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電動執(zhí)行器影響因素
點擊次數(shù)：1924 發(fā)布時間：2017-1-3
伺服放大器靈敏度過低。伺服放大器的靈敏度應(yīng)整定，靈敏度過高（≤130μA）將導(dǎo)致電動執(zhí)行器振蕩，輕則擊穿單相伺服電機分相電容，重則燒毀伺服電機，使控制系統(tǒng)*癱瘓。靈敏度過低（≥450μA），將造成執(zhí)行機構(gòu)動作不及時，嚴(yán)重影響控制精度和調(diào)節(jié)品質(zhì)。因此，應(yīng)根據(jù)控制對象的響應(yīng)時間和控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性，將伺服放大器的靈敏度調(diào)整合適（一般在180~340μA之間）。
電動執(zhí)行器閥位反饋信號誤差大。振動是造成電動執(zhí)行器閥位反饋信號誤差大的主要原因。對于差動變壓器式反饋系統(tǒng)，振動使變壓器鐵芯運行不穩(wěn)，產(chǎn)生位移，加大反饋信號誤差；電位器式反饋系統(tǒng)則造成主電位器接觸不良，出現(xiàn)反饋信號跳動紊亂，使真實閥位與執(zhí)行器反饋閥位之間產(chǎn)生巨大偏差。
電動執(zhí)行器選型不合適。當(dāng)電動執(zhí)行器用來控制臟污介質(zhì)或勃度比較大的流體時，應(yīng)綜合考慮電動執(zhí)行器的負(fù)載能力，盡可能選輸出力矩大一些的電動執(zhí)行器，同時定期清理調(diào)節(jié)閥閥體，保證調(diào)節(jié)閥軸（蝶閥類）轉(zhuǎn)動靈活，以保證電動執(zhí)行器的控制精度。如我廠用來控制氨水、焦油的六套電動執(zhí)行器，調(diào)節(jié)閥時常有被焦油糊死的現(xiàn)象，為此，制定了嚴(yán)格的清掃制度，堅持每月用蒸汽清掃一次，并做好日常點檢，確保電動執(zhí)行器的靈活可靠和控制精度。
影響電動執(zhí)行器控制精度的因素有以下幾個方面：
1．調(diào)節(jié)閥振動；
2．電動執(zhí)行器制動器失靈；
3．電動執(zhí)行器輸出存在滯后環(huán)節(jié)；
4．伺服放大器靈敏度過低；
5．電動執(zhí)行器閥位反饋信號誤差大；
6．電動執(zhí)行器選型不合適等。
解決辦法
1．調(diào)節(jié)閥振動。首先找到振源，由外部引起的振動，應(yīng)使調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)離振源；消除或減弱振源的振動強度；采用增加支點等方法減弱調(diào)節(jié)閥的振動。由內(nèi)部介質(zhì)流動造成的振動，應(yīng)盡量減少調(diào)節(jié)閥的阻力。在調(diào)節(jié)能力允許的情況下，可增加一個旁通管道。對于快速響應(yīng)控制系統(tǒng)，可選用對數(shù)特性閥芯。蝶閥則盡量工作在10~70°范圍之內(nèi)，避開介質(zhì)對閥體的作用力交變點。
2．電動執(zhí)行器制動器失靈。制動器用來消除電動執(zhí)行器斷電后轉(zhuǎn)子和輸出軸的慣性惰走和負(fù)載反作用力矩的影響，使輸出軸準(zhǔn)確地停在相應(yīng)的位置上。如果制動器失靈，將降低電動執(zhí)行器的控制精度。因此應(yīng)做好以下幾點。
（1）根據(jù)負(fù)載大小調(diào)整制動力矩；
（2）制動輪與制動盤的間隙要調(diào)整合適；
（3）制動閘瓦要保證有足夠的摩擦系數(shù)，嚴(yán)禁滴上油類物質(zhì)（加注潤滑油時不要超過油標(biāo)上限位置）。
