1 概 述
DKJ型角行程电动执行机构是DDZ-Ⅱ型电动单元组合仪表中的执行单元之一。它以 交流电源为动力，当与伺服放大器配合使用时，接受统一的标准信号0～10mA dc，将此信号转变成与其对应的转角位移，操纵风门挡板、蝶阀、球阀等调节机构，完成过程控制系统的自动调节任务；当与相应的操作器配合使用时，可实现远方手动操作去控制调节机构。它可广泛用于电力、冶金、石油、化工、轻工、纺织、食品、医药等生产过程调节控制系统中。
2 型号、规格
常用产品的型号与规格
表一 型 号 DKJ-210 DKJ-310 DKJ-410 DKJ-510 DKJ-610 DKJ-710 输出轴转矩 （N．m） 100 250 600 1600 4000 6000 重 量 额定电压、电流 （kg） （V/A） 31 48 86 145 250 400 220/0.5 220/0.65 220/1.5 220/2.5 380/2.4 220/8.0 分相电容容量 （μF） 4 5 10 18∽20 72 三相交 流电源 单相交流电源 双电机驱动 备 注 单相交 流电源 注：DKJ-610及DKJ-710另有单独使用说明书。
3 主要技术指标(带伺服放大器)
3．1 输入信号 0～10mA dc; 3．2 反馈信号 0～10mA dc; 3．3 基本误差限 ±2.5％ ； 3．4 死区 不大于3％ ； 3．5 回差 不大于1.5％ ；
3．6 输出轴额定行程 90°（转角） ； 3．7 输出轴额定转矩 见表一 ； 3．8 额定行程时间 25±5S ； 3．9 间隙角 不大于1°； 3．10 工作电源
a．额定电压 220V ； b．额定频率 50Hz ； c．额定电流 见表一 ； 3．11 使用环境
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a．温度 执行机构 -10℃∽+55℃、伺服放大器 0∽+50℃ ； b．相对湿度 执行机构不大于95％、伺服放大器 10％∽70％ ； c．周围空气中不含腐蚀性气体。
4 工作原理与结构
DKJ型电动执行机构是一个以二相交流伺服电动机为动力装置的位置伺服机构，其系统框图如图1所示。
FC ― 伺服放大器 DFD ― 电动操作器 ZJ ― 执行机构 SM ― 交流伺服电机 WF ― 位置发送器 J ― 减速器
图 1 电动执行机构系统框图
来自调节系统（调节器或计算机）的输入信号Ii与电动执行机构的位置反馈信号If经伺服放大器比较放大，当Ii-If之差值超过死区ε时，电机被接通电源，以恒速旋转，经减速器输出角位移θ，同时，由位置发送器反馈一个与θ成正比例的位置反馈信号至伺服放大器，由于Ii是不变的，因此，Ii-If之差值将减小，当此差值小于ε时，电动机电源被切断而停止转动，执行机构的输出轴即稳定在一定位置上，系统处于平衡状态。输入信号增大，则ε为正极性，伺服放大器控制电机正转，反之，ε为负极性，伺服放大器控制电机反转，执行机构的输出轴总是朝着ε减小的方向转动的。
DFD型电动操作器的作用是实现对执行机构的远方手动操作及手动工况与自动工况间的无扰动切换。
电动执行机构系统各组成部分的原理简述如下。 4．1 伺服放大器（FC）
伺服放大器由前置级磁放大器、触发器、主回路和电源四部分组成，其具体工作原理和结构请参阅该产品单独的使用说明书。 4．2 执行机构（ZJ）
执行机构部分主要包括二相伺服电动机，减速器和位置发送器。其外形见图2，电气原理和外部控制原理见图3。
4.2.1二相伺服电动机内部装有杠杆式制动机构或电磁式制动机构，能保证电机断电时迅速地制动，以减少执行机构输出轴的惯性惰走。我公司改进设计的伺服电动机均采用电磁式制动机构，其制动性能比传统的杠杆式制动机构有较大提高。
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电磁式制动机构的结构和工作原理是这样的：在伺服电机的一端装有电磁线圈和制动盘，平时，制动盘依靠弹簧推力压住固定于转子上的摩擦片，当电机通电时，电磁线 圈同时得电吸引制动盘往后移动而使制动盘与摩擦片分离，电机以额定转速旋转。断电 时，作用在制动盘上的电磁吸力消失，制动盘即压住转子上的摩擦片使电机迅速制动， 电机后端盖上装有旋钮，将旋钮拨到“手动”位置时，可使制动盘与摩擦片脱离，拉出 减速器手轮，可以进行就地操作，将旋钮拨到“电动”位置，制动盘即压住摩擦片，保证电机断电时可靠地制动。
图2 电动执行机构外形示意图
图3 DKJ电气控制原理图
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4.2.2 减速器采用一级平齿轮和行星机构相混合的机械传动结构，输出转矩分为六个基 本规格，其机械传动示意见图4和图5。
图4 机械传动示意图（250N.m以下）
图5 机械传动示意图（600N.m以上）
行星传动机构具有体积小、速比大、承载力大、效率高等特点。基本部件由内齿轮、摆轮、偏心轴、联轴器组成的K-H-V行星结构，当偏心轴转动使摆轮产生周转，利用内轮和摆轮的齿数差来达到减速器传动的目的.
