ROTORK電動執行器根據其特點和使用范圍，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AQ系列的執行器用于蝶閥控制。本文主要介紹IQ及IQM系列執行器的基本知識和故障情況。

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

　　ROTORK執行器根據其特點和使用范圍，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AQ系列的執行器用于蝶閥控制。本文主要介紹IQ及IQM系列執行器的基本知識和故障情況。

1、IQ及IQM執行器基本情況

1.1、控制回路

　　(1)ROTORK閥門執行器可以進行遠端狀態監視和操作。對于IQ系列，執行器帶有4副狀態開關反饋輸出供遠端控制系統(如DCS等)監視。

　　另外還有1副執行器故障狀態開關可用于遠程報警，故障狀態開關觸發由執行器自身智能故障診斷功能完成，該功能能對執行器動力電源缺相、備用電池故障、力矩開關動作以及電機、軸承超溫等進行監視。部分故障還屏蔽執行器開關操作以保護執行器。執行器開關可以由遠端控制系統發布開關量信號或脈沖信號命令進行驅動。執行機構自身也帶有開關按鈕可完成就地開關操作。另外執行器還帶有就地/遙控雙向選擇開關，其中任一方式選擇將屏蔽另一方式的操作。執行器電機為三相、380V交流供電，執行器的電源模塊具有自動相序調整功能，因此不會出現電機反轉的現象。執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執行器還帶有后備電池，用于執行器在失電情況下保證其卡件內存儲的組態信息不丟失。信號反饋回路供電既可用執行器內部供電，也可由遠端控制系統供電。

　　兩者間選擇是通過其內部接線來實現。閥門操作方式可根據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不走旁路，由ROTORK執行器和氣動控制閥共同完成對介質參數的控制，ROTORK執行器彌補氣動控制閥容易內漏的不足。

　　此時，ROTORK執行器因不參與調節作用，所以采用自保持方式。當該回路故障情況下，可由旁路系統進行調節，根據實際需要調節旁路系統中ROTORK執行器的開度。ROTORK執行器采用點動方式時其組件跟ROTORK執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量狀態反饋。這2種控制方式的選擇可通過對執行器功能設定來實現。

　　(2)IQM型執行器的控制回路基本與IQ型相同，其最大區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需要選擇電壓或電流信號，信號范圍也可供選擇。執行器根據控制信號與反饋信號偏差進行閉環調節。功能類似氣動調節閥門。

1.2、ROTORK執行器控制功能設定

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

　　ROTORK執行器控制功能設定分為2部分，即一級功能設定和二級功能設定。其中一級功能設定內容有：閥門運行方向設定、開關力矩設定及開關限位設定。二級功能設定內容有：4副狀態反饋開關設定、信號類型、信號范圍、低值高值設定、死區、延時設定、安全模式設定等。

　　ROTORK執行器在出廠時已經進行標準默認設定，所以不需要對所有的設定項進行設定。在設定閥門力矩時，應根據實際情況盡量設小一點，這樣可以減少當閥閥卡澀等異常情況下對執行器的傷害。對IQM系列執行器的設定時控制方式必須選者點動方式，另外還應根據實際情況設定適當的靈敏度和延時。這兩項設定值對大會影響調節性能，過小會使馬達頻繁起停，線圈發熱，由馬達熱敏開關動作而遮斷執行器進行調節。

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

1.3、ROTORK執行器故障自診斷功能

　　ROTORK執行器帶有故障自診斷功能，診斷結果在其顯示窗口上顯示報警。其報警內容有：閥門報警，控制報警、執行機構報警及備用電池故障報警等。當執行器力矩動作時將出現閥門報警，這種情況通常由于閥門卡澀、限位設定不當或閥位記數裝置故障以及執行器傳動裝置卡澀等原因造成。控制報警是在ESD或互鎖功能或狀態控制允許情況下由遠程控制系統激活。產生執行機構報警的可能為馬達熱敏開關動作、電源故障以及執行器內部控制系統故障等。對于電池故障報警，有一點值得注意，就是執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，通過對執行器的限位等重新設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消除。出現這種現象也是因為執行器檢測電池的周期造成的。

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

2、ROTORK執行器的組成

　　ROTORK執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動，由馬達、傳動機構等組成。

2.1、控制部分

　　ROTORK執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、電源卡和記數卡。

　　就地控制卡用于接收ROTORK執行器的遙控/就地控制選擇開關和就地開、關、停命令這5個開關量信號，結構比較簡單。執行器幫助菜單里有這5個開關量的狀態指示，用這些指示跟選擇開關的實際位置對照一下就能判別該卡件的好壞。

　　ROTORK執行器的主卡是其控制中心，帶有狀態顯示窗口和非易失內存。備用電池是主卡的備用電源。主卡主要完成：監視和測試執行器其他部件進行故障診斷;報警及狀態顯示;與設定器進行通訊;保存功能設定;接收外部控制命令，按功能設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、無法進行功能設定和不能查看執行器狀態指示這3個現象。

　　ROTORK執行器比例反饋卡用于執行器模擬量反饋和模擬量控制，該卡安裝在主卡的背面，不是所有的執行器都帶有比例反饋卡，只有ROTORK IQ系列執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象就是：(1)模擬量反饋信號與開關量反饋不一致，如執行器關位置開關動作，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，執行器有震蕩現象。

