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摘要：自Rotork成立60年以来，其产品已在世界各地的石油、天然气、电力、水利和污水处理行业有着广泛应用。作为电动执行器技术行业的领导者，Rotork执行器在发电厂使用极为普遍。对于这款执行器，国内还没有对其进行硬件解析的文章，鉴于此，用图标法的形式对其板件一一进行解析，同时对其故障和维护做出必要指导。
关键词：主板;电源板;消缺改进;优化;调整
0 引言
本次解析采用应用较多的二代产品，型号：IQ2系列IQ25+
FOLOMATIC F14 A;S/N：CX48780402;W/D：3010-000-0。
1 板件解析
1.1 主板
执行器主板是核心电子部件，含有微控制器、存储器、继电器、显示器、通信元件、插件等，是整个执行器的大脑，是人和执行器通信的桥梁。人给执行器发各种指令时，指令传到主板，主板上有中央处理器（CPU），可以进行各种AD和DA转换，处理各种来自于内部和外部的各项指令，然后让执行器执行相应的动作，完成所要完成的各项任务。内部指令是执行器内部发给CPU的指令，有温度跳断、开到位、关到位、力矩跳断等。外部指令也就是外部给执行器发送控制信号，主要是通过键盘板和模拟量输入端以及遥控器等给主板发送信号。主板上有个液晶屏，液晶屏上显示阀门开度和力矩，主板上提供了4个无源连接点，可以根据客户的需要组态控制。双屏控制板如图1所示。
1.2 模拟量处理的FOLOMATIC板件
电动调节型执行器多了一块FOLOMATIC板件，用于处理4～20 mA信号，实现连续调节。FOLOMATIC板件如圖2所示。
1.3 反馈部件霍尔板
执行器反馈部分采用霍尔元件，执行器就是通过霍尔板来测量阀位的。霍尔板是利用霍尔磁效应原理，把执行器中心转筒的旋转位移转换成电信号，然后传给主板，主板把霍尔板传过来的信号换算成阀位保存并显示出来。霍尔板如图3所示。
1.4 电源组件
电源板提供电源，把380 V（220 V）电源经过变压器变成所需的12 V、24 V、120 V，再经过整流、滤波将这些电源提供给主板和其他一些控制电源。电源板上的接触器用于电机正反向换相，接触器通过调换电源相序给电机换相。
1.5 旋钮板
通过旋钮板可以对执行器进行开、关、停等操作，并且可以通过旋钮板来选择执行器的远程或就地状态。旋钮板上有6个充满稀有气体的干簧管，通过执行器旋钮上的磁铁给干簧管发信号，然后传给主板，主板让执行器去执行指令，这样就达到了非侵入式控制的目的。
2 故障维护
2.1 主板问题
主板是整个执行器的控制核心，很多问题都有可能是主板损坏引起的，下面就列举几种常见的由于主板原因引起的故障及解决方法。
2.1.1 阀位反馈不准确或跳变
引起阀位反馈不准确的原因是DCS系统的模拟量输入、输出两路地线是公共的，主板上模拟量输入、输出两路地线是分开的，如果主板和DCS系统不兼容，会导致主板上反馈部分的电路损坏，故障有时表现为阀位反馈太小，有时表现为很大。由于此电路集成在主板上，故出现了此故障后只能更换主板，但更换了主板后就不能再直接与用户的DCS系统连接了，要在执行器模拟量的输入或输出端加装一个信号隔离器才可以正常工作。
2.1.2 执行器振荡
执行器振荡表现为外部DCS输入一个模拟量，想让阀门到达某个位置，但执行器实际上达不到精确位置，于是在那个位置上下不停地动，也就是产生振荡。如果是DCS信号源波动造成振荡则必须对DCS系统参数进行整定，消除信号的不稳定。如果排除DCS原因，则可以把死区增大，不让执行器振荡，但这时执行器的控制精度会变低。如果以上方法都不能解决问题，则必须在执行器的输出速度和减速箱（如果有减速箱）的减速比上做出改变，过小的减速比和较快的输出速度会造成执行器振荡。
2.1.3 电机失速故障
电机失速是一个很严重的故障，原因很多，CPU在接到指令后等不到正确的位置便视为电机失速，主板故障也会报该故障。