为了把输出轴在90°的转角范围内，以保证不损坏调节机构和有关零件，在机座上装有二块止档起机械限位作用。
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减速器箱体上装有手动部件，用于就地手动操作。操作时只要将手轮拉出摇动即可，就地手动操作结束后，一定要将手轮推进。减速器的出轴另一端装有盘簧和凸轮，凸轮借助盘簧的压力和出轴一起转动，用以带动位置发送器的传感元件动作。凸轮上有限位槽，用机座上的限位销来其转角。
4.2.3 位置发送器包括差动变压器、电源变压器及电路板。差动变压器的结构是一组对称的线圈，初级线圈位于两个相同的次级线圈之间，由稳定的交流电压激磁。次级线圈反向串联，其感应电压的差值作为输出，输出电压的大小由线圈中铁芯轴向位移所决定。差动变压器的交流输出电压经R32、C34滤去高次谐波，再通过D31-34桥式全波整流，C31滤波后接负载。为保证在整个行程范围内有良好的线性，用一恒定的直流电压进行零点补偿。线路中用热敏电阻RT（阻值随温度作灵敏变化的电路元件）作温度补偿。差动变压器的激磁用铁磁谐振式交流稳压电源供电。位置发送器输出回路有电位器3R可进行满刻度调整。（参见附图一）
位置发送器与减速器的联接和调整是通过调整螺钉，调节推杆位置和凸轮及盘簧来实现的。减速器输出轴旋转时，依靠盘簧紧压在凸轮上的摩擦力，带动凸轮随出轴一起旋转。凸轮的旋转使压在凸轮端面上的差动变压器推杆产生轴向位移，从而改变铁芯在 差动变压器线圈中的位置，达到改变位置发送器输出电流大小的目的。凸轮的端面是等 距离上升的螺旋线，输出轴每转动一个单位角度，凸轮端面的上升量是相等的，因此， 铁芯的轴向位移是线性的，这就保证了输出轴的转角从0～90°变化时，差动变压器的铁芯在线圈中移动8mm，对应的位置反馈的输出电流为0～10mA，转角和输出电流呈线性关系。推杆上的弹簧是为了消除凸轮端面与推杆之间的间隙。密封套是为了防止减速器中的油进入位置发送器，为保证差动变压器的铁芯可靠地工作在凸轮的端面上，以及考虑到输出轴初始零位可调整在任何转角位置上，凸轮上有一个腰形限位槽（弧度约 100°左右），在其临近的箱壳上装有限位销子，通过调整可使凸轮旋转90°时，限位销子碰不到腰形槽的两端。这时凸轮和输出轴没有相对位移，预先调整好的输出轴零位可以保证不变。如果凸轮旋转角度超过100°时，限位销与凸轮上的腰形槽的一端相碰，此时输出轴再继续转动时，凸轮与盘簧“打滑”凸轮和输出轴产生相对位移，借此来改变输出轴的初始零位，以满足现场的要求。位置发送器上有紧定螺钉，松开紧定螺钉，可以调整差动变压器线圈和铁芯的相对位置，以实现顺时针旋转或逆时针旋转的输出轴零位调整及满刻度的调整。
位置发送器可以调整为以下二种工作状态：
1. 输出轴按顺时针方向旋转0～90°转角，位置发送器的输出电流对应为0～10mA。 （电动执行机构出厂时，一般调整为此种工作状态）
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图6 差动变压器铁芯和凸轮的正确工作位置示意图
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2. 输出轴按逆时针方向旋转0～90°转角，位置发送器的输出电流对应为0～10mA。 对于第一种工作状态，铁芯、线圈和凸轮间的正确工作位置如图6（一）所示:此时位置发送器输出零位是当铁芯和凸轮的高端相接触，铁芯中线aa位于线圈中线bb的左边（甲），输出轴旋转90°凸轮由高端变为低端，铁芯相应地在线圈中间由右向左移动8mm，对应输出电流为10mA（乙）如曲线一 位置发送器特性曲线所示。
