電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)常見故障及快速排除方法_圖文

1、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)常見故障及快速排除方法李肇果(重慶工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所重慶,401121摘要:簡(jiǎn)要介紹了電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定義、分類及其工作原理,著重分析了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的常見故障及其排除方法。關(guān)鍵詞:電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu);伺服放大器;位置發(fā)送器;故障Asbtract: This paper introduced the frequent malfunction of electric actuator and its trouble shooting. The definition, class and theory of electric actuator is brifly introduced also.K

2、ey word: Electric actuator ; Servo ; Electric pneumatic converter ; Malfunction中圖分類號(hào):TP215文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1001-9227(200902-0093-041執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定義執(zhí)行機(jī)構(gòu),又稱執(zhí)行器,是一種自動(dòng)控制領(lǐng)域的常用機(jī)電一體化設(shè)備(器件,是自動(dòng)化儀表的三大組成部分(檢測(cè)設(shè)備、調(diào)節(jié)設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備中的執(zhí)行設(shè)備。按動(dòng)力類型可分為氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)、電液動(dòng)四大類;按運(yùn)動(dòng)形式可分為直行程、角行程、回轉(zhuǎn)型(部分回轉(zhuǎn)和多轉(zhuǎn)式三大類;按控制類型可分為調(diào)節(jié)型(包括智能型和一體化、開關(guān)型、兩位式和帶現(xiàn)場(chǎng)總線等產(chǎn)品,本文

3、著重闡述應(yīng)用最廣泛、控制較復(fù)雜的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)型產(chǎn)品。2電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理1電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由以下幾部分組成:電機(jī)、減速器、位置發(fā)送器和伺服控制器。其原理框圖見圖1。 圖1原理框圖當(dāng)伺服放大器輸入端有一個(gè)輸入信號(hào)時(shí),此輸入信號(hào)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸位置反饋信號(hào)(以下簡(jiǎn)稱反饋信號(hào)在伺服放大器內(nèi)進(jìn)行綜合比較,當(dāng)兩者之差大于死區(qū)(也可理解為靈敏度設(shè)定值時(shí),執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸就朝減小差值的方向移動(dòng),直到兩個(gè)信號(hào)的差值小于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的死區(qū)時(shí),執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸就穩(wěn)定在輸入信號(hào)指定的位置上,進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)閥門(或風(fēng)門等被控對(duì)像開度的目的。上世紀(jì)90年代以前,伺服放大器和位置發(fā)送器是分離的,進(jìn)入90年代,隨著電子

4、技術(shù)的發(fā)展,以及來(lái)自國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品的沖擊,國(guó)內(nèi)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)逐步將伺服放大器和位置發(fā)送器融為一體,體積、重量大幅降低,操作更加方便,即目前正得到廣泛應(yīng)用的伺服一體化產(chǎn)品。3常見故障及其快速排除方法由于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制過程比較復(fù)雜,它涉及到電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的三大部分:電機(jī)、減速器和電氣控制部分,但通常情況下電氣控制部分出現(xiàn)問題而導(dǎo)致故障的可能性最大,下面介紹幾種常見故障的快速排除方法。3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動(dòng)作說(shuō)明:(見圖2(1“執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動(dòng)作”指給定信號(hào)(或叫控制信號(hào)改變時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒有響應(yīng)。(2“就地手輪能否操動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)”指通過在現(xiàn)場(chǎng)操動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自帶的手輪,執(zhí)行機(jī)構(gòu)能否動(dòng)作。(3“閥門卡死或執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡死”:

5、這里的閥門也有可能是風(fēng)門、擋板等被控對(duì)象。如何判斷是閥門卡死或執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡死呢?可以把執(zhí)行機(jī)構(gòu)從閥門上取下來(lái)再進(jìn)行進(jìn)一步判斷。(4“就地電動(dòng)能否操動(dòng)執(zhí)行器”指通過在現(xiàn)場(chǎng)按下執(zhí)行機(jī)構(gòu)自帶的手操按鈕,執(zhí)行機(jī)構(gòu)能否動(dòng)作。(5“電路板故障(電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分或力矩超限”:如何判斷是電路板故障還是力矩超限?如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)有力收稿日期:2009-01-15作者簡(jiǎn)介:李肇果(1964-,男,高級(jí)工程師,長(zhǎng)期從事自動(dòng)控制現(xiàn)場(chǎng)儀表的研發(fā)、生產(chǎn)制造和管理工作。 圖2執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障排除方法矩超限報(bào)警功能,可以查看是否有報(bào)警信息;對(duì)于有力矩保護(hù)功能但沒有報(bào)警功能的執(zhí)行機(jī)構(gòu),一般都有力矩開關(guān),此時(shí)請(qǐng)確認(rèn)力矩開關(guān)是否動(dòng)作。電路部分的

