瑞基电动执行机构维护调节知识培训

主讲人：刘晨钊 2013年12月28日

目一、执行机构的由来二、执行机构的应用领域

录

三、电动执行机构的维护保养及应用

一、执行机构的由来执行机构，又称执行器，英文名：ACTUATORS,是一种自动控 制领域的常用机电一体化设备(器件),是自动化仪表的三 大组成部分(检测设备、调节设备和执行设备)中的执行设 备。主要是对一些设备和装置进行自动操作，控制其开关和 调节，代替人工作业。按动力类型可分为气动、液动、电动、 电液动等几类；按运动形式可分为直行程、角行程、回转型 (多转式)等几类。由于用电做为动力有其它几类介质不可 比拟的优势，所以电动型近年来发展最快，应用面较广。电 动型按不同标准又可分为：组合式结构和机电一体化结构； 电器控制型、电子控制型和智能控制型(带HART、FF协议); 数字型和模拟型；手动接触调试型和红外线遥控调试型等。

它是伴随着人们对控制性能的要求和自动控制技术的发展而 迅猛发展的： 1. 早期的工业领域，有许多的控制是手动和半自动的，在 操作中人体直接接触工业设备的危险部位和危险介质(固、 液、气三态的多种化学物质和辐射物质),极易造成对人的 伤害，很不安全； 2. 设备寿命短、易损坏、维修量大； 3. 采用半自动特别是手动控制的控制效率很低、误差大， 生产效率低下。 基于以上原因，执行机构逐渐产生并应用于 工业和其它控制领域，减少和避免了人身伤害和设备损坏， 极大的提高了控制精确度和效率，同时也极大提高了生产效 率。今年来随着电子元器件技术、计算机技术和控制理论的 飞速发展，国内外的执行机构都已跨入智能控制的时代。

二、执行机构的应用领域执行机构主要应用在以下三大领域： 1.发电厂 ①火电行业应用 送风机风门挡板 一次进风风门挡板 空气预热风门挡板 烟气再 循环 旁路风门挡板 二次进风风门挡板 主风箱风门挡板 燃烧 器调节杆 燃烧器摇摆驱动器 液压推杆驱动器 叶轮机调速 烟 气调节阀 蒸气调节阀 球阀和蝶阀控制 滑动门 闸门 ②其它电力行业的阀门执行器应用 球阀 除尘控制喷水 叶轮机转速控制 控制大型液压阀 燃气控 制阀 燃烧器点火启动 蒸气控制阀 冷凝水再循环, 脱氧机，锅 炉给水，过热控制 器，再加热恒温控制器，及其它相关阀门应 用

2.过程控制

用于化工、石化、模具、食品、医药、包装等行业的生产过程 控制，按照既定的逻辑指令或电脑程序对阀门、刀具、管道、 挡板、滑槽、平台等进行精确的定位、起停、开合、回转，利 用系统检

测出的温度、压力、流量、尺寸、辐射、亮度、色度、 粗糙度、密度等实时参数对系统进行调整，从而实现间歇、连 续和循环的加工过程的控制。

3.工业自动化 用于较为广泛的航空、航天、军工、机械、冶金、开采、交通、 建材等方面，对各类自动化设备和系统的运动点(运动部件) 进行各种形式的调节和控制。 过程控制和工业自动化方面的主要应用举例如下： ① 在硫矿生产中的应用 注水流量控制 球阀和碟阀控制 ②碳酸钾管道阀门执行器的应用 滑动门 分流器 闸门 球阀和蝶阀 球型控制阀 ③水处理阀门执行器的应用 液流流量控制 调压阀压力控制 酸溶液流量控制

④石灰石/水泥厂阀门执行器的应用 球或蝶阀控制 处理干水泥，石膏，或液体 送风和引风机 调节 型风门挡板 旁路风门挡板 环境污染控制和除尘装置 滑动门 对在料斗和储藏库的原材料进行物流控制 闸门 控制原材料在 进料口的流量 燃气控制阀 调节转炉上燃烧器进气量 蒸气控制 阀 控制生产过程所需的蒸气 ⑤在谷物加工厂执行器的应用 闸门 分流阀 分配器 物料卸货器/加热器 除尘隔离挡板 气流 控制(物流干燥) 球阀和蝶阀控制

