電動執(zhí)行機構(gòu)可分為直行程和角行程兩大類，它是自動控制系統(tǒng)中不可缺少的重要設備，其主要任務是將調(diào)節(jié)器送來的控制信號成比例地轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移去帶動閥門、擋板等調(diào)節(jié)機構(gòu)，以實現(xiàn)自動控制。因而廣泛用于電力、冶金、石油、化工等工業(yè)部門的自動控制領域。

近10年來，由于廣泛采用和吸收微計算機控制、微機械等新技術(shù)、新成果與成熟經(jīng)驗，電動執(zhí)行機構(gòu)得到迅速發(fā)展，現(xiàn)已廣泛使用“微機+隨動系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)模式的微機型電動執(zhí)行機構(gòu)，由微處理器完成信號傳遞、調(diào)節(jié)參數(shù)切換、狀態(tài)指示、控制量的輸出，以提高調(diào)節(jié)性能、使用及維護保養(yǎng)等方面的靈活性。

 

一　電動執(zhí)行機構(gòu)的可靠性

 

電動執(zhí)行機構(gòu)的可靠性是指它在規(guī)定的條件下、規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。

“規(guī)定的條件”一般可概括為：

(1)環(huán)境條件：指能影響電動執(zhí)行機構(gòu)性能的環(huán)境特性，如溫度、濕度、氣壓、磁場、機械沖擊、振動、粉塵等。

(2)動力條件：指能影響電動執(zhí)行機構(gòu)性能的動力特性。

(3)負載條件：指能影響電動執(zhí)行機構(gòu)性能的負載特性，如力矩、被控對象的類型與特性等。

(4)使用和維護條件：電動執(zhí)行機構(gòu)的可靠性只有在使用中得以實現(xiàn)，并在維護中得到提高，對于使用和維護條件而言，首先要注意的是完善的使用和維護保養(yǎng)；其次是必須要求操作者達到相應的技術(shù)水平。

“規(guī)定的條件”是電動執(zhí)行機構(gòu)可靠性定義中最重要而又最容易忽略的部分。不同條件下，其可靠性是絕然不同的，離開具體條件談可靠性將毫無意義。而“規(guī)定的功能”是表征電動執(zhí)行機構(gòu)完成任務的各參量，如力矩、開/關及時間、行程、不動時間、死區(qū)等。

電動執(zhí)行機構(gòu)在壽命期內(nèi)的可靠性變化規(guī)律是研究其可靠性的基礎，取決于早期失效、隨機失效及耗損失效。理論上常用可靠度(R)這一定量指標來表征設備的可靠性，它是指設備在規(guī)定條件和時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。為簡便直觀起見，電動執(zhí)行機構(gòu)行業(yè)在實際使用時，簡單地用平均無故障時間(MTBF)來表征可靠性的特征量，并作為代表電動執(zhí)行機構(gòu)可靠性的性能指標。

電動執(zhí)行機構(gòu)的可靠性一般受下列主要因素的制約與影響：系統(tǒng)選擇與設計、元件/組件適用性、動作參數(shù)、機械構(gòu)造、制造技術(shù)、裝配精確度、運行與維護人員能力、操作與維護程序、操作正確性、維護結(jié)果、現(xiàn)場裝配與施工條件、備品性能的退化、運輸及使用影響等。

為使電動執(zhí)行機構(gòu)具有眾多功能與優(yōu)異性能，常常不得不增加系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復雜性，為保證這些功能與性能在使用時付諸實踐，使得可靠性問題更為突出。由于電動執(zhí)行機構(gòu)直接控制著機組的運行過程，影響著機組及發(fā)電廠的安全與經(jīng)濟運行，因此研究、分析電動執(zhí)行機構(gòu)的可靠性十分重要且有意義。

 

二   電動執(zhí)行機構(gòu)的故障分析

 

提高電動執(zhí)行機構(gòu)的可靠性，就要盡可能減少和消除故障，而事實上這種故障是多種多樣的。有的是某一元件失靈引起的，有的是系統(tǒng)中元件/組件綜合因素引起的，有的則是電氣、二次回路以及外界因素引起的。有些故障通過調(diào)整的方法就可以解決，有的則是由于使用時間長、精確度差，需要修配、更換部件才能恢復其性能，也有些是因原始設計不周，需改進才能排除。

 

1.    電動執(zhí)行機構(gòu)的故障特征

 

(1)調(diào)試階段故障

新電動執(zhí)行機構(gòu)的故障問題比較復雜，其特征是設計、制造、安裝及管理等質(zhì)量問題交織在一起。常見故障有泄漏嚴重、速度難以調(diào)整穩(wěn)定，臟物或油污使傳動機構(gòu)卡澀或動作失靈。某些組件漏裝或裝錯彈簧、密封件，也有屬于設計欠妥，元件選擇不當，動作不平穩(wěn)、定位精確度差等，對待這類故障，應耐心細致、慎重處理，逐一排除。

