分析了電動(dòng)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障特征以及在其維護(hù)保養(yǎng)中應(yīng)注意的問(wèn)題，并介紹了一種新型智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為直行程和角行程兩大類(lèi)，它是自動(dòng)控制系統(tǒng)中*的重要設(shè)備，其主要任務(wù)是將調(diào)節(jié)器送來(lái)的控制信號(hào)成比例的轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移去帶動(dòng)閥門(mén)、擋板等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，因而廣泛用于電力、冶金、石油、化工等工業(yè)部門(mén)的自動(dòng)控制領(lǐng)域。近10年來(lái)，由于廣泛采用和吸收微電腦控制、微機(jī)械等新技術(shù)、新成果與成熟經(jīng)驗(yàn)，使電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)得到迅速發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛使用“微機(jī)+隨動(dòng)系統(tǒng)"結(jié)構(gòu)模式的微機(jī)型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它由微處理器完成信號(hào)傳遞、調(diào)節(jié)參數(shù)切換、狀態(tài)指示、控制量的輸出，增強(qiáng)了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能、使用及維護(hù)保養(yǎng)等方面的靈活性。
一、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障分析
提高電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性，就要盡可能減少和消除故障，而事實(shí)上這種故障是多種多樣的。主要是由于某一元件失靈、系統(tǒng)中元件/組件綜合因素、電氣、二次回路以及外界因素引起的。有些故障通過(guò)調(diào)整的方法就可以解決，有的故障則是由于使用時(shí)間長(zhǎng)、精度差，需要修配、更換部件才能恢復(fù)其性能，也有些是由于原始設(shè)計(jì)不周，需要改進(jìn)才能排除。
1、 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障特征
1 )調(diào)試階段故障 新電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障問(wèn)題比較復(fù)雜，其特征是設(shè)計(jì)、制造、安裝及管理等諸多問(wèn)題交織在一起。常見(jiàn)的故障有泄漏嚴(yán)重、速度難以調(diào)整穩(wěn)定，臟物或油污使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)卡澀或動(dòng)作失靈。某些組件漏裝或裝錯(cuò)彈簧、密封件，有些屬于設(shè)計(jì)欠妥，元件選擇不當(dāng)，動(dòng)作不平穩(wěn)、定位精度差等，對(duì)待這類(lèi)故障，應(yīng)耐心細(xì)致、慎重處理，逐一排除。
2)運(yùn)行初期和中期故障 調(diào)試后進(jìn)入正常生產(chǎn)階段的故障特征是，少數(shù)密封件由于裝配質(zhì)量和材料質(zhì)量問(wèn)題短期內(nèi)損壞而漏油，同時(shí)粘附在管壁、孔壁上的毛刺、粘沙、雜質(zhì)和贓物脫落導(dǎo)致某些元件工作不穩(wěn)定。通常在運(yùn)行中期，系統(tǒng)元件/組件處于*運(yùn)行工作狀態(tài)，故障率較低。
3 )運(yùn)行后期故障 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行一段時(shí)間后，各類(lèi)元件/組件因工作頻率和負(fù)載條件的差異，各易損件先后磨損超標(biāo)，這個(gè)階段的故障特征是位置反饋接觸不良、定位精度差、穩(wěn)定性下降、效率顯著降低、故障率逐漸增加。這時(shí)應(yīng)全面檢查，更換失效部件，全面修復(fù)故障。否則將給運(yùn)行人員帶來(lái)很多不便，甚至嚴(yán)重影響機(jī)組的正常調(diào)節(jié)和控制。
2、偶發(fā)性、突發(fā)性故障
這類(lèi)故障在時(shí)間上表現(xiàn)為偶然突變，故障區(qū)域及產(chǎn)生原因較為明顯，由非人為和人為因素造成，如位置反饋器件接觸不良、剎車(chē)片磨損及“抱死"、零部件損壞、線圈燒壞、密封件失效等。
二、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的維護(hù)保養(yǎng)