6、故障除了電路板本身的故障外,如果電機(jī)為單相電機(jī),還有可能是分相電容損壞。(6“輸入信號(hào)正常與否”的判斷方法可按如下操作進(jìn)行:如果為開關(guān)量型,可直接用萬(wàn)用表的電壓擋測(cè)量信號(hào)是否正常;如果為調(diào)節(jié)型,可將電流表串入執(zhí)行器模擬控制信號(hào)輸入端,看電流值是否與系統(tǒng)給定值相符。(7“輸入信號(hào)故障”證明不是執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障,控制信號(hào)有問題。(8“控制板輸入端阻抗是否正?！钡呐袛喾椒ㄊ窍葦嗟魣?zhí)行機(jī)構(gòu)電源,再斷開輸入信號(hào),用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)量模擬輸入端的阻抗。對(duì)于調(diào)節(jié)型,輸入阻抗一般應(yīng)在500以下(如果說(shuō)明書上提供了輸入端阻抗參數(shù)值,可進(jìn)一步確定測(cè)量值是否與說(shuō)明書一致;對(duì)于開關(guān)型或兩位式,如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)自帶伺服控制板,輸

7、入阻抗一般應(yīng)在1k以上。(9“電路板故障(控制信號(hào)檢測(cè)部分”指執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制電路板發(fā)生故障,這一故障為控制信號(hào)檢測(cè)部分電路故障。(10“反饋信號(hào)是否正?！钡呐袛喾椒ㄈ缦?將執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別置于全關(guān)位置、全開位置和中間任意一個(gè)位置,查看反饋值是否為0%、100%和介于0100%之間的一個(gè)數(shù)。(11“是否已設(shè)定好執(zhí)行機(jī)構(gòu)行程”:如不確定是否已設(shè)定好行程,請(qǐng)參考說(shuō)明書重新設(shè)定行程即可。(“行程設(shè)置”也有以下說(shuō)法:零點(diǎn)和滿量程設(shè)置、終端位置設(shè)置、全開位置和全關(guān)位置設(shè)置3.2閥門泄漏過大圖3閥門故障排除方法說(shuō)明:(見圖3(1“閥門泄漏過大”指執(zhí)行機(jī)構(gòu)全關(guān)時(shí)閥門仍有比較大的泄漏量。(2“通過就地手輪將閥門關(guān)死能

8、否排除故障”的操作方法為先將執(zhí)行機(jī)構(gòu)切換到就地控制狀態(tài)(有些執(zhí)行機(jī)構(gòu)在操作就地手輪時(shí)就會(huì)自動(dòng)切換到就地控制狀態(tài),再操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)自帶的就地手輪,在閥門關(guān)死以前注意排除執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身是否已經(jīng)走到機(jī)構(gòu)零位(如果出現(xiàn)此情況,需要重新調(diào)節(jié)閥門與執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的相對(duì)位置。(3“閥門故障”:有可能閥芯損壞,或者閥門內(nèi)有異物。(4“跟蹤是否在誤差范圍以內(nèi)”指執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋值與給定值是否在誤差范圍以內(nèi),這個(gè)誤差一般應(yīng)小于1.5%。(5“重新設(shè)定行程后能否排除故障”:請(qǐng)按照說(shuō)明書介紹的行程設(shè)置方法進(jìn)行操作。某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能帶有限位開關(guān),所以還有可能需要對(duì)限位開關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)。(6“行程未設(shè)置好”:一般說(shuō)來(lái)應(yīng)該是零點(diǎn)位置

9、(或叫全關(guān)位置沒有設(shè)置好。(7“可能閥門選型有誤”:如閥門形式、閥門口徑、閥門填料等。3.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)振蕩圖4執(zhí)行機(jī)構(gòu)振蕩排除方法說(shuō)明:(見圖4(1“執(zhí)行機(jī)構(gòu)振蕩”指執(zhí)行機(jī)構(gòu)在自動(dòng)狀態(tài)(或叫遠(yuǎn)控狀態(tài)下,控制信號(hào)沒有改變而執(zhí)行機(jī)構(gòu)在某一位置來(lái)回動(dòng)作幾下或永遠(yuǎn)動(dòng)作,或控制信號(hào)改變而執(zhí)行機(jī)構(gòu)在運(yùn)行到指定位置時(shí)要來(lái)回頻繁動(dòng)作許多下才能停下來(lái)或根本停不下來(lái)。由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)經(jīng)常處于振蕩狀態(tài)下運(yùn)行,嚴(yán)重影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用壽命。(2“增大死區(qū)后能否排除故障”有些執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供了調(diào)節(jié)死區(qū)功能,請(qǐng)?jiān)囍龃笏绤^(qū),如果增大死區(qū)能消除振蕩,證明死區(qū)設(shè)得過小了。但死區(qū)與調(diào)節(jié)精度有密切的關(guān)系,死區(qū)增大,調(diào)節(jié)精度就減小,如果因死區(qū)

