露长度小于6mm(1/4”)，应用注油枪从动力头的加油嘴向动力头加油，加油之前应先将注油枪中的气体排干净。 定期检查执行器是否有漏油的状况。 控制箱和变压器箱一定要密闭，门扣均匀拧紧，以防雨水和潮气进入，损坏电气元件。 定期检查设备的锈蚀情况，进行防锈处理。,注油枪,用注油枪注油,Any question?,谢谢！,人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。,
