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摘要：执行器作为控制系统的执行终端元件，对控制性能的影响非常重要，但由于工作环境多为高温高压和腐蚀性的恶劣环境，容易出现多种故障。
及时发现执行器运行过程中的故障并采取合理措施解决，是保障自动控制系统安全稳定运行的基础。
本文根据电动执行器的工作原理，分析电动执行器的故障发生特点，探寻适用的故障诊断方法。
关键字：电动执行器工作原理故障诊断方法电动执行器是以电动机为动力装置的位置式执行机构，是自动化控制系统的重要组成部分，通过调节介质流量实现工艺过程参数的控制，影响控制系统的安全平稳运行和品质的优劣。
电动执行器安装在生产现场，使用环境中的高压差、腐蚀性及振动容易导致执行部件的损耗，引发安全生产事故等，对电动执行器的故障诊断对控制系统的稳定性意义重大。
1 电动执行器的工作原理电动执行器中的位置发送器实现减速器的输出位移与单片机识别电信号的转换，电信号作为位置反馈信号与伺服放大器的输入信号比较厚形成偏差信号，偏差信号大于伺服放大器的死区时，伺服放大器输出功率信号，驱动伺服电机的有效转动。
偏差信号的极性决定执行机构的旋转方向朝向减小偏差的方向，实现偏差的减小，减小至伺服放大器的死区时，功率信号的输出停止，伺服电动机停止运转。
执行机构位移到新的输出位置，与输入信号保持比例关系实现自动控制的目的，电动执行器的实质是伺服控制系统。
2 电动执行器的故障诊断方法故障诊断是整合现代控制理论、计算机工程、信号处理、人工智能、应用数学、模式识别等学科知识的综合性技术，根据国际故障诊断观点，将所有的故障诊断方法分为基于知识的方法、基于数据驱动的方法和基于解析模型的方法。
2.1 基于知识的故障诊断方法基于知识的故障诊断方法通过专家知识、因果模型、故障症状举例、系统的详细描述来获得具体的诊断模型。
故障诊断专家系统是专家系统的分支，是人们利用计算机技术将专家知识理论、故障信息知识、实际经验等信息知识融合，开发的智能计算机程序系统，可以根据执行器故障的描述及检测数据进行故障的诊断，常见的基于知识的诊断方法包括模糊推理法、人工神经网络法、模式识别方法等。
电动执行机构执行器预测维护、故障诊断与使用注意事项三、电动执行器预测维护：1、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。
2、针对阀门可以诊断如下数据：2.1阀门密封或填料摩擦力；2.2阀杆、阀门轴承的摩擦力矩；2.3阀座摩擦力；2.4阀门运行中的摩擦力；2.5阀芯的所受的动态力；2.6阀杆螺纹摩擦力；2.7阀杆位置。
3、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。
4、不同的阀门具有不同的力矩运行曲线，例如：对于楔式闸板，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。
5、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。
二、电动执行器使用注意事项：1、以MD系列电动执行机构的整体式比例调节型为例。
1.1在通电前，必须进行外观检查和绝缘检查，动力回路（弧电回路）及信号触点对外壳的绝缘，用500V兆欧表测最低不能于20MΩ信号输人、输出回路及它们与动力回路之间的绝缘，除特殊要求外，不应低于l0mΩ合格后方可通电。
1.2在通电后，应检查变压器、电机及电子电路部分元件等是否过热，转动部件是否有杂音，发现异常现象应立即切断电源，查明原因。