(2)運行初期和中期故障

調(diào)試后進入正常生產(chǎn)階段的故障特征有：少數(shù)密封件由于裝配質(zhì)量和材料質(zhì)量問題短期內(nèi)損壞而漏油；原先粘附在管壁、孔壁上的毛刺、粘沙、雜質(zhì)和臟物脫落導致某些元件工作不穩(wěn)定。一般到運行中期，系統(tǒng)元件/組件處于最佳運行工作狀態(tài)，故障率較低。

(3)運行后期故障

電動執(zhí)行機構(gòu)運行一段時間后，各類元件/組件因工作頻率和負載條件的差異，各易損件先后磨損超標。這個階段的故障特征是位置反饋接觸不良、定位精確度差、穩(wěn)定性下降、效率顯著降低、故障率逐漸增加。這時應全面檢查，更換失效部件，不應有湊合、對付想法，應科學、嚴格地下決心投資,予以全面修復，否則可能給運行人員帶來很多麻煩，甚至嚴重影響機組的正常調(diào)節(jié)和控制。

 

2.    偶發(fā)性、突發(fā)性故障

 

這類故障在時間上表現(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、剎車片磨損及“抱死”、零部件損壞、線圈燒壞、密封件失效等。

 

三　電動執(zhí)行機構(gòu)的維護保養(yǎng)

 

電動執(zhí)行機構(gòu)主要由電動機、軸承、齒輪傳動系統(tǒng)和電子部分等組成。根據(jù)美國軍標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動機和軸承方面，在電動機故障中：繞組失效占20%，軸承失效占45%，滑環(huán)、電刷、整流子損壞占5%，其他占30%；在軸承故障中：潤滑劑變質(zhì)、消失占45%，污染占30%，剝蝕占5%，誤調(diào)占5%，腐蝕占5%，其他占10%。因此，良好的維護保養(yǎng)能補充電動執(zhí)行機構(gòu)的可靠性不足，提高其有效性。

 

1.    加強潤滑油的清潔度管理

 

電動執(zhí)行機構(gòu)最大特點是需使用潤滑油。其黏度隨油溫變化，黏度過低，渦輪蝸桿及齒輪等傳動部件磨損會增大，傳動精確度下降；黏度過高，動作不良。而潤滑油脂清潔度管理更為困難，渦輪蝸桿及齒輪等傳動部件磨損、老化產(chǎn)生的雜質(zhì)與水分的滲入，內(nèi)部涂層的脫落、銹蝕等都會影響潤滑油清潔度。

 

2.    及時消除潤滑油脂泄漏

 

由于電動執(zhí)行機構(gòu)動作頻率高、速度快，難以避免受沖擊，這是導致潤滑油脂泄漏的一個重要原因，一旦潤滑油脂泄漏，需要及時加以解決。

 

3.    改善工作環(huán)境和使用條件

 

可靠性和壽命與使用情況、所處環(huán)境條件、人員知識等因素有著直接關系。只有在維護管理上改善其工作環(huán)境與使用條件，才可能使之延長壽命。

 

4.    故障初期特別要加強維護

 

在所有故障中，初期故障比例一般都較高。初期故障大多是由設計、制造、安裝上的初步誤差而引起。這些初期故障的發(fā)現(xiàn)需要花費一定功夫，解決也需要時間。因此，初期故障期間要特別加強維護管理。

 

5.    做好數(shù)據(jù)管理以防偶發(fā)故障

 

偶發(fā)故障一般較難預測。為防止偶發(fā)故障，要定期檢查和保養(yǎng)，掌握某階段維護資料和歷史檔案數(shù)據(jù)，這對于準確實施故障判斷和日常維護十分重要。

 

6.    提高運行維護人員的專業(yè)知識

 

運行維護人員專業(yè)知識的掌握程度直接影響維護管理。近年來，由于結(jié)構(gòu)變化，使得運行維護人員對電動執(zhí)行機構(gòu)的知識、技術(shù)水平有了較大提高，然而，仍有不少仍缺乏應有的專業(yè)知識和技術(shù)。對電動執(zhí)行機構(gòu)處于“似懂非懂”的狀況，這也是維護管理薄弱的環(huán)節(jié)所在。

為使運行維護人員方便地進行現(xiàn)場維護管理，在進行電動執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)設計時要有超前意識，要充分考慮到便于維護管理的實施，努力做到：系統(tǒng)要簡化；標準化程度高、互換性好、容易修復；集成化、組合化；調(diào)整、檢查方便；引入故障診斷和定位、容錯/糾錯等新技術(shù)。