10、增大而致使精度減小到允許誤差范圍以外,則此時(shí)通過增大死區(qū)來(lái)消除振蕩的做法就不可取。(3“死區(qū)設(shè)得過小”:一般死區(qū)在0.75%1.5%比較常見,如果對(duì)精度要求沒有那么高,也有可能設(shè)到2.5%。如果您的死區(qū)設(shè)為0.5%,那么執(zhí)行機(jī)構(gòu)肯定會(huì)產(chǎn)生振蕩,這主要是由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的惰走性和信號(hào)的不穩(wěn)定性造成的。(4“執(zhí)行機(jī)構(gòu)由開向轉(zhuǎn)為關(guān)向運(yùn)行時(shí)反饋是否不變”:操作方法為切換到就地手操狀態(tài),先往某一方向操動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),此時(shí)反饋信號(hào)有變化,然后再操動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)往相反方向運(yùn)行,如果反饋信號(hào)要過一會(huì)兒才有變化,證明執(zhí)行機(jī)構(gòu)的回差過大了。(5“回差過大”:引起回差過大的因素主要是機(jī)械間隙過大。(6“輸入信號(hào)是否穩(wěn)定”:可以

11、用電流表直接測(cè)量輸入信號(hào)的穩(wěn)定性。(7“輸入信號(hào)不穩(wěn)定”:可能需要更換對(duì)應(yīng)的I O模塊才能解決問題。(8“執(zhí)行機(jī)構(gòu)的惰走性是否過大”:由于電機(jī)轉(zhuǎn)子有慣性,當(dāng)切掉電機(jī)電源后轉(zhuǎn)子還會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)幾圈才能停下來(lái),所以在切斷電機(jī)電源后執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸還會(huì)繼續(xù)運(yùn)行一段距離,一般執(zhí)行機(jī)構(gòu)都帶有制動(dòng)裝置,有接觸式的(如剎車盤,也有非接觸式的(如利用電磁力剎車的能耗制動(dòng)方式。(9“可能電機(jī)剎車有故障或失效”如果制動(dòng)裝置是剎車盤,一般都可以對(duì)它進(jìn)行重新調(diào)節(jié)。(10“行程是否設(shè)行過小”:一般執(zhí)行機(jī)構(gòu)在出廠前都已設(shè)定好了標(biāo)準(zhǔn)行程,或者已限定了它的行程范圍,如果您所設(shè)定的行程超過了限定值,特別是行程設(shè)得過小時(shí),執(zhí)行機(jī)構(gòu)就有可

12、能產(chǎn)生振蕩。4跟蹤不準(zhǔn)確圖5跟蹤不準(zhǔn)確排除方法說(shuō)明:(見圖5(1“跟蹤不準(zhǔn)確”:或叫誤差過大。(2“輸入信號(hào)是否準(zhǔn)備”:可用電流表直接測(cè)量輸 入信號(hào)的準(zhǔn)確性。 (上接第65頁(yè)圖7頂板壓力數(shù)據(jù)分析流程圖(3“輸入信號(hào)不準(zhǔn)確,請(qǐng)進(jìn)行校正”:如果無(wú)法對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正,可更換相應(yīng)I O 模塊試試。(4“全開和全關(guān)位置處反饋是否正?！?將執(zhí)行機(jī)構(gòu)操到全開和全關(guān)位置,再測(cè)量反饋輸出是否為100%和0%。(5“反饋信號(hào)未校正好”:各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)方法都不一樣,請(qǐng)參考說(shuō)明書,但有些執(zhí)行機(jī)構(gòu)有調(diào)零和調(diào)滿一說(shuō),其實(shí)這就是在對(duì)輸出進(jìn)行校正。如果以上方法還不能消除故障,試試重新設(shè)定一遍行程或許能奏效。(6“減小死

13、區(qū)能否消除故障”:因?yàn)樗绤^(qū)和精度有密切的關(guān)系,所以故障原因有可能是死區(qū)設(shè)得過大所致。(7“死區(qū)過大”:參照說(shuō)明書將死區(qū)減小即可,如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)未提供這一接口,那只能更換電路板了。參考文獻(xiàn)1工業(yè)過程測(cè)量和控制系統(tǒng)用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)S.中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T8219-1999符合HART協(xié)議的智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)通用技術(shù)條件S.中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T10233-2001CONAC智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),FK智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu).重慶工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所23圖2軟件流程圖在阻抗頻譜,利用D S P 快速傅氏變換,實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的故障,為我們今后的維修提供了很大的方便,具有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)1劉和平,嚴(yán)利平,張學(xué)鋒等.TMS320LF240xDSP結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2002章云,謝莉萍,熊紅艷.D