1.3未查明原因前，不要轻易焊下元件。
1.4更换电子元件时，应防止温度过高，损坏元件。
1.5更换场效应管和集成电路时一定要把电烙铁妥兽接地，或脱离电源利用余热进行焊接。
1.6拆卸零部件、元器件或焊接导线时，应做好标记，对应记号。
1.7应尽公避免被检设备的输出回路开路，避免被检设备在有输人信号时停电。
1.8检修后的设备必须进行校验。
1.9对干电动机要检查线圈对外壳及线圈之间的绝缘电阻，测皿线圈直流电组，清洗轴承并加优质润滑油，检查转子、定子线圈及制动装。
第二节电动执行机构1 总则1.1 主体内容与适用范围1.1.1 本规程规定电动执行机构的日常维护，检修与调校标准。
1.1.2 本规程使用于石化企业中的角行程（DKJ）、直行程（DKZ）、电动执行机构的维护、检修及调效。
其他类型的执行机构可参照执行。
1.2 编写修订依据本规程严格依据产品使用说明书编写2 电动执行机构的技术指标2.1 概述DKJ、DKZ系列电动执行机构是以220V单相交流电源作为控制信号的执行器。
电动机（M）采用交流可逆电机，驱动量的反馈检测采用高性能的导电塑料电位器（PT），开度信号4—20mA DC输出或1.0KΩ电阻输出两种。
它把来自调节仪表的标准信号或手动操作器发出的手动控制信号转换成输出轴的角位移（或直线位移）以控制阀门内截流件的位置和其他调节机构，是被控介质按系统规定的状态工作。
2.2 技术性能和参数2.2.1 主要技术性能输入信号：220V AC 开关信号开度信号：4～20 mA DC或0～1.0KΩ控制限位开关：开侧闭侧开度检测：精密导电塑料电位器电源：220V AC，50HZ驱动电机：交流可逆单相齿轮减速电机2.2.2 主要技术参数输出力矩：250Nm (DJK-3100), 600Nm (DKJ-4100)输出轴有效转角：90º（DKJ）输出轴推力：4000N（NKZ-3100），6400（NKZ-4100）安全行程时间：8～50s（DHZ）死区：≤300阻尼特性：出轴震荡≤三次“半周期”摆动基本误差：≤1s使用环境温度：-10～50℃3电动执行器的检修动作频繁的执行机构每运行一年半大修一次，或与生产装置大修同步进行。
3.1 检修3.1.1 电动机及制动装置3.1.1.1 外观检查及清洁3.1.1.2 检查电机各线圈导线间及于机壳的绝缘电阻。
3.1.1.3 测量线圈的直流电阻3.1.1.4 清洗检修电机轴承，加优质润滑油。
3.1.1.5 检查转子、定子及线圈。
电动执行器日常维护和修理维护，故障处理auma电动阀，电动执行器作为流体把握的工业设备，是各行各业的机械设备，在工业企业中，电动执行器在生产中其潜在作用巨大，阀门和执行器的质量如何在某种程度上会给人身与生产平安、产品质量、生产效率等带来紧要影响。
尤其与人民生活密切相关的食品、医药，电力、水利，石油自然气等更有着确定的利害关系。
1、把握执行机构供电空开跳闸（1）执行机构内有积水。
积水可能会浸湿电路板，造成电路板的某个回路短路。
积水会沿着齿轮箱或者引线孔进入电机，造成电机损坏。
在找到已损毁部件后，应更换。
首先应清除积水。
特别是齿轮箱，应解体后全面清理，并上好润滑油。
电路板损坏更换电路板，齿轮箱损坏更换齿轮箱。
做好执行机构的密封，避开有水或蒸汽再次淋湿执行机构。
（2）执行机构振动猛烈。
这会造成执行机构内的某些部件脱落并使电气原配件损坏。
其因是振动源通常是其他大型设备，属于设计施工缺陷。