注意事項
以MD系列電動執(zhí)行機構(gòu)的整體式比例調(diào)節(jié)型為例。
在通電前，必須進(jìn)行外觀檢查和絕緣檢查，動力回路（弧電回路）及信號觸點對外殼的絕緣，用500V兆歐表測zui不得低于20MΩ:信號輸人、輸出回路及它們與動力回路之間的絕緣，除特殊要求外，不應(yīng)低于l0mΩ合格后方可通電。在通電后，應(yīng)檢查變壓器、電機及電子電路部分元件等是否過熱，轉(zhuǎn)動部件是否有雜音，發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象應(yīng)立即切斷電源，查明原因。未查明原因前，不要輕易焊下元件。更換電子元件時，應(yīng)防止溫度過高，損壞元件。更換場效應(yīng)管和集成電路時一定要把電烙鐵妥獸接地，或脫離電源利用余熱進(jìn)行焊接。拆卸零部件、元器件或焊接導(dǎo)線時，應(yīng)做好標(biāo)記，對應(yīng)記號。應(yīng)盡公避免被檢設(shè)備的輸出回路開路，避免被檢設(shè)備在有輸人信號時停電。檢修后的設(shè)備必須進(jìn)行校驗。對干電動機要檢查線圈對外殼及線圈之間的絕緣電阻，測皿線圈直流電組，清洗軸承并加潤滑油，檢查轉(zhuǎn)子、定子線圈及制動裝；對于減速器要解體清洗各部件，檢查行星齒輪部分的情況，檢查斜齒輪部分的情況，檢查渦輪渦桿或絲桿螺母的嚙合情況，zui后進(jìn)行裝配、調(diào)整并加長效鏗基潤滑脂。對于位置傳感器部分要進(jìn)行外觀檢查，檢查電位器與行程控制機構(gòu)的同軸連接情況，檢查電位器的基本情況，檢查電位器及放大板之間的連接情況。
以在各種突發(fā)情況下的生產(chǎn)安全性為例。
在大型管網(wǎng)系統(tǒng)中，閥門分布較廣或較遠(yuǎn)，為保證在各種突發(fā)情況下的生產(chǎn)安全性，閥門需要具有現(xiàn)地斷電后手動關(guān)閉門，并同樣能夠在現(xiàn)地顯示及遠(yuǎn)程監(jiān)控閥門開度的功能，這就需要電動執(zhí)行機構(gòu)具有自備電池低功耗手動模式，在現(xiàn)地斷電情況下進(jìn)入手動模式，利用自備電池可以不僅僅是現(xiàn)地顯示閥門開度，同時能夠提供遠(yuǎn)端閥門開度顯示起到遠(yuǎn)程監(jiān)控的作用。
低功耗手動模式，涉及到低功耗液晶屏技術(shù)、低功耗CPU技術(shù)、低功耗數(shù)據(jù)采集、計算、處理及發(fā)送并低功耗電池供電技術(shù)，其中關(guān)鍵的是閥門開度傳感器需要選用全行程的值多圈編碼器。 實際上在手動模式情況下，因變化響應(yīng)要求不高，MCU（微處理器）可以采取低功耗間隙式工作模式，也就是半休眠模式，這樣可以確保所耗功耗極低，自備電池容量能夠較長時間的使用。
當(dāng)選用低功耗半休眠模式的功能，閥門開度傳感器就要選用停電狀況下不影響位置記憶的傳感器，例如電位器或全行程多圈值編碼器。電位器的精度與測量行程有限，目前在電動執(zhí)行器上的使用有兩種方法，一種是全行程用一次電位器行程（通過變速），斷電位置不會丟失，但是那樣精度很低；另一種是用多次電位器行程，位置精度是提高了，但是每次超出行程就要靠電子記憶實現(xiàn)，當(dāng)斷電后沒有了電子記憶位置，如果用電池實現(xiàn)記憶，需耗費較多電池能量。如果用霍爾脈沖計數(shù)的方法，計數(shù)是實時不間斷的，斷電后用電池耗電記憶，電池容 量是不夠的。選用全行程多圈值編碼器，是這種模式zui可能實現(xiàn)的閥門開度傳感器，當(dāng)然，由于數(shù)據(jù)讀取時間極短而要保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，要求此編碼器的數(shù)據(jù)可靠性要求就很高了。有一些選用的值編碼器是單圈功能的，超出單圈需要用電子計圈記憶，其斷電后的因需要計圈記憶的耗電較大，不適合這種半休眠低功耗模式。
