電動執行機構kefenweizhixingchenghejiaoxingchengliangdalei，tashizidongkongzhixitongzhongbukequeshaodezhongyaoshebei，qizhuyaorenwushijiangtiaojieqisonglaidekongzhixinhaochengbilidizhuanhuanchengzhixianweiyihuojiaoweiyiqudaidongfamen
、擋板等調節機構
，以實現自動控製。因而廣泛用於電力、冶金、石油、化工等工業部門的自動控製領域。

　　近10年來，由於廣泛采用和吸收微計算機控製、微機械等新技術、新成果與成熟經驗

，電動執行機構得到迅速發展，現已廣泛使用“微機+隨動係統”結構模式的微機型電動執行機構，由微處理器完成信號傳遞、調節參數切換、狀態指示、控製量的輸出，以提高調節性能、使用及維護保養等方麵的靈活性。

　　一電動執行機構的可靠性

　　電動執行機構的可靠性是指它在規定的條件下、規定時間內完成規定功能的能力。

　　“規定的條件”一般可概括為：

　　(1)環境條件：指能影響電動執行機構性能的環境特性
，如溫度、濕度
、氣壓、磁場、機械衝擊
、振動、粉塵等。

　　(2)動力條件：指能影響電動執行機構性能的動力特性。

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

　　(4)使用和維護條件：電dian動dong執zhi行xing機ji構gou的de可ke靠kao性xing隻zhi有you在zai使shi用yong中zhong得de以yi實shi現xian
，並bing在zai維wei護hu中zhong得de到dao提ti高gao
，對dui於yu使shi用yong和he維wei護hu條tiao件jian而er言yan，首shou先xian要yao注zhu意yi的de是shi完wan善shan的de使shi用yong和he維wei護hu保bao養yang
；其次是必須要求操作者達到相應的技術水平。

　　“規定的條件”是(shi)電(dian)動(dong)執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)可(ke)靠(kao)性(xing)定(ding)義(yi)中(zhong)最(zui)重(zhong)要(yao)而(er)又(you)最(zui)容(rong)易(yi)忽(hu)略(lve)的(de)部(bu)分(fen)。不(bu)同(tong)條(tiao)件(jian)下(xia)，其(qi)可(ke)靠(kao)性(xing)是(shi)絕(jue)然(ran)不(bu)同(tong)的(de)，離(li)開(kai)具(ju)體(ti)條(tiao)件(jian)談(tan)可(ke)靠(kao)性(xing)將(jiang)毫(hao)無(wu)意(yi)義(yi)。而(er)“規定的功能”是表征電動執行機構完成任務的各參量
，如力矩、開/關及時間、行程、不動時間
、死區等。

　　電動執行機構在壽命期內的可靠性變化規律是研究其可靠性的基礎
，取決於早期失效、隨機失效及耗損失效。理論上常用可靠度(R)zheyidingliangzhibiaolaibiaozhengshebeidekekaoxing
，tashizhishebeizaiguidingtiaojianheshijianneiwanchengguidinggongnengdegailv。weijianbianzhiguanqijian，diandongzhixingjigouxingyezaishijishiyongshi，jiandandiyongpingjunwuguzhangshijian(MTBF)來表征可靠性的特征量，並作為代表電動執行機構可靠性的性能指標。

　　電動執行機構的可靠性一般受下列主要因素的製約與影響：係統選擇與設計、元件/組件適用性、動作參數、機械構造、製造技術
、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、維護結果、現場裝配與施工條件、備品性能的退化、運輸及使用影響等。

　　為wei使shi電dian動dong執zhi行xing機ji構gou具ju有you眾zhong多duo功gong能neng與yu優you異yi性xing能neng
，常chang常chang不bu得de不bu增zeng加jia係xi統tong結jie構gou的de複fu雜za性xing，為wei保bao證zheng這zhe些xie功gong能neng與yu性xing能neng在zai使shi用yong時shi付fu諸zhu實shi踐jian
，使shi得de可ke靠kao性xing問wen題ti更geng為wei突tu出chu。由you於yu電dian動dong執zhi行xing機ji構gou直zhi接jie控kong製zhi著zhe機ji組zu的de運yun行xing過guo程cheng

，影ying響xiang著zhe機ji組zu及ji發fa電dian廠chang的de安an全quan與yu經jing濟ji運yun行xing，因yin此ci研yan究jiu、分析電動執行機構的可靠性十分重要且有意義。