应对执行机构的固定机座进行适当改造，振动大的时候接受摇臂式连接，微振动或者无振动接受直连式连接方式。
（3）固态继电器损毁。
有时固态继电器的损毁也会造成短路。
实行方法是直接更换固态继电器。
（4）电机接地。
电机由于自身或外部因素，导致过早老化或机械损伤，消失接地现象。
应对电机进行检修或更换。
（5）电机换相电容故障。
有时电容器损坏会导致接地，应更换电容器。
2、执行机构不能正常工作（1）断信号。
这种故障简单识别，既执行机构打在远程位置操作时不动作，但切换到现场位置操作时一切正常。
假如电路板上的断信号指示灯亮，说明输入信号缺失。
应排查信号输入回路。
（2）电机温度把握器动作或损坏。
假如监视画面上的执行机构位置反馈蓦地归零，应首先到现场轻触电机，假如已经很烫，说明温控器已动作。
此时应立刻切断电源，等电机充分冷却后，解决电机过热问题。
假如电机温度正常，但电路板明显处于失电状态，应找到温控器的两引出线端子。
用万用表量一下它们的对地沟通电压，假如有一个没有220v,说明温控器损坏。
电动执行机构检修第二节电动执行机构1 总则1.1 主体内容与适用范围1.1.1 本规程规定电动执行机构的日常维护，检修与调校标准。
1.1.2 本规程使用于石化企业中的角行程（DKJ）、直行程（DKZ）、电动执行机构的维护、检修及调效。
其他类型的执行机构可参照执行。
1.2 编写修订依据本规程严格依据产品使用说明书编写2 电动执行机构的技术指标2.1 概述DKJ、DKZ系列电动执行机构是以220V单相交流电源作为控制信号的执行器。
电动机（M）采用交流可逆电机，驱动量的反馈检测采用高性能的导电塑料电位器（PT），开度信号4—20mA DC输出或1.0KΩ电阻输出两种。
它把来自调节仪表的标准信号或手动操作器发出的手动控制信号转换成输出轴的角位移（或直线位移）以控制阀门内截流件的位置和其他调节机构，是被控介质按系统规定的状态工作。
2.2 技术性能和参数2.2.1 主要技术性能输入信号：220V AC 开关信号开度信号：4～20 mA DC或0～1.0KΩ控制限位开关：开侧闭侧开度检测：精密导电塑料电位器电源：220V AC，50HZ驱动电机：交流可逆单相齿轮减速电机2.2.2 主要技术参数输出力矩：250Nm (DJK-3100), 600Nm (DKJ-4100)输出轴有效转角：90o（DKJ）输出轴推力：4000N（NKZ-3100），6400（NKZ-4100）安全行程时间：8～50s（DHZ）死区：≤300阻尼特性：出轴震荡≤三次“半周期”摆动基本误差：≤1s使用环境温度：-10～50℃3电动执行器的检修动作频繁的执行机构每运行一年半大修一次，或与生产装置大修同步进行。
3.1 检修3.1.1 电动机及制动装置3.1.1.1 外观检查及清洁3.1.1.2 检查电机各线圈导线间及于机壳的绝缘电阻。
3.1.1.3 测量线圈的直流电阻3.1.1.4 清洗检修电机轴承，加优质润滑油。
3.1.1.5 检查转子、定子及线圈。
MD系列电动执行机构原理及常见故障检修
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电动执行机构是工业自动化仪表中的执行单元．它能够接受来自调节器、工控机、DCS、计算机等仪表系统的控制值号，自动完成调节动作，是组成自动控制系统的不可缺少的主要装置。
星然生产厂家众多，铭牌及系列代号也各不相同，但其内都结构和工作原理菇本大同小异，囚此本文仪以MD系列电动执行机构的整体式比例调节型为例，简要介绍电动执行机构的结构原理及，常见故障的分析与处理，供从事相关行业技术人员参考。