第二种工作状态，铁芯、线圈和凸轮间的正确工作位置如图6（二）所示：此时位置发送器输出零位是当铁芯和凸轮的低端相接触，铁芯中线aa位于线圈中线bb的右边（丙），输出轴旋转90°凸轮由低端变为高端，铁芯相应地在线圈中间由左向右移动8mm，对应输出电流为10mA（丁）。
由于线路中采用一个恒定的直流进行零点补偿，使位置发送器输出为零时，铁芯在线圈中可以有二个位置，如图6（甲）、（丙）所示，调整时应根据出轴旋转的方向，选择真正的零点，消除“假零点”。
5 电动执行机构的检查和校验
电动执行机构各组成部分出厂前都经过精心调整和严格测试，但为了保证正常运行， 用户在使用前仍需按如下步骤进行检查和校验。 5.1伺服放大器的检查
按伺服放大器使用说明书规定的方法进行。 5.2执行机构的检查
若有条件，可采用专用调试仪器检查（如本公司配套生产的ZJJ-2E电动执行机构 调试仪），也可以自行接线检查。 方法是：
a.按图7接线图接线；
图7 执行机构校验接线图
b.合上电源开关S1，将电机旋钮拨在“手动”位置，摇动手轮，使输出轴转到出厂时调整好的零位，电流表P的指示应为0mA；
c.摇动手轮，使输出轴顺时针旋转90°，电流表指示应相应地变化为10mA，转角和位置发送器的输出电流应符合曲线二 执行机构特性曲线；
d.操作按钮S3，输出轴应顺时针旋转，操作按钮S2，输出轴应逆时针旋转，同时，位置发送器电流应能和转角对应。 5.3电动执行机构系统检查
5.3.1 将伺服放大器、执行机构和操作器按电气安装接线图接线。（参见附图二） 5.3.2 将操作器切换开关放在“手动”位置上，接通电源，向“开”方向拨动操作开 关，执行机构的输出轴转角顺时针方向增大，同时，操作器上的阀位开度表指针从0％向100％变化，反之，则向相反方向变化。
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5.3.3 在伺服放大器的1、2端输入5％左右电流信号（极性为“1”正“2”负）。手动操作执行机构的输出轴至中间位置，然后，将操作器开关拨至自动位置。这时，输出轴即自动向零位方向旋转，并能自动平衡而停止，改变输入信号大小，输出轴应能相应转动。
6 电动执行机构的安装和接线
伺服放大器应安装在温度为0∽50℃，相对湿度为10％∽70％，且周围无腐蚀性气体的环境中，伺服放大器的外形和安装尺寸请参阅该产品说明书。
执行机构应安装在温度为-10℃∽+55℃，相对湿度不大于95％且周围无腐蚀性气体的环境中，根据现场条件，可将执行机构安装在水泥或金属骨架的基座上，用地脚螺 钉紧固。安装时应考虑到手动操作及维修拆装的方便。执行机构的输出轴与调节机构的 联接，可通过连杆及专用连接头，限位止挡块应在输出轴的有效范围内紧固、不可松动。 执行机构的外形及安装尺寸如图8及表二所示。
图8 执行机构外形及安装尺寸
图9 接线端子排列图
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表二 型 号 DKJ-210 DKJ-310 DKJ-410 DKJ-510 A 220 260 320 390 B 245 300 365 424 C 130 100 130 180 D 158 130 162 212 E 86 115 142 121 F 35 50 60 80 G 100 120 150 170 H1 270 307 380 440 H2 233 260 322 379 H3 128 135 170 196 H4 20 20 30 35 L 360 445 565 0 1 12 13 14 14 2 25 35 40 58 3 14 厚15 16 厚21 18 厚23 20 厚25 键 8×7 10×8 12×8 18×11 执行机构接线端子排列如图9所示。 电动执行机构外壳必须可靠接地。 位置反馈信号线应单独屏蔽。