　　二   電動執行機構的故障分析

　　提(ti)高(gao)電(dian)動(dong)執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)，就(jiu)要(yao)盡(jin)可(ke)能(neng)減(jian)少(shao)和(he)消(xiao)除(chu)故(gu)障(zhang)，而(er)事(shi)實(shi)上(shang)這(zhe)種(zhong)故(gu)障(zhang)是(shi)多(duo)種(zhong)多(duo)樣(yang)的(de)。有(you)的(de)是(shi)某(mou)一(yi)元(yuan)件(jian)失(shi)靈(ling)引(yin)起(qi)的(de)，有(you)的(de)是(shi)係(xi)統(tong)中(zhong)元(yuan)件(jian)/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。有些故障通過調整的方法就可以解決，有的則是由於使用時間長、精確度差，需要修配、更換部件才能恢複其性能，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複雜，其特征是設計、製造、安裝及管理等質量問題交織在一起。常見故障有泄漏嚴重、速度難以調整穩定
，髒物或油汙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
，也有屬於設計欠妥，元件選擇不當
，動作不平穩、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

　　調試後進入正常生產階段的故障特征有：少數密封件由於裝配質量和材料質量問題短期內損壞而漏油；原先粘附在管壁
、孔壁上的毛刺、粘沙、雜質和髒物脫落導致某些元件工作不穩定。一般到運行中期，係統元件/組件處於最佳運行工作狀態

，故障率較低。

　　(3)運行後期故障

　　電動執行機構運行一段時間後，各類元件/組件因工作頻率和負載條件的差異，各易損件先後磨損超標。這個階段的故障特征是位置反饋接觸不良、定位精確度差、穩定性下降
、效率顯著降低、故障率逐漸增加。這時應全麵檢查，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,予以全麵修複，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節和控製。

　　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、刹車片磨損及“抱死”、零部件損壞、線圈燒壞

、密封件失效等。

　　三電動執行機構的維護保養

　　電動執行機構主要由電動機
、軸承、齒輪傳動係統和電子部分等組成。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動機和軸承方麵，在電動機故障中：繞組失效占20%，軸承失效占45%
，滑環、電刷、整流子損壞占5%，其他占30%
；在軸承故障中：潤滑劑變質、消失占45%，汙染占30%
，剝蝕占5%，誤調占5%，腐蝕占5%
，其他占10%。因此，良好的維護保養能補充電動執行機構的可靠性不足
，提高其有效性。

　　1.    加強潤滑油的清潔度管理

　　電動執行機構最大特點是需使用潤滑油。其黏度隨油溫變化，黏度過低，渦輪蝸杆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，渦輪蝸杆及齒輪等傳動部件磨損、老化產生的雜質與水分的滲入，內部塗層的脫落、鏽蝕等都會影響潤滑油清潔度。

　　2.    及時消除潤滑油脂泄漏

　　由於電動執行機構動作頻率高、速度快，難以避免受衝擊

，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.    改善工作環境和使用條件

　　可靠性和壽命與使用情況
、所處環境條件
、人員知識等因素有著直接關係。隻有在維護管理上改善其工作環境與使用條件，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
、製造、安裝上的初步誤差而引起。這些初期故障的發現需要花費一定功夫

，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.    做好數據管理以防偶發故障

　　偶ou發fa故gu障zhang一yi般ban較jiao難nan預yu測ce。為wei防fang止zhi偶ou發fa故gu障zhang
，要yao定ding期qi檢jian查zha和he保bao養yang，掌zhang握wo某mou階jie段duan維wei護hu資zi料liao和he曆li史shi檔dang案an數shu據ju，這zhe對dui於yu準zhun確que實shi施shi故gu障zhang判pan斷duan和he日ri常chang維wei護hu十shi分fen重zhong要yao。

　　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
，由於結構變化
，使得運行維護人員對電動執行機構的知識、技術水平有了較大提高，然而
，仍有不少仍缺乏應有的專業知識和技術。對電動執行機構處於“似懂非懂”的狀況，這也是維護管理薄弱的環節所在。

　　為(wei)使(shi)運(yun)行(xing)維(wei)護(hu)人(ren)員(yuan)方(fang)便(bian)地(di)進(jin)行(xing)現(xian)場(chang)維(wei)護(hu)管(guan)理(li)，在(zai)進(jin)行(xing)電(dian)動(dong)執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)時(shi)要(yao)有(you)超(chao)前(qian)意(yi)識(shi)
，要(yao)充(chong)分(fen)考(kao)慮(lv)到(dao)便(bian)於(yu)維(wei)護(hu)管(guan)理(li)的(de)實(shi)施(shi)
，努(nu)力(li)做(zuo)到(dao)：係統要簡化；標準化程度高、互換性好、容易修複；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。