電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由電機(jī)、軸承、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)和電子部分組成。根據(jù)美國(guó)軍標(biāo)MIL-HDBK-338發(fā)表的可靠性數(shù)據(jù)表明，執(zhí)行器故障主要集中在電機(jī)和軸承方面。在電機(jī)故障中：繞組失效占20%，軸承失效占45%，滑環(huán)、電刷、整流子損壞占5%，其它占30%;在軸承故障中：潤(rùn)滑劑變質(zhì)、消失占45%，污染占30%，剝蝕占5%，誤調(diào)占5%，腐蝕占5%，其它占10%?？梢?jiàn)，良好的維護(hù)管理能提高電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性和有效性。
1)加強(qiáng)潤(rùn)滑油的清潔度管理電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的zui大特點(diǎn)是需要使用潤(rùn)滑油，其粘度隨油溫變化。粘度過(guò)低，渦輪蝸桿及齒輪等傳動(dòng)部件的磨損會(huì)增大，使傳動(dòng)精度下降;粘度過(guò)高，動(dòng)作不良。而潤(rùn)滑油脂的清潔度管理更為困難，渦輪蝸桿及齒輪等傳動(dòng)部件磨損、老化產(chǎn)生的雜質(zhì)與水分的滲入，內(nèi)部涂層的脫落、銹蝕等都會(huì)影響潤(rùn)滑油的清潔度。
2)及時(shí)消除潤(rùn)滑油脂泄漏由于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作頻率高、速度快，難以避免受沖擊，這是導(dǎo)致潤(rùn)滑油脂泄漏的一個(gè)重要原因，一旦潤(rùn)滑油脂泄漏，需要及時(shí)加以解決。
3)改善電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作環(huán)境和使用條件電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性和壽命與它的使用情況、所處的環(huán)境、人員知識(shí)等因素有著直接的關(guān)系。只有在維護(hù)管理上改善其工作環(huán)境與使用條件，以人為本，才可能延長(zhǎng)使用壽命。
4)故障初期特別要加強(qiáng)維護(hù)在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的所有故障中，初期故障的比例一般都比較高。初期故障大多是由于設(shè)計(jì)、制造、安裝上的初步誤差而引起的，這些初期故障的發(fā)現(xiàn)需要花費(fèi)一定的功夫，解決也需要時(shí)間。因此，初期故障期間要特別加強(qiáng)維護(hù)管理。
5)做好數(shù)據(jù)管理以防偶發(fā)故障電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的偶發(fā)故障一般較難預(yù)測(cè)。為了防止偶發(fā)故障，要定期檢查和保養(yǎng)，掌握某階段維護(hù)資料和歷史檔案數(shù)據(jù)，這對(duì)于準(zhǔn)確實(shí)施故障判斷和日常維護(hù)是十分重要的。
6)提高運(yùn)行維護(hù)人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)運(yùn)行維護(hù)人員專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握程度直接影響維護(hù)管理。近年來(lái)，由于運(yùn)行維護(hù)人員結(jié)構(gòu)的變化，使他們對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的知識(shí)、技術(shù)的掌握有了較大提高，然而，仍有不少運(yùn)行維護(hù)人員缺乏應(yīng)有的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)人員大多對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)處于“似懂非懂"的狀況，這也是維護(hù)管理薄弱的環(huán)節(jié)所在。為使運(yùn)行維護(hù)人員方便進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)管理，在進(jìn)行電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要有超前意識(shí)，充分考慮到便于維護(hù)管理的實(shí)施，努力做到：系統(tǒng)要簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)單的系統(tǒng)故障率低，維護(hù)管理容易;標(biāo)準(zhǔn)化程度高、互換性好、容易修復(fù);集成化、組合化，調(diào)整、檢查方便;引入故障診斷和定位、容錯(cuò)/糾錯(cuò)等新技術(shù)。三、RK-Z系列智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
三、裝置
1、裝置概況
從國(guó)產(chǎn)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用情況分析，雖然在某些技術(shù)指標(biāo)上可以同國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相媲美，但可靠性和穩(wěn)定性問(wèn)題卻長(zhǎng)期得不到根本性解決，其主要原因有：