7 电动执行机构的调整
电动执行机构出厂前都已经过调整，若无特殊使用要求并经检查校验未发现异常情况，一般不需要重新调整。当需要重新调整时，可按下述方式进行调整。 7.1 正作用工作状态输出轴零位的选定 a. 松开止挡块螺母；
b. 操作执行机构，使输出轴逆时针转动一周后继续转动到超过所需零位约 3～5°,再慢慢退回到零位，同时观察输出信号应开始变化； c. 紧固下限止挡块。 7.2 位置反馈信号的调整
当位置反馈信号不符合要求时，可打开位置发送器罩壳，调整位置反馈信号。 7.2.1 正作用工作状态位置反馈信号的调整 a. 执行机构输出轴处于零位；
b. 松开二只紧定螺钉；(参见图10)
图10 位置发送器结构示意图
c. 调整差动变压器尾部的调整螺钉，使差动变压器筒体产生轴向移动，并观察电流表指示，使输出电流为0mA（注意：应排除假零点）； d. 紧固紧定螺钉；
e. 操作执行机构，使输出轴顺时针转动90°（额定行程）；
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f. 调整调满度电位器，使输出电流为10mA，再旋紧该电位器上的锁紧螺母。 7.2.2 反作用工作状态位置反馈信号的调整
a. 输出轴处于正作用工作状态的全行程位置，此时，输出信号为10mA； b. 松开紧定螺钉；
c. 调整差动变压器尾部的调整螺钉，使差动变压器筒体向里移动，至输出电流为0mA（注意：应排除假零点）； d. 紧固紧定螺钉；
e. 操作执行机构，使输出轴逆时针转动90°（额定行程）；
f. 调整调满度电位器，使输出电流为10mA，再旋紧该电位器上的锁紧螺母。 g. 再将电机“正”、“反”端子接线对调。
8 电动执行机构的使用和维护
8．1 电动执行机构使用前应按本说明书规定的方法进行检查、校验和调试。
8．2 我公司生产的电动执行机构出厂时，减速器内已加注二硫化钼润滑脂，用户首次 使用时可以不加注润滑油。
8．3 电动执行机构投入运行前应检查现场的电源电压是否与规定的相符，同时按规定 的电气安装接线图检查所有接线是否正确、可靠。 8．4 输出轴与调节机构所有连杆、杠杆接合处不可有松动，以保证有良好的调节效果。 8．5 执行机构就地手操时，应将电动机上的旋钮拨在“手动”位置，拉出手轮摇动， 操作完毕，应将旋钮拨向“电动”位置，并把手轮推进。请注意，就地手操时，只能在断电情况下操作。
8．6 执行机构输出轴力矩应与调节机构力矩相适应。
8．7 电动执行机构各组成部分应根据现场使用条件，定期检查和调整，减速器应定期 清洗并加注合适的润滑油，推荐在减速器的齿轮上涂刷或喷涂二流化钼润滑脂。
9 订货须知
9．1 电动执行机构出厂时，均调整于正作用工作状态，若用户需要反作用工作状态， 可自行调整，也可在订货时注明。
9．2 为方便用户，电动操作器，伺服放大器和执行机构，均可单独订货。 9．3 用户若有特殊要求，可按协议定制。
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