⑥钢厂风门挡板和阀门执行器的应用 球或蝶阀控制 控制冷却水，废水，或其它冷却介质 调节型风 门挡板 送风和引风机 旁路风门挡板 闸门 环境污染控制和除 尘装置 滑动门 控制原材料在进料口的流量 对在料斗和储藏库 的原材料进行物流控制 燃气控制阀 蒸气控制阀 调节转炉上燃 烧器进气量 控制生产过程所需的蒸气 ⑦铝厂风门挡板和阀门执行器的应用 送风机风门挡板 一次进风风门挡板 空气预热风门挡板 烟气再 循环 旁路风门挡板 二次进风风门挡板 主风箱风门挡板 燃烧 器调节杆 燃烧器摇摆驱动器 液压推杆驱动器 叶轮机调速 烟 气调节阀 蒸气调节阀 球阀和蝶阀控制 滑动门 闸门

⑧过程控制挡板的应用 空气补充 排风机旁路 热/冷风混和 应急关断 ⑨在石油工业中的应用 注油工艺流量控制 气举管路主阀门压力控制 注水工艺流量控 制 油井油质采样试验 / 生产用阀门 ⑩在天然气生产和输送工业的应用 气举气流流量控制 气管路主阀门压力控制 压缩机喘振控制 天 然气压力控制 天然气管路主阀门压力控制 应急关断 天然气调 压器控制 压力控制 压缩机喘振控制 流量控制

三、电动执行机构的维护保养及应用

电动执行机构可分为直行程和角行程两大类，它是自动控 制系统中不可缺少的重要设备，其主霎任务是将调节器送来的 控制信号成比例的转换成直线位移或角位移去带动阀门、挡板 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，由于广泛采用和吸收微电脑控制、微机械等新 技术、新成果与成熟经验，使电动执行机构得到迅速发展，现 在已经广泛使用“微机+随动系统’结构模式的微机型电动执行 机构，它由微处理器完成信号传递、调节参数切换、状态指示、 控制量的输出，增强了调节系统的性能、使用及维护保养等方 面的灵活性。

1、电动执行机构的故障分析 提高电动执行机构的可靠性，就要尽可能减少和消除故障， 而事实上这种故障使多种多样的，主要是由于某一元件失灵、 系统中元件/组建综合因素、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，需要修配，更换部件才能恢复其性能， 也有些是由于原始设计不周，需要改进才能排除。

1.1 电动化执行机构的故障特征 (1)调试阶段故障 新电动执行机构的故障问题比较复杂，其特征是设计、制 造、安装及管理等诸多问题交织在一起，常见的故障有泄漏严 重、速度难以调整稳定、脏物或油污使传动机构卡涩或动作失 灵。某些组件漏装或装错弹簧、密封件，有些属于设计欠妥， 元件选择不当，动作不平稳，定位精度差等，对待这类故 障.应耐心细致、慎重处理，逐一排除。 (2)运行初期和中期故障 调试后进入正常生产阶段的故障特征是少数密封件由于装 配质量和材料质量问题短期内损坏而漏油，同时粘附在管壁、 孔壁上的毛刺、粘沙、杂质和脏物脱落导致某些元件工作不稳 定，通常在远行中期，系统元件/组件处于最佳运行工作状态， 故障率较低。

(3)运行后期故障 电动执行机构运行一段时间后，各类元件/组件因工作频率 和负载条件的差异，各易损件先后磨损超标，这个阶段的故障 特征是位置反馈接触不良，定位精度差，稳定性下降，效率显 著降低，故障率逐渐增加。这是应全面检查，更换失效部作、 全面修复故障，否则将给运行人员带来很多不便，甚至严重影 响机组的正常调节和控制。 1.2 偶发性、突发性故障 这类故障在时间上表现为偶然突变，故障区域及产生原因 较为明显，由非人为和人为因素造成，如位置反馈器件接触不 良，刹车片磨损及“抱死”、零部件损坏、线圈烧坏、密封件 失效等。

2 电动执行机构的维护保养 电动执行机构主要由电机、轴承、齿轮传动系统和电于部 分组成。根据美国军标MIL-HDBK-338发表的可靠性数据表明， 执行器故障主要集中在电机和轴承方面，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 电动执行结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。