2.2 电源板故障
2.2.1 无法提供电源给主板
主板液晶屏上的背景灯不亮，主板背景灯的电源是从电源板直接引入的，背景灯不亮说明电源板有故障，同样其他要用到电源的地方也有可能没电。排除插件故障后，这种情况一般就是电源板上的变压器损坏、保险丝熔断造成的。由于更换变压器很不方便，故出现此故障最好更换整块电源板。
2.2.2 接触器单边吸合
接触器单边吸合会导致执行器只可以单方向动作，要么开方向可以，要么关方向可以，主板上会显示阀门报警。通过万用表测量C1、C2、CC之间电压即可判断故障出在接触器前还是接触器后，如果没有动作电压，则问题出在主板或控制操作侧;如果有电压接触器不动作，则接触器故障，需要更换。
2.3 旋钮板故障
2.3.1 远程、停止、就地不能切换
键盘板的工作原理是执行器旋钮上的磁铁给板上干簧管信号，让干簧管吸合，然后通过键盘线传给主板处理。如果干簧管破损，里面的稀有气体泄漏出来，时间久了以后，干簧管的金属片就吸合不牢或不吸合，这样信号就不能产生，不能传给主板。远程、停止、就地不能切换说明键盘板上的远程、停止、就地三个干簧管已经有破损。处理此故障原则是更换两个干簧管即可（注：此故障要保证旋钮上的磁铁完好）。 2.3.2 就地开关失效
同以上说明，开和关的干簧管破损，故开关失效。
2.4 霍尔板故障
2.4.1 阀位不走或阀位上下跳动
霍尔板利用霍尔的磁铁感应发出脉冲然后传给主板处理，出现阀位不走或是阀位上下跳动是因为霍尔板上的霍尔元件灵敏度不够或是损坏，磁铁经过时无法正确给出脉冲，导致主板接收不到阀位信号，或接收的信号不正确，导致阀位跳动或不走（注：此故障要确保主板完好）。
2.4.2 不能触发
不能触发是指当没有电源供电由电池供电时，CPU处于休眠状态，如果要动阀位，就必须给CPU一个触发信号，让CPU写下移动的阀位，如果CPU没有触发，存贮器将无法存贮新的阀位值，这将导致控制出现问题。霍尔板上有个干簧管，执行器输出轴有转动时带动霍尔板里面的磁铁转动，当磁铁经过干簧管时让干簧管吸合给CPU一个触发信号，不能触发说明霍尔板上的干簧管破损，只能更换霍尔板来解决此故障（注：此故障要确保主板完好）。
2.5 压力盘故障
2.5.1 力矩过大
压力盘是利用盘的微小变形传给应变片，应变片把这微小的变形转换为电信号传给主板来计算执行器输出轴受到的扭矩。力矩过大是因为应变片可能失效，传到主板的信号变大，解决此故障只能更换压力盘（注：此故障要确保主板完好）。
2.5.2 力矩无变化
同以上道理，力矩无变化是由于应变片贴到压力盘上不牢，导致压力盘的变形没有传递到应变片上，所以当执行器输出轴受到力却传不到主板上时，力矩当然也就无变化了。要解决此故障还是需要更换压力盘（注：此故障要确保主板完好）。
2.6 传动故障
传动齿轮、轴套、键等故障。当发现电机在空转而输出轴不动或间断性动作，说明输出轴的传动齿轮磨坏;当发现输出轴在动而阀门或挡板不动作，可能是执行器与阀门挡板间的传动键损坏。
2.7 漏油问题
骨架油封是密封执行器内部润滑油的关键部件，在电机轴承上有骨架油封，此处漏油会将油泄漏到电机线圈上;输出轴上有骨架油封，此处漏油会将油泄漏到阀门上，有发生火灾的危险;在侧装手轮上也有骨架油封，此处漏油会将油泄漏到手轮处。输出轴底部油进入蜗轮蜗杆箱内，通过位置传动杆油封进入电子舱内。蜗轮蜗杆箱体内润滑油正压向外，经骨架油封密封溢出上行，漂进电子单元内，至壳边缘降温凝结成油。
普通油封一旦受高温蒸烤，密封件破坏导致漏油，普通材质是丁腈橡胶，高温材质是氟橡胶，更换油封工作量较大，特别是输出轴底部油封，需要将整个传动齿轮全部解体才能更换。
3 结语
本文针对Rotork板件进行了解析，对各信号线进行了说明，有利于更深入地了解整个电动执行器，使相关人员在使用和维修执行器时能够有清晰的思路，可以快速定位故障点。同时，还分析了Rotork板件常见的故障及其判断、修理思路，希望对同行有所幫助。