一、结构原理简介
MD系列电动执行机构以交流伺服电动机为驱动装置的位皿伺服机构．由配接的位置定位器PM-2控制板接受调节系统的4～20mA直流控制信号与位置发送器的位置反馈借号进行比较，比较后的信号偏差经过放大使功率级导通，电动机旋转驱动执行机构的输出件朝着减小这一偏差的方向移动（位置发送器不断将输出件的实际位置转变为电信号—位盈反馈信号送至位致定位器），直到偏差信号小于设定值为止。
此时执行机构的输出件就稳定在与输人信号相对应的位置上。
该系列角行程机构示意图如图1、直行程机构示意图如图2所示，其实际使用接线图如图3所示。
MD系列角行程调节电动执行机构由动力部件和位置定位器（PM-2控制板）两大部分组成。
其中动力部件主要由电动机、减速器、力矩行程限制器、开关控制箱、手轮和机械限位装置以及位置发送器等组成，其各部分作用简述如下：
1.电动机：电动机是特种单相或三相交流异步电动机，具有高启动力矩、低启动电流和较小的转动惯量，因而有较好的伺服特性。
在电动机定子内部装有热敏开关（详见图3所示）做过热保护，当电动机出现异常过热（内部温度超过130℃）时该开关将控制电动机的电路断开以保护电动机和执行机构，当电动机冷却以后开关恢复接通，电路恢复工作。
为了克服惯性惰走，调节型电动执行机构的电动机控制电路均有电制动功能。
2．减速器：角行程执行机构采用行星减速加涡轮涡杆传动机构，既有较高的机械效率，又具有机械自锁特性。
直行程执行机构的减速器由多转执行机构减速器配接丝杆螺母传动装置组成。
3.力矩行程限制器：它是一个设置在减速器内的标准单元，由过力矩保护机构、行程控制机构（电气限位）、位置传感器及接线端子等组成。
(1)过力矩保护机构：内行星齿轮在传递力矩时产生的偏转拨动嵌装在齿轮外圈的摆杆，摆杆的两端各装有一个测力压缩弹赞作为正、反向力矩的传感元件，当输出力矩超过设定限制力矩时，内齿轮的偏转使摆杆触动力炬开关，切断控制电路使电动机停转。
训整力炬限制弹资的压缩量即可调整力炬的限定值。
该保护具有记忆功能，对应于接线图中的电器设备是力矩开关LEF、LEO。
当该保护动作以后，在排除机械力矩故障后，执行机构断电或信号瞬间反向一下即可恢复（即记忆解除）正常工作。
(2)行程控制机构：由凸轮组和微动开关组成。
该凸轮组通过齿轮减速装殷．与减速器传动轴相连，通过调整分别作用于正、反方向微动开关（即行程限位开关）的凸轮板的位置
可限定执行机构的行程（行程开关FCO, FCF)。
该电气限位的范围在出厂时已经调好，一般情况下请勿随便调整，以免损坏机构。
(3)位丑传感器：采用高精度、长寿命的导电塑料电位器作为位置传感元件，它与凸轮组同轴连接，整体式比例调节型电动执行机构位置指示信号，是将电位器随输出轴行程变化的电阻值送人PM-2控制板的比较放大电路，并由它送出一个4-20mA的DC电流信号用于指示。
4.开关控制箱：在开关控制箱内装有PM电子位置定位器。
5.手轮：在故障状态和调试过程中，可通过转动手轮来实现手动就地操作。
6．机械限位装置：主要用于故障时以及防止手动操作时超过极限位置保护。
角行程电动执行机构的机械限位采用内置扇形涡轮限位结构，外形体积小，限位可靠；直行程电动执行机构的机械限位采用内置挡块型限位结构，可十分有效地保护阀座、阀杆、阀芯。
位置定位器实质上是一个将控制信号与位置反馈信号进行比较并放大以控制电动机开停和旋转方向的多功能大功率放大板，它与执行机构的动力部件相连以控制执行机构按系统规定的状态工作。
位置定位器主要由比较、逻辑保护、’放大驱动及功率放大等电路组成。
