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电动执行机构维护保养及其故障分析

文章来源:发表时间:2019-02-14 13:36:36

  电动执行机构可分为直行程和角行程两大类(另外还有一种多转式,多转式可以通过二级减速箱转换成角行程和直行程),它是电动阀和电动风门的主要执行元件,是自动控制系统中必不可少的部分,其主要任务是将调节器送来的控制信号按比例的转换成直线位移或角位移去带动阀门、挡板、风门等调节机构,以实现自动控制,因而广泛用于电力、冶金、石油、化工等工业部门的自动控制领域。近10年来,由于电子技术的飞跃发展,电动执行机构在智能化方面也得到非常快发展,目前越来越多的智能型电动执行机构已经出现,它由微处理器完成各种参数的测量、计算、控制及输出,增强了调节系统的性能、使用及维护保养等方面的灵活性。

  一、电动执行机构的常见故障分析

  提高电动执行机构的运行可靠性,就要尽可能减少和消除故障,而事实上这种故障是多种多样的。主要是由于某一元件失灵、系统中元件/组件综合因素、电气、二次回路以及外界因素引起的。有些故障通过重新调整的方法就可以解决,有的故障则是由于使用时间长、精度差,需要维修、更换零部件才能恢复其性能,也有些是由于因有设计缺陷,需要厂家改进才能排除。

  1、阀门关不死

  引起阀关不死的故障原因可能比较多,但一般可能有以下几种原因,根据这些原因一一排查就是了。

  1)模拟量调节信号偏差大或电动执行机构本身对调节信号采集没有校准。这在情况只在需要任意调节阀门开度的应用场合出现。排除方法也比较简,可以直接用电流表测量调节信号是否准确(测量时需要脱开调节信号与执行器的接线或将电流表串入),如果排除了调节信号的问题后,应该对电动执行机构的输入信号进行校准(大多数电动执行机构都提供有这一功能)。

  2)电动执行机构的零点位置设置不正确,电动执行机构的设置的机械零点与阀门的全关位置不一致。这时需要重新设置一次电动执行机构的零点位置。

  3)电动执行机构的扭矩或推力不够,由阀内压力可能比较大,驱力阀门所需力矩(或推力)超过了电动执行机构的输出力矩(或推力),特别是在阀门全关位置所需推力往往还要大一些。这有可能是电动执行机构选型时出问题,也有可能是电动执行机构的力矩本身够,但阀门使用一段时间后阀门本身产生卡瑟所致,这时应该清洗阀门或换推力更大的电动执行机构。

  4)阀门内有异物卡死。必须清洗管道,可能还需要拆开阀门,清除异物。

  2、电动执行机构只能单向运行

  1)通常是由于控制板故障引起,一般是电机驱动部分元件损坏,只能更换电动板,如果使用的是单相电机,也有可能是分相电容损坏

  2)检测电机线是否有脱落

  3)电机本身损坏

  3、跟踪不到位,阀位与调节信号不对应,误差大

  1)死区设置是否过大。通常电动执行机构都有死区设置这一项,通常范围是0.5~5%,这个参数对控制精度有非常大的影响,通常死区设置在1%就比较合理了。

  2)调节信号误差大。这种情况可以直接用电流表进行测量

  3)电动执行机构对调节信号没有进行校准

  4)电动执行机构提前被限位开发限位或走到机械零位或满位了,这时需要重新设置一次电动执行机构的机械零点位置和机械满点位置,必要时还需要调节限位开关,甚至有些电动执行机构还需要调节机械限位止挡。

  4、电动执行机构振荡

  1)检查电动执行机构的死区设置是否过小。一般设置为1%左右就比较可适了,如果还是有振荡,可以适当增大死区设置值。

  2)有些电动执行机构有电机刹车,而且刹车可以在手动与电动间切换(如DKJ\SKJ系列),当切换到手动时,电机刹车就不启用,这样能保护手动操动电动执行机构时可以轻松操动,当转换到远程控制器,应该将转换开关打到电动状态。有时也有可能是电机刹车本身损坏,只有更换。