收稿日期：2021-07-20
作者简介：徐明东（1970—），男，湖北武汉人，工程师，技师，研究方向：热力过程自动化。
关键词：主板;电源板;消缺改进;优化;调整
0 引言
本次解析采用应用较多的二代产品，型号：IQ2系列IQ25+
FOLOMATIC F14 A;S/N：CX48780402;W/D：3010-000-0。
1 板件解析
1.1 主板
执行器主板是核心电子部件，含有微控制器、存储器、继电器、显示器、通信元件、插件等，是整个执行器的大脑，是人和执行器通信的桥梁。人给执行器发各种指令时，指令传到主板，主板上有中央处理器（CPU），可以进行各种AD和DA转换，处理各种来自于内部和外部的各项指令，然后让执行器执行相应的动作，完成所要完成的各项任务。内部指令是执行器内部发给CPU的指令，有温度跳断、开到位、关到位、力矩跳断等。外部指令也就是外部给执行器发送控制信号，主要是通过键盘板和模拟量输入端以及遥控器等给主板发送信号。主板上有个液晶屏，液晶屏上显示阀门开度和力矩，主板上提供了4个无源连接点，可以根据客户的需要组态控制。双屏控制板如图1所示。
1.2 模拟量处理的FOLOMATIC板件
电动调节型执行器多了一块FOLOMATIC板件，用于处理4～20 mA信号，实现连续调节。FOLOMATIC板件如圖2所示。
1.3 反馈部件霍尔板
执行器反馈部分采用霍尔元件，执行器就是通过霍尔板来测量阀位的。霍尔板是利用霍尔磁效应原理，把执行器中心转筒的旋转位移转换成电信号，然后传给主板，主板把霍尔板传过来的信号换算成阀位保存并显示出来。霍尔板如图3所示。
1.4 电源组件
电源板提供电源，把380 V（220 V）电源经过变压器变成所需的12 V、24 V、120 V，再经过整流、滤波将这些电源提供给主板和其他一些控制电源。电源板上的接触器用于电机正反向换相，接触器通过调换电源相序给电机换相。
1.5 旋钮板
通过旋钮板可以对执行器进行开、关、停等操作，并且可以通过旋钮板来选择执行器的远程或就地状态。旋钮板上有6个充满稀有气体的干簧管，通过执行器旋钮上的磁铁给干簧管发信号，然后传给主板，主板让执行器去执行指令，这样就达到了非侵入式控制的目的。
2 故障维护
2.1 主板问题
主板是整个执行器的控制核心，很多问题都有可能是主板损坏引起的，下面就列举几种常见的由于主板原因引起的故障及解决方法。
2.1.1 阀位反馈不准确或跳变
引起阀位反馈不准确的原因是DCS系统的模拟量输入、输出两路地线是公共的，主板上模拟量输入、输出两路地线是分开的，如果主板和DCS系统不兼容，会导致主板上反馈部分的电路损坏，故障有时表现为阀位反馈太小，有时表现为很大。由于此电路集成在主板上，故出现了此故障后只能更换主板，但更换了主板后就不能再直接与用户的DCS系统连接了，要在执行器模拟量的输入或输出端加装一个信号隔离器才可以正常工作。
2.1.2 执行器振荡
执行器振荡表现为外部DCS输入一个模拟量，想让阀门到达某个位置，但执行器实际上达不到精确位置，于是在那个位置上下不停地动，也就是产生振荡。如果是DCS信号源波动造成振荡则必须对DCS系统参数进行整定，消除信号的不稳定。如果排除DCS原因，则可以把死区增大，不让执行器振荡，但这时执行器的控制精度会变低。如果以上方法都不能解决问题，则必须在执行器的输出速度和减速箱（如果有减速箱）的减速比上做出改变，过小的减速比和较快的输出速度会造成执行器振荡。
2.1.3 电机失速故障
电机失速是一个很严重的故障，原因很多，CPU在接到指令后等不到正确的位置便视为电机失速，主板故障也会报该故障。
2.2 电源板故障
2.2.1 无法提供电源给主板