控制单相电动机的位置定位器功率放大部分主要由光电祸合过零触发固态继电器（无触点电子开关）构成。
其主体部分示意如图4所示。
需要注意的是“手动一自动”转换开关，该开关的作用是在没有外加信号时，与手动调整电位器P1配合使用．以便观察或调试执行机构。
用后一定要将其拨回“自动”位世，以免影响投人系统自动控制。
二、检修注意事项
在通电前，必须进行外观检查和绝缘检查，动力回路（弧电回路）及信号触点对外壳的绝缘，用500V兆欧表测最不得低于20MΩ:信号输人、输出回路及它们与动力回路之间的绝缘，除特殊要求外，不应低于l0mΩ合格后方可通电。
在通电后，应检查变压器、电机及电子电路部分元件等是否过热，转动部件是否有杂音，发现异常现象应立即切断电源，查明原因。
未查明原因前，不要轻易焊下元件。
更换电子元件时，应防止温度过高，损坏元件。
更换场效应管和集成电路时．～一定要把电烙铁妥兽接地．或脱离电源利用余热进行焊接。
拆卸零部件、元器件或焊接导线时．应做好标记，对应记号。
应尽公避免被检设备的输出回路开路，避免被检设备在有输人信号时停电。
检修后的设备必须进行校验。
对干电动机要检查线圈对外壳及线圈之间的绝缘电阻，测皿线圈直流电组，清洗轴承并加优质润滑油，检查转子、定子线圈及制动装i；对于减速器要解体清洗各部件，检查行星齿轮部分的情况，检查斜齿轮部分的情况，检查涡轮涡杆或丝杆螺母的啮合情况，最后进行装配、调整并加长效铿基润滑脂。
对于位置传感器部分要进行外观检查，检查电位器与行程控制机构的同轴连接情况，检查电位器的基本情况，检查电位器及放大板之间的连接情况。
三、常见故障现象分析
1．位置传感器部分
(1)电动执行机构接受控制系统发出的开、关信号后，电机能正常转动，但没有阀位反馈。
其可能原因是：1)位置传感器的电位器与行程控制机构不能同轴旋转，需检查连接部分是否损坏；2)电位器损坏或性能变坏，阻值不随转动而发生变化；3)位置传感器的电位器及放大板间连接导线是否正常；4) PM放大板是否损坏，有无反馈信号送出。
(2)电动执行机构接受控制系统发出的开、关信号后，电机能正常转动，但阀位反馈始终为一固定值，不随阀门的开、关而变化，其可能原因是：1)导电塑料电位器的阻值为一恒值，不随转动而变，检修更换电位器；2)放大板中有关部分异常，检查处理。
2.执行器
(1)执行机构接收控制系统发出的开关信号后，电机不转并有嗡嗡声。
其原因可能是：1)减速器的行星齿轮部分卡涩、损坏或变形；2）减速器的斜齿轮传动部分变形或过度磨损或损坏；3)减速器的涡轮涡杆或丝杆螺母传动部分变形损坏、卡涩等；4)整体机械部分配合不好，不灵活，需调整加油。
(2）电气部分故障（参见图3)
1)电动执行机构接受控制系统发出的开、关信号后，电机不转，也无嗡嗡声。
可能原因是：没有交流电源或电源不能加到执行机构的电机部分或位置定位器部分；PM放大板工作不正常，不能发出对应的控制信号；固态继电器部分损坏．不能将放大板送来的弱信号转变成电机需要的强电信号；电机热保护开关损坏；力矩限制开关损坏；行程限制开关损坏；手动／自动开关位置选错或开关损坏；电机损坏。
2)电动执行机构接受控制系统发出的开、关信号后，电机不转，有嗡嗡声。
其可能原因是：电机的启动电容损坏；电机线圈匝间轻微短路；电源电压不够。
3)电动执行机构接受控制系统发出的开、关信号后，电机抖动，并伴有咯咯声，其原因可能是：PM放大板的输出信号不足不能使固态继电器完全导通，造成电机的加载电压不足；固态继电器性能变坏，造成其输出端未完全导通。
辽宁徐涛。