　　在根據上面現象確定卡件故障前，先應檢查設定是否正確，設定不正確也會產生上面現象。另外，還應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節器供調節反饋輸出，但ROTORK廠商不建議這么做。

　　ROTORK執行器斷電器卡用于執行器開關量狀態輸出，該卡上有8個斷電器，分別用于8個狀態量輸出。這8個狀態量分別命名為S1-S8，每個開關都可根據需要選擇輸出內容，包括關限位、開限位、開/關力矩動作、就地停、各類報警、執行器狀態等共29項。每個選項還有相關值和常開、常閉設定供設定。一般情況下，其出廠設置為：S1、S5：關限位(常開觸點);S2、S6：開限位(常閉觸點);S3、S7：關限位(常閉觸點);S4、S8：開限位(常閉觸點)。其中，S1-S4輸出至執行器接線盒用于遠程反饋。S5-S8用于執行器就地指示燈顯示。

　　ROTORK執行器電源卡是執行器的電源部分，它按電壓等級可分為2部分，其高壓部分提供執行器電機三相380V電源，執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整裝置，即前面提到的相序自動調整功能。電源卡的低壓部分提供執行器卡件、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執行器記數卡完成執行器的行程檢測。其工作原理比較簡單，執行器開關閥門時，由執行器的主軸通過執行器行程記數驅動裝置帶動執行器行程記數驅動裝置的磁鐵轉動，記數卡的微動開關在磁鐵極性變化作用下斷開、閉合。這樣，通過記數卡執行器的行程轉換成脈沖信號反饋給主板。ROTORK執行器記數卡故障率較高，該卡故障時十分明顯的現象就是實際閥門位置跟執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漂動。

2.2、機械部分

　　ROTORK執行器機械部分大致可分為手動/電動切換裝置、執行器行程記數驅動裝置，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，執行器行程記數驅動裝置中的傳動齒輪因記數卡安裝不正確也發生過幾次磨損故障。電機及動力傳動齒輪因有熱敏開關保護，基本未發生故障。

　　對機械部分解體檢修時必須按下列順序：

　　(1)拆下執行器跟閥門的固定螺絲，往上抬高執行器卸下執行器。

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

　　(3)放光潤滑油。

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

　　(5)拆下執行器電機，逆時針轉動電機驅動軸取出該軸。(注意在拆執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閥門的手輪處安全取出。

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

　　執行器裝復時按拆卸的順序倒過來就行。在安裝電機時，電機鐵芯外側軸上有一個彈簧，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。所以除了安裝時應特別注意外，裝復后上電前應檢查電機的絕緣。

3、ROTORK執行器典型故障舉例

　　以本廠燃機的輔助蒸汽上新配置的IQM系列執行器為例：執行器新安裝后根據現場使用要求需要對其進行初次設定。作為蒸汽壓力調節閥要求為限位開、關，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。

　　我們對上面初次設定好的執行器進行試操作發現：1)閥門開關中途有卡澀現象，并出現力矩動作的報警圖案;2)在沒有改變輸入信號情況下執行器電機動作頻繁，使閥門一直處于小范圍內開、關。對于1)點，我們根據判斷認為有兩個可能：閥芯卡或力矩限制太小，而手動開關閥門都比較順利，就排除了閥芯卡的可能，所以我們調大了執行器的力矩限制，改變B)點的設定為70%后，閥門運行正常。對于2)的故障現象，我們試著增大靈敏度和延時的設定，直到靈敏度設到6%，才有所改觀，但這已是不正常現象了。按照一般經驗，靈敏度設定2%和延時5s是足夠的，6%如此大的死區將影響調節閥對輔助蒸汽壓力的調節。在確認執行器及接線回路都正確后，我們發現是執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動電源)，此220V電源干擾了執行器的輸入輸出信號。拆除后，恢復執行器靈敏度和延時的設定，閥門動作正常。

　　在維護執行器時我們感覺比較麻煩的是執行器的機械部分出現故障。如下例：給水調節旁路閥執行器計數不準，驅動軸時轉時不轉，在排除

　　計數板、主板問題后，我們認為是執行器的計數驅動齒輪有問題，需要拆開執行器檢查。因為主軸和驅動軸卡住，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動軸。檢查驅動齒輪，發現：(1)輪的部分齒已經被磨損，影響了與計數從動齒輪的吻合而打滑;(2)驅動齒輪與主軸定位處磨損，產生空隙。

　　要防此類故障的產生，在安裝計數板時，就要特別注意安裝時，與計數磁鐵的位置，不能有摩擦產生。

4、引起ROTORK執行器故障的重要因素和日常維護

　　本廠使用的ROTORK執行器故障較多的都集中在給水調節系統和除氧器水位調節系統中的閥門上，這幾處執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，這幾處執行器卡件的使用周期較短也可能跟振動有較大關系。

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

　　我們對其功能和結構有了比較深的認識。在環境等條件合適的情況下，ROTORK執行器具有不錯的穩定性和可靠性。而對于在條件比較惡劣或動作很頻繁的 執行器我們就需要加強其日常維護，以確保機組的穩定運行。