分析了電動機執行機構的故障特征以及在其維護保養中應注意的問題，并介紹了一種新型智能電動執行機構。
　　
　　電動執行機構可分為直行程和角行程兩大類，它是自動控制系統中*的重要設備，其主要任務是將調節器送來的控制信號成比例的轉換成直線位移或角位移去帶動閥門、擋板等調節機構，以實現自動控制，因而廣泛用于電力、冶金、石油、化工等工業部門的自動控制領域。近10年來，由于廣泛采用和吸收微電腦控制、微機械等新技術、新成果與成熟經驗，使電動執行機構得到迅速發展，現在已經廣泛使用“微機＋隨動系統"結構模式的微機型電動執行機構，它由微處理器完成信號傳遞、調節參數切換、狀態指示、控制量的輸出，增強了調節系統的性能、使用及維護保養等方面的靈活性。
　　
　　一、電動執行機構的故障分析提高電動執行機構的可靠性，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。主要是由于某一元件失靈、系統中元件/組件綜合因素、電氣、二次回路以及外界因素引起的。有些故障通過調整的方法就可以解決，有的故障則是由于使用時間長、精度差，需要修配、更換部件才能恢復其性能，也有些是由于原始設計不周，需要改進才能排除。
　　
　　1.1電動執行機構的故障特征1調試階段故障新電動執行機構的故障問題比較復雜，其特征是設計、制造、安裝及管理等諸多問題交織在一起。常見的故障有泄漏嚴重、速度難以調整穩定，臟物或油污使傳動機構卡澀或動作失靈。某些組件漏裝或裝錯彈簧、密封件，有些屬于設計欠妥，元件選擇不當，動作不平穩、定位精度差等，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試后進入正常生產階段的故障特征是，少數密封件由于裝配質量和材料質量問題短期內損壞而漏油，同時粘附在管壁、孔壁上的毛刺、粘沙、雜質和贓物脫落導致某些元件工作不穩定。通常在運行中期，系統元件/組件處于*運行工作狀態，故障率較低。3運行后期故障電動執行機構運行一段時間后，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、定位精度差、穩定性下降、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，全面修復故障。否則將給運行人員帶來很多不便，甚至嚴重影響機組的正常調節和控制。
　　
　　1.2偶發性、突發性故障這類故障在時間上表現為偶然突變，故障區域及產生原因較為明顯，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。
　　
　　二、電動執行機構的維護保養電動執行機構主要由電機、軸承、齒輪傳動系統和電子部分組成。根據美國軍標MIL-HDBK-338發表的可靠性數據表明，執行器故障主要集中在電機和軸承方面。在電機故障中：繞組失效占20％，軸承失效占45％，滑環、電刷、整流子損壞占5％，其它占30％；在軸承故障中：潤滑劑變質、消失占45％，污染占30％，剝蝕占5％，誤調占5％，腐蝕占5％，其它占10％。可見，良好的維護管理能提高電動執行機構的可靠性和有效性。1加強潤滑油的清潔度管理電動執行機構的zui大特點是需要使用潤滑油，其粘度隨油溫變化。粘度過低，渦輪蝸桿及齒輪等傳動部件的磨損會增大，使傳動精度下降；粘度過高，動作不良。而潤滑油脂的清潔度管理更為困難，渦輪蝸桿及齒輪等傳動部件磨損、老化產生的雜質與水分的滲入，內部涂層的脫落、銹蝕等都會影響潤滑油的清潔度。2及時消除潤滑油脂泄漏由于電動執行機構動作頻率高、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改善電動執行機構的工作環境和使用條件電動執行機構的可靠性和壽命與它的使用情況、所處的環境、人員知識等因素有著直接的關系。只有在維護管理上改善其工作環境與使用條件，以人為本，才可能延長使用壽命。4故障初期特別要加強維護在電動執行機構的所有故障中，初期故障的比例一般都比較高。初期故障大多是由于設計、制造、安裝上的初步誤差而引起的，這些初期故障的發現需要花費一定的功夫，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做好數據管理以防偶發故障電動執行機構的偶發故障一般較難預測。為了防止偶發故障，要定期檢查和保養，掌握某階段維護資料和歷史檔案數據，這對于準確實施故障判斷和日常維護是十分重要的。6提高運行維護人員的專業知識運行維護人員專業知識的掌握程度直接影響維護管理。近年來，由于運行維護人員結構的變化，使他們對電動執行機構的知識、技術的掌握有了較大提高，然而，仍有不少運行維護人員缺乏應有的專業知識和技術。現場運行維護人員大多對電動執行機構處于“似懂非懂"的狀況，這也是維護管理薄弱的環節所在。為使運行維護人員方便進行現場維護管理，在進行電動執行機構系統設計時要有超前意識，充分考慮到便于維護管理的實施，努力做到：系統要簡化，簡單的系統故障率低，維護管理容易；標準化程度高、互換性好、容易修復；集成化、組合化，調整、檢查方便；引入故障診斷和定位、容錯/糾錯等新技術。
