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Z系列多回转阀门电动装置

 DZ系列多回转阀门电动装置

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分析了电动机执行器的故障特征以及在其维护保养中应注意的问题

电动执行器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，其主要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，使电动执行器得到迅速发展，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器，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。
　　一、电动执行器的故障分析
　　提高电动执行器的可靠性，就要尽可能减少和消除故障，而事实上这种故障是多种多样的。主要是由于某一元件失灵、系统中元件/组件综合因素、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 电动执行器的故障特征
　　1 调试阶段故障新电动执行器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、杂质和赃物脱落导致某些元件工作不稳定。通常在运行中期，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器运行一段时间后，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。这时应全面检查，更换失效部件，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。
　　二、电动执行器的维护保养
　　电动执行器主要由电机、轴承、齿轮传动系统和电子部分组成。
　　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器的可靠性和有效性。1加强润滑油的清洁度管理电动执行器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器动作频率高、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。
　　3改善电动执行器的工作环境和使用条件电动执行器的可靠性和寿命与它的使用情况、所处的环境、人员知识等因素有着直接的关系。只有在维护管理上改善其工作环境与使用条件，以人为本，才可能延长使用寿命。
　　4故障初期特别要加强维护在电动执行器的所有故障中，初期故障的比例一般都比较高。初期故障大多是由于设计、制造、安装上的初步误差而引起的，这些初期故障的发现需要花费一定的功夫，解决也需要时间。因此，初期故障期间要特别加强维护管理。
　　5做好数据管理以防偶发故障电动执行器的偶发故障一般较难预测。为了防止偶发故障，要定期检查和保养，掌握某阶段维护资料和历史档案数据，这对于准确实施故障判断和日常维护是十分重要的。
　　6提高运行维护人员的专业知识运行维护人员专业知识的掌握程度直接影响维护管理。近年来，由于运行维护人员结构的变化，使他们对电动执行器的知识、技术的掌握有了较大提高，然而，仍有不少运行维护人员缺乏应有的专业知识和技术。现场运行维护人员大多对电动执行器处于“似懂非懂"的状况，这也是维护管理薄弱的环节所在。
　　为使运行维护人员方便进行现场维护管理，在进行电动执行器系统设计时要有超前意识，充分考虑到便于维护管理的实施，努力做到：系统要简化，简单的系统故障率低，维护管理容易；标准化程度高、互换性好、容易修复；集成化、组合化，调整、检查方便；引入故障诊断和定位、容错/纠错等新技术。三、RK-Z系列智能电动执行器
　　从国产电动执行器使用情况分析，虽然在某些技术指标上可以同国外同类产品相媲美，但可靠性和稳定性问题却长期得不到根本性解决，其主要原因有：
　　①长期忽视基础技术的研究和开发；
　　②国产通用件和基础件质量不过关；
　　③企业对产品质量控制和管理不力。

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目前共有二种类型的电动执行器，一般分为部分回转电动执行器（Part-Turn Electric Valve Actuator)，和多回转电动执行器（Multi-Turn Electric Valve Actuator),前者主要控制需要部分回转的阀门例如：球阀，蝶阀等，后者需要多圈数旋转的阀门，例如闸阀等。
　　电动多回转式执行机构　电力驱动的多回转式执行机构是最常用、最可靠的执行机构类型之一。使用单相或三相电动机驱动齿轮或蜗轮蜗杆最后驱动阀杆螺母，阀杆螺母使阀杆产生运动使阀门打开或关闭。
　　多回转式电动执行器可以快速驱动大尺寸阀门。为了保护阀门不受损坏，安装在在阀门行程的终点的限位开关会切断电机电源，同时当安全力矩被超过时，力矩感应装置也会切断电机电源，位置开关用于指示阀门的开关状态，安装离合器装置的手轮机构可在电源故障时手动操作阀门。
　　这种类型执行机构的主要优点是所有部件都安装在一个壳体内，在这个防水、防尘、防爆的外壳内集成了所有基本及先进的功能。主要缺点是，当电源故障时，阀门只能保持在原位，只有使用备用电源系统，阀门才能实现故障安全位置（故障开或故障关）
　　电动单回转式电动执行器
　　这种执行机构类似于电动多回转执行机构，主要差别是执行机构最终输出的输出力活力矩。
　　预测性维护
　　操作人员可以借助内置的数据存储器来记录阀门每次动作时力矩感应装置测得的数据，这些数据可以用来监测阀门运行的状态，可以提示阀门是否需要维修，也可以用这些数据来诊断阀门。
　　针对阀门可以诊断如下数据：
　　1.阀门密封或填料摩擦力
　　2.阀杆、阀门轴承的摩擦力矩
　　3.阀座摩擦力
　　4.阀门运行中的摩擦力
　　5.阀芯的所受的动态力
　　6.阀杆螺纹摩擦力
　　7.阀杆位置
　　上述大部分数据存在于所有种类的阀门，但着重点不同，例如：对于蝶阀，阀门运行中的摩擦力是可以忽略的，但对于旋塞阀这个力数值却很大。
　　不同的阀门具有不同的力矩运行曲线，例如：对于楔式闸饭，开启和关闭力矩都非常大，其它行程时只有填料摩擦力和螺纹摩擦力，关闭时，液体静压力作用在闸板上增加了阀座摩擦力，最终楔紧效应使力矩迅速增大直到关闭到位。所以根据力矩曲线的变化可以预测出将会发生的故障，可以对预测性维护提供有价值的信息。智能变频控制执行机构在工作过程中，由于电机的频繁启动，导致工作时额定频率的变化，通过智能变频控制可使频率达到额定值
　　例如：由于电阻或外力原因，电机启动速度变慢，导致执行机构行程控制的误差，运用智能变频控制，可以改变输入转速，从而使执行机构的工作更可靠和稳定。

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