  3)调节信号不稳定。更换IO模块,还有现场电缆应该使用带屏闭电缆。

  4)周围是否有大的干扰设备。特别是那些大功率设备,如果关掉这些设备能解决问题,则证明问题出在这些设备身上

  5)电动执行机构本身控制板出现问题,或者电动执行机构的控制板本身抗干扰能力就不强。

  二、电动执行机构的维护和保养

  电动执行机构是机电一体化产品,主要由电机、轴承、齿轮传动系统和电子部分组成。根据美国军标MIL-HDBK-338发表的可靠性数据表明,电动执行机构机械故障主要集中在轴承方面。在电器方面,问题主要出在控制电路板上,有时电机也会出现故障,在电机故障中:绕组失效占20%,轴承失效占45%,滑环、电刷、整流子损坏占5%,其它占30%;在轴承故障中:润滑剂变质、消失占45%,污染占30%,剥蚀占5%,误调占5%,腐蚀占5%,其它占10%。可见,良好的维护管理能提高电动执行机构的可靠性和有效性。

  1、加强润滑油的清洁度管理电动执行机构的最大特点是需要使用润滑油,其粘度随油温变化。粘度过低,涡轮蜗杆及齿轮等传动部件的磨损会增大,使传动精度下降;粘度过高,动作不良。而润滑油脂的清洁度管理更为困难,涡轮蜗杆及齿轮等传动部件磨损、老化产生的杂质与水分的渗入,内部涂层的脱落、锈蚀等都会影响润滑油的清洁度。

  2、及时消除润滑油脂泄漏由于电动执行机构动作频率高、速度快,难以避免受冲击,这是导致润滑油脂泄漏的一个重要原因,一旦润滑油脂泄漏,需要及时加以解决。

  3、改善电动执行机构的工作环境和使用条件。电动执行机构的可靠性和寿命与它的使用情况、所处的环境、人员知识等因素有着直接的关系。只有在维护管理上改善其工作环境与使用条件,以人为本,才可能延长使用寿命。

  4、故障初期特别要加强维护在电动执行机构的所有故障中,初期故障的比例一般都比较高。初期故障大多是由于设计、制造、安装上的初步误差而引起的,这些初期故障的发现需要花费一定的功夫,解决也需要时间。因此,初期故障期间要特别加强维护管理。

  5、做好数据管理以防偶发故障电动执行机构的偶发故障一般较难预测。为了防止偶发故障,要定期检查和保养,掌握某阶段维护资料和历史档案数据,这对于准确实施故障判断和日常维护是十分重要的。

  6、提高运行维护人员的专业知识运行维护人员专业知识的掌握程度直接影响维护管理。近年来,由于运行维护人员结构的变化,使他们对电动执行机构的知识、技术的掌握有了较大提高,然而,仍有不少运行维护人员缺乏应有的专业知识和技术。现场运行维护人员大多对电动执行机构处于“似懂非懂"的状况,这也是维护管理薄弱的环节所在。为使运行维护人员方便进行现场维护管理,在进行电动执行机构系统设计时要有超前意识,充分考虑到便于维护管理的实施,努力做到:系统要简化,简单的系统故障率低,维护管理容易;标准化程度高、互换性好、容易修复;集成化、组合化,调整、检查方便;引入故障诊断和定位、容错/纠错等新技术。

  7、由于电动执行机构的控制电路损坏情况占绝大多数,所以想法提高控制电路板的使用寿命非常有必要,而电动执行机构的控制电路板的损坏大多数是由于进水或受潮引起,还有就是环境温度过高。所以一定要保证电动执行机构的电气控制室密封良好、尽量不要让水淋到,有条件的可以为电动执行机构做一个雨棚,大多执行机构只能达到IP67,这一防护只能在下雨中短时间淋一下,不能暴露在大雨中。

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