①長(zhǎng)期忽視基礎(chǔ)技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā);
②國(guó)產(chǎn)通用件和基礎(chǔ)件質(zhì)量不過(guò)關(guān);
③企業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量控制和管理不力。
2、裝置特點(diǎn)
1)可接受0～10mA、4～20mA、0～5V、1～5V等多種模擬信號(hào)，輸入信號(hào)的選擇，正、反行程的切換，以及上、下限的定位調(diào)整等，無(wú)需開(kāi)蓋，只需通過(guò)顯示窗的觸摸式按鍵，就可完成所有調(diào)試。
2)具有多種控制方式：輸入模擬量控制、無(wú)源開(kāi)關(guān)量遠(yuǎn)程控制內(nèi)、外置24VDC，10mA、有源220V，10mA交流開(kāi)關(guān)量遠(yuǎn)程控制等。
3)采用*的智能化技術(shù)來(lái)控制過(guò)力矩保護(hù)和超限位保護(hù)，取消了需要進(jìn)行復(fù)雜調(diào)整的機(jī)械式力矩開(kāi)關(guān)和限位開(kāi)關(guān)。
4)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的需求，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)全行程任意設(shè)定。
5)頻繁通斷次數(shù)可達(dá)1200次/小時(shí)。6防護(hù)等級(jí)：IP66。
3、裝置自診斷功能
1)當(dāng)輸出軸位移到行程起始點(diǎn)0%或行程終點(diǎn)100%時(shí)，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)會(huì)輸出無(wú)源常開(kāi)觸點(diǎn)各一付，供控制系統(tǒng)選用。
2)當(dāng)電網(wǎng)電壓驟降或停電時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部控制電路會(huì)使執(zhí)行結(jié)構(gòu)停留在當(dāng)前位置，并自動(dòng)記憶此前瞬間的有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，一旦電壓恢復(fù)正常，執(zhí)行機(jī)構(gòu)能自動(dòng)恢復(fù)有關(guān)數(shù)據(jù)而繼續(xù)正常工作。
3)當(dāng)機(jī)械部件發(fā)生故障卡澀，致使電機(jī)超負(fù)荷時(shí)，其輸出軸會(huì)維持在原來(lái)位置上，控制電路會(huì)切斷電機(jī)電源，并發(fā)出顯示報(bào)警信號(hào)但仍保持反向運(yùn)動(dòng)方式，同時(shí)輸出無(wú)源常開(kāi)觸點(diǎn)一付。當(dāng)故障排除后，自動(dòng)進(jìn)入正常工作。
4)當(dāng)自動(dòng)控制系統(tǒng)故障時(shí)，可根據(jù)工藝過(guò)程要求設(shè)定閥門(mén)的全開(kāi)、關(guān)閉和保持原位3種狀態(tài)，省略了系統(tǒng)的一些聯(lián)鎖保護(hù)措施，使運(yùn)行更放心。
5)具有多“協(xié)議"通訊功能，根據(jù)用戶(hù)要求，可設(shè)置RS-485等其它通訊“協(xié)議"，通過(guò)通訊接口，掛接到數(shù)據(jù)總線上，接收來(lái)自系統(tǒng)的指令、數(shù)據(jù)等，并協(xié)同工作。
四、結(jié)語(yǔ)
在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，選擇高質(zhì)量的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)“壽命周期費(fèi)用"是很重要的，如果電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇不當(dāng)或質(zhì)量不過(guò)關(guān)，再的控制思路、高超的控制策略也難以達(dá)到預(yù)想的控制效果。為此，生產(chǎn)、制造和選用高可靠性的產(chǎn)品日益受到過(guò)程控制界的重視。RK-Z系列智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)，利用微機(jī)技術(shù)、電子限位等新技術(shù)及*的機(jī)械設(shè)計(jì)理念，具有體積小、重量輕、力矩大、可靠性高、定位精度準(zhǔn)、成本低等特點(diǎn)。目前已有幾百套智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在楊樹(shù)浦、崇明、南市、高橋、洛河、匯源電廠及冶金、化工等行業(yè)得到應(yīng)用。其以人為本的設(shè)計(jì)思路、便利的維護(hù)調(diào)整方式，得到了現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的青睞，具有良好的應(yīng)用前景。