三、RK-Z系列智能電動執行機構
　　
　　3.1裝置概況從國產電動執行機構使用情況分析，雖然在某些技術指標上可以同國外同類產品相媲美，但可靠性和穩定性問題卻長期得不到根本性解決，其主要原因有：①長期忽視基礎技術的研究和開發；②國產通用件和基礎件質量不過關；③企業對產品質量控制和管理不力。針對上述問題，上海銳凱儀表有限公司開發了新一代RK-Z系列智能電動執行機構，較好地解決了這些缺陷和不足。RK-Z系列智能電動執行機構系統構成如圖1所示，來自現場的4～20mA信號或其它類型信號經A/D轉換送至CPU進行運算處理，同時CPU與來自電動執行機構的開度信號及上、下限設定值進行比較后驅動電動機轉動，經減速后推動輸出軸作上、下位移或角位移，zui終實現輸入信號通過電動執行機構實現對閥門等設備的位移控制。另外，電動執行機構輸出當前的實際位置經CPU處理及D/A轉換后，以4～20mA標準信號輸出。
　　
　　RK-Z系列智能電動執行機構采用全封閉、一體化結構。配以單相永磁式交流同步電動機，具有體積小、重量輕、結構簡單、傳動慣量小、轉矩大等特點。傳動系統采用螺桿螺母式，具有傳動平穩、承載能力強、傳動精度高、有自鎖能力等優點。機內傳動部件采用精細加工技術，嚴格控制各零部件質量。執行機構出廠前加足進口油脂，無需保養、也不會向外泄漏。位置反饋采用航天工業的高精度、高可靠性、高分辨率0.1％、長壽命導電塑料電位器。借助于*的機械設計理念，將電位器與執行機構輸出軸相連，從而檢測到調節閥的位移，確保了位置反饋信號的真實性，克服了傳統執行機構反饋信號依靠齒輪傳動裝置傳遞，因齒輪磨損而使輸出軸實際位置與反饋信號的誤差日趨增大的難題。限位和剎車采用逐步逼近電子技術，當接近閥門極限位置時自動減速，實現了閥門的“柔性全開"和“柔性全關"，取消了限位開關和剎車片，解決了限位開關易失靈、剎車片易“抱死"以及剎車時易產生大沖擊電流燒壞電機等老大難問題。充分利用微處理器的數據處理功能使其成為真正的智能化電動執行機構。通過控制面板上的5個按鍵和6位超高亮度LED數碼管進行人機對話、參數設定和調整，顯示清晰的運行狀態及多種報警信息，給調試和檢修維護人員帶來很大的方便。為了提高整機可靠性，采用了可靠性設計、可靠性評估、失效分析和嚴格的篩選、老化等工藝措施，并zui大限度的減少了可動部件，使整機的MTBF值達到40000萬小時以上。
　　
　　3.2裝置特點1可接受0～10mA、4～20mA、0～5V、1～5V等多種模擬信號，輸入信號的選擇，正、反行程的切換，以及上、下限的定位調整等，無需開蓋，只需通過顯示窗的觸摸式按鍵，就可完成所有調試。2具有多種控制方式：輸入模擬量控制、無源開關量遠程控制內、外置24VDC，10mA、有源220V，10mA交流開關量遠程控制等。3采用*的智能化技術來控制過力矩保護和超限位保護，取消了需要進行復雜調整的機械式力矩開關和限位開關。4可根據現場系統的需求，實現閥門全行程任意設定。5頻繁通斷次數可達1200次/小時。6防護等級：IP66。
　　
　　3.3裝置自診斷功能1當輸出軸位移到行程起始點0％或行程終點100％時，電動執行機構會輸出無源常開觸點各一付，供控制系統選用。2當電網電壓驟降或停電時，執行機構內部控制電路會使執行結構停留在當前位置，并自動記憶此前瞬間的有關現場數據，一旦電壓恢復正常，執行機構能自動恢復有關數據而繼續正常工作。3當機械部件發生故障卡澀，致使電機超負荷時，其輸出軸會維持在原來位置上，控制電路會切斷電機電源，并發出顯示報警信號但仍保持反向運動方式，同時輸出無源常開觸點一付。當故障排除后，自動進入正常工作。4當自動控制系統故障時，可根據工藝過程要求設定閥門的全開、關閉和保持原位3種狀態，省略了系統的一些聯鎖保護措施，使運行更放心。5具有多“協議"通訊功能，根據用戶要求，可設置RS-485等其它通訊“協議"，通過通訊接口，掛接到數據總線上，接收來自系統的指令、數據等，并協同工作。
　　
　　四、結語在自動控制系統中，選擇高質量的電動執行機構，對“壽命周期費用"是很重要的，如果電動執行機構選擇不當或質量不過關，再的控制思路、高超的控制策略也難以達到預想的控制效果。為此，生產、制造和選用高可靠性的產品日益受到過程控制界的重視。RK-Z系列智能電動執行機構采用機電一體化結構，利用微機技術、電子限位等新技術及*的機械設計理念，具有體積小、重量輕、力矩大、可靠性高、定位精度準、成本低等特點。目前已有幾百套智能電動執行機構在楊樹浦、崇明、南市、高橋、洛河、匯源電廠及冶金、化工等行業得到應用。其以人為本的設計思路、便利的維護調整方式，得到了現場技術人員的青睞，具有良好的應用前景。