電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為直行程和角行程兩大類，它是自動(dòng)控制系統(tǒng)中不可缺少的重要設(shè)備，其主要任務(wù)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(dòng)閥門、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)部門的自動(dòng)控制領(lǐng)域。

近10年來，由于廣泛采用和吸收微計(jì)算機(jī)控制、微機(jī)械等新技術(shù)、新成果與成熟經(jīng)驗(yàn)，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)得到迅速發(fā)展，現(xiàn)已廣泛使用“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)，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(hù)保養(yǎng)等方面的靈活性。

 

一　電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性

 

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性是指它在規(guī)定的條件下、規(guī)定時(shí)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(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能的環(huán)境特性，如溫度、濕度、氣壓、磁場、機(jī)械沖擊、振動(dòng)、粉塵等。

(2)動(dòng)力條件：指能影響電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能的動(dòng)力特性。

(3)負(fù)載條件：指能影響電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能的負(fù)載特性，如力矩、被控對象的類型與特性等。

(4)使用和維護(hù)條件：電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性只有在使用中得以實(shí)現(xiàn)，并在維護(hù)中得到提高，對于使用和維護(hù)條件而言，首先要注意的是完善的使用和維護(hù)保養(yǎng)；其次是必須要求操作者達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)水平。

“規(guī)定的條件”是電動(dòng)執(zhí)行機(jī)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(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成任務(wù)的各參量，如力矩、開/關(guān)及時(shí)間、行程、不動(dòng)時(shí)間、死區(qū)等。

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)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(chǔ)，取決于早期失效、隨機(jī)失效及耗損失效。理論上常用可靠度(R)這一定量指標(biāo)來表征設(shè)備的可靠性，它是指設(shè)備在規(guī)定條件和時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。為簡便直觀起見，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)行業(yè)在實(shí)際使用時(shí)，簡單地用平均無故障時(shí)間(MTBF)來表征可靠性的特征量，并作為代表電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性的性能指標(biāo)。

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)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(shè)計(jì)、元件/組件適用性、動(dòng)作參數(shù)、機(jī)械構(gòu)造、制造技術(shù)、裝配精確度、運(yùn)行與維護(hù)人員能力、操作與維護(hù)程序、操作正確性、維護(hù)結(jié)果、現(xiàn)場裝配與施工條件、備品性能的退化、運(yùn)輸及使用影響等。

為使電動(dòng)執(zhí)行機(jī)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(fù)雜性，為保證這些功能與性能在使用時(shí)付諸實(shí)踐，使得可靠性問題更為突出。由于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接控制著機(jī)組的運(yùn)行過程，影響著機(jī)組及發(fā)電廠的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，因此研究、分析電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性十分重要且有意義。

 

二   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。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(shí)間長、精確度差，需要修配、更換部件才能恢復(fù)其性能，也有些是因原始設(shè)計(jì)不周，需改進(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)的故障問題比較復(fù)雜，其特征是設(shè)計(jì)、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(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，也有屬于設(shè)計(jì)欠妥，元件選擇不當(dāng)，動(dòng)作不平穩(wěn)、定位精確度差等，對待這類故障，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(dǎo)致某些元件工作不穩(wěn)定。一般到運(yùn)行中期，系統(tǒng)元件/組件處于最佳運(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、定位精確度差、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，不應(yīng)有湊合、對付想法，應(yīng)科學(xué)、嚴(yán)格地下決心投資,予以全面修復(fù)，否則可能給運(yùn)行人員帶來很多麻煩，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、剎車片磨損及“抱死”、零部件損壞、線圈燒壞、密封件失效等。

 

三　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)主要由電動(dòng)機(jī)、軸承、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)和電子部分等組成。根據(jù)美國軍標(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動(dòng)機(jī)和軸承方面，在電動(dòng)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(hù)保養(yǎng)能補(bǔ)充電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性不足，提高其有效性。

 

1.    加強(qiáng)潤滑油的清潔度管理

 

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)最大特點(diǎn)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(dòng)部件磨損會增大，傳動(dòng)精確度下降；黏度過高，動(dòng)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(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、銹蝕等都會影響潤滑油清潔度。

 

2.    及時(shí)消除潤滑油脂泄漏

 

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)致潤滑油脂泄漏的一個(gè)重要原因，一旦潤滑油脂泄漏，需要及時(shí)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(guān)系。只有在維護(hù)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(qiáng)維護(hù)

 

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(shè)計(jì)、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(fèi)一定功夫，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

 

偶發(fā)故障一般較難預(yù)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(hù)資料和歷史檔案數(shù)據(jù)，這對于準(zhǔn)確實(shí)施故障判斷和日常維護(hù)十分重要。

 

6.    提高運(yùn)行維護(hù)人員的專業(yè)知識

 

運(yùn)行維護(hù)人員專業(yè)知識的掌握程度直接影響維護(hù)管理。近年來，由于結(jié)構(gòu)變化，使得運(yùn)行維護(hù)人員對電動(dòng)執(zhí)行機(jī)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(yīng)有的專業(yè)知識和技術(shù)。對電動(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)人員方便地進(jìn)行現(xiàn)場維護(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，要充分考慮到便于維護(hù)管理的實(shí)施，努力做到：系統(tǒng)要簡化；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)。