主板液晶屏上的背景灯不亮，主板背景灯的电源是从电源板直接引入的，背景灯不亮说明电源板有故障，同样其他要用到电源的地方也有可能没电。排除插件故障后，这种情况一般就是电源板上的变压器损坏、保险丝熔断造成的。由于更换变压器很不方便，故出现此故障最好更换整块电源板。
2.2.2 接触器单边吸合
接触器单边吸合会导致执行器只可以单方向动作，要么开方向可以，要么关方向可以，主板上会显示阀门报警。通过万用表测量C1、C2、CC之间电压即可判断故障出在接触器前还是接触器后，如果没有动作电压，则问题出在主板或控制操作侧;如果有电压接触器不动作，则接触器故障，需要更换。
2.3 旋钮板故障
2.3.1 远程、停止、就地不能切换
键盘板的工作原理是执行器旋钮上的磁铁给板上干簧管信号，让干簧管吸合，然后通过键盘线传给主板处理。如果干簧管破损，里面的稀有气体泄漏出来，时间久了以后，干簧管的金属片就吸合不牢或不吸合，这样信号就不能产生，不能传给主板。远程、停止、就地不能切换说明键盘板上的远程、停止、就地三个干簧管已经有破损。处理此故障原则是更换两个干簧管即可（注：此故障要保证旋钮上的磁铁完好）。 2.3.2 就地开关失效
同以上说明，开和关的干簧管破损，故开关失效。
2.4 霍尔板故障
2.4.1 阀位不走或阀位上下跳动
霍尔板利用霍尔的磁铁感应发出脉冲然后传给主板处理，出现阀位不走或是阀位上下跳动是因为霍尔板上的霍尔元件灵敏度不够或是损坏，磁铁经过时无法正确给出脉冲，导致主板接收不到阀位信号，或接收的信号不正确，导致阀位跳动或不走（注：此故障要确保主板完好）。
2.4.2 不能触发
不能触发是指当没有电源供电由电池供电时，CPU处于休眠状态，如果要动阀位，就必须给CPU一个触发信号，让CPU写下移动的阀位，如果CPU没有触发，存贮器将无法存贮新的阀位值，这将导致控制出现问题。霍尔板上有个干簧管，执行器输出轴有转动时带动霍尔板里面的磁铁转动，当磁铁经过干簧管时让干簧管吸合给CPU一个触发信号，不能触发说明霍尔板上的干簧管破损，只能更换霍尔板来解决此故障（注：此故障要确保主板完好）。
2.5 压力盘故障
2.5.1 力矩过大
压力盘是利用盘的微小变形传给应变片，应变片把这微小的变形转换为电信号传给主板来计算执行器输出轴受到的扭矩。力矩过大是因为应变片可能失效，传到主板的信号变大，解决此故障只能更换压力盘（注：此故障要确保主板完好）。
2.5.2 力矩无变化
同以上道理，力矩无变化是由于应变片贴到压力盘上不牢，导致压力盘的变形没有传递到应变片上，所以当执行器输出轴受到力却传不到主板上时，力矩当然也就无变化了。要解决此故障还是需要更换压力盘（注：此故障要确保主板完好）。
2.6 传动故障
传动齿轮、轴套、键等故障。当发现电机在空转而输出轴不动或间断性动作，说明输出轴的传动齿轮磨坏;当发现输出轴在动而阀门或挡板不动作，可能是执行器与阀门挡板间的传动键损坏。
2.7 漏油问题
骨架油封是密封执行器内部润滑油的关键部件，在电机轴承上有骨架油封，此处漏油会将油泄漏到电机线圈上;输出轴上有骨架油封，此处漏油会将油泄漏到阀门上，有发生火灾的危险;在侧装手轮上也有骨架油封，此处漏油会将油泄漏到手轮处。输出轴底部油进入蜗轮蜗杆箱内，通过位置传动杆油封进入电子舱内。蜗轮蜗杆箱体内润滑油正压向外，经骨架油封密封溢出上行，漂进电子单元内，至壳边缘降温凝结成油。
普通油封一旦受高温蒸烤，密封件破坏导致漏油，普通材质是丁腈橡胶，高温材质是氟橡胶，更换油封工作量较大，特别是输出轴底部油封，需要将整个传动齿轮全部解体才能更换。
3 结语
本文针对Rotork板件进行了解析，对各信号线进行了说明，有利于更深入地了解整个电动执行器，使相关人员在使用和维修执行器时能够有清晰的思路，可以快速定位故障点。同时，还分析了Rotork板件常见的故障及其判断、修理思路，希望对同行有所幫助。
收稿日期：2021-07-20
作者简介：徐明东（1970—），男，湖北武汉人，工程师，技师，研究方向：热力过程自动化。