　　四   RK-Z係列智能電動執行機構介紹

　　1.    裝置概況

　　從(cong)國(guo)產(chan)電(dian)動(dong)執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)使(shi)用(yong)情(qing)況(kuang)分(fen)析(xi)，雖(sui)然(ran)在(zai)某(mou)些(xie)技(ji)術(shu)指(zhi)標(biao)上(shang)與(yu)國(guo)外(wai)同(tong)類(lei)產(chan)品(pin)相(xiang)媲(pi)美(mei)，但(dan)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)問(wen)題(ti)卻(que)長(chang)期(qi)得(de)不(bu)到(dao)根(gen)本(ben)性(xing)解(jie)決(jue)，其(qi)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)有(you)：長期忽視基礎技術的研究和開發；國產通用件和基礎件質量不過關；企業對產品質量控製和管理不力。

　　針對上述問題
，上海銳凱儀表有限公司花大力氣開發了新一代RK-Z係列智能電動執行機構，較好解決了這些缺陷和不足。RK-Z係列智能電動執行機構係統構成見圖1所示。它采用全封閉
、一體化結構，配以單相永磁式交流同步電動機，體積小
、重量輕、結構簡單、傳動慣量小、轉矩大等特點。限位和刹車采用逐步逼近電子技術，實現了閥門“柔性全開”和“柔性全關”，取消了限位開關和刹車片，解決了長期以來困擾的限位開關易失靈
、刹車片易“抱死”以及刹車時易產生大衝擊電流燒壞電動機等老大難問題。為提高整機可靠性，采用了可靠性設計、可靠性試驗、失效分析和嚴格的篩選、老化等工藝措施
，並最大限度地減少了可動部件，使整機MTBF值達到40000萬小時以上。

　　2.    控製軟件

　　控製軟件采用C語yu言yan，為wei提ti高gao程cheng序xu的de可ke靠kao性xing和he可ke理li解jie性xing，將jiang程cheng序xu設she計ji成cheng相xiang對dui獨du立li的de子zi程cheng序xu，有you利li於yu程cheng序xu的de移yi植zhi和he修xiu改gai。控kong製zhi軟ruan件jian主zhu要yao功gong能neng是shi接jie收shou來lai自zi控kong製zhi中zhong心xin的de指zhi令ling或huo控kong製zhi器qi上shang開kai、關鍵指令
；接受閥門開度反饋信號
，計算後輸出控製信號

；向控製中心反饋信息
；實時顯示閥門開度；故障報警、故障處理，其程序主框圖如圖2。

　　3.    裝置特點

　　(1)可接受0～10mA
、4～20mA、0～5V
、1～5V等多種模擬信號，輸入信號的選擇和正、反行程的切換以及上、下限的定位調整等
，無需開蓋

，隻需通過顯示窗的觸摸式按鍵，就可完成所有調試。

　　(2)具有多種控製方式：輸入模擬量控製、無源開關量遠程控製(內、外置24VDC，10mA)、有源(220V，10mA交流)開關量遠程控製等。

　　(3)采用智能化技術控製過力矩和超限位保護，取消了需要進行複雜調整的機械式力矩開關和限位開關。

　　(4)可實現閥門全行程任意設定。

　　(5)頻繁通斷次數可達1200次/h。

　　(6)防護等級：IP66。

　　4.    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副
，供控製係統選用。

　　(2)dangdianwangdianyazhoujianghuotingdianshi，zhixingjigouneibukongzhidianluhuishizhixingjigoutingliuzaidangqianweizhi，bingzidongjiyiciqianshunjiandeyouguanxianchangshuju，yidandianyahuifuzhengchang
，zhixingjigounengzidonghuifuyouguanshujuerjixuzhengchanggongzuo。

　　(3)當機械部件發生故障卡澀，致使電動機超負荷時，其輸出軸會維持在原來位置上，控製電路會切斷電動機電源，並發出顯示報警信號(但仍保持反向運動方式)，同時輸出無源常開觸點一副。當故障排除後，自動進入正常工作。

　　(4)碰到自動化係統故障時，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，省略了係統的一些聯鎖保護措施，使運行更穩定。

　　(5)具有多“協議”通信功能：根據用戶要求可設置RS-485等其他通信協議，通過接口，掛接到數據總線上，接收來自係統的指令、數據等，並協同工作。

　　五結束語

　　在自動控製係統中，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，再完美的控製思路、高超的控製策略也難以達到預想的控製效果。為此
，生產、製造和選用高可靠性的產品日益受到過程控製界的重視。本文介紹的RK-Z係列智能電動執行機構目前已在楊樹浦、崇明
、南市、高橋
、洛河
、彙源等電廠以及冶金、化工等行業運行

，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。