全行程多圈值編碼器采用RS485主動模式發(fā)送數(shù)據(jù)，每隔8mS主動發(fā)送一次，編碼器的通電啟動時間極短，數(shù)據(jù)含兩種校驗方式，可靠性高，由于是全行程多圈值編碼器，在總行程中的每一個位置是*編碼的，與前次讀數(shù)無關(guān)而無需計數(shù)、計圈及記憶，所以可以采用間隙式通電、讀數(shù)的模式，比如每隔1—5秒時間，MCU主板間隙式工作一次（或兩次），每次工作時間僅幾十毫秒，快速實現(xiàn)啟動、數(shù)據(jù)讀取、處理、發(fā)送的工作，其余時間處于休眠狀態(tài)，這就是“半休眠低功耗模式”。
故障分析
以MD系列電動執(zhí)行機構(gòu)的整體式比例調(diào)節(jié)型為例。
位置傳感器部分
（1）電動執(zhí)行機構(gòu)接受控制系統(tǒng)發(fā)出的開、關(guān)信號后，電機能正常轉(zhuǎn)動，但沒有閥位反饋。其可能原因是：
1）位置傳感器的電位器與行程控制機構(gòu)不能同軸旋轉(zhuǎn)，需檢查連接部分是否損壞；
2）電位器損壞或性能變壞，阻值不隨轉(zhuǎn)動而發(fā)生變化；
3）位置傳感器的電位器及放大板間連接導(dǎo)線是否正常；
4）PM放大板是否損壞，有無反饋信號送出。
（2）電動執(zhí)行機構(gòu)接受控制系統(tǒng)發(fā)出的開、關(guān)信號后，電機能正常轉(zhuǎn)動，但閥位反饋始終為一固定值，不隨閥門的開、關(guān)而變化，其可能原因是：
1）導(dǎo)電塑料電位器的阻值為一恒值，不隨轉(zhuǎn)動而變，檢修更換電位器；
2）放大板中有關(guān)部分異常，檢查處理。
執(zhí)行器
（1）執(zhí)行機構(gòu)接收控制系統(tǒng)發(fā)出的開關(guān)信號后，電機不轉(zhuǎn)并有嗡嗡聲。其原因可能是：
1）減速器的行星齒輪部分卡澀、損壞或變形；
2）減速器的斜齒輪傳動部分變形或過度磨損或損壞；
3）減速器的渦輪渦桿或絲桿螺母傳動部分變形損壞、卡澀等；4）整體機械部分配合不好，不靈活，需調(diào)整加油。
電氣部分故障
1）電動執(zhí)行機構(gòu)接受控制系統(tǒng)發(fā)出的開、關(guān)信號后，電機不轉(zhuǎn)，也無嗡嗡聲。可能原因是：沒有交流電源或
電源不能加到執(zhí)行機構(gòu)的電機部分或位置定位器部分；PM放大板工作不正常，不能發(fā)出對應(yīng)的控制信號；固態(tài)繼電器部分損壞，不能將放大板送來的弱信號轉(zhuǎn)變成電機需要的強電信號；電機熱保護(hù)開關(guān)損壞；力矩限制開關(guān)損壞；行程限制開關(guān)損壞；手動/自動開關(guān)位置選錯或開關(guān)損壞；電機損壞。
2）電動執(zhí)行機構(gòu)接受控制系統(tǒng)發(fā)出的開、關(guān)信號后，電機不轉(zhuǎn)，有嗡嗡聲。其可能原因是：電機的啟動電容損壞；電機線圈匝間輕微短路；電源電壓不夠。
3）電動執(zhí)行機構(gòu)接受控制系統(tǒng)發(fā)出的開、關(guān)信號后，電機抖動，并伴有咯咯聲，其原因可能是：PM放大板的輸出信號不足不能使固態(tài)繼電器*導(dǎo)通，造成電機的加載電壓不足；固態(tài)繼電器性能變壞，造成其輸出端未*導(dǎo)通。
與傳統(tǒng)設(shè)備區(qū)別
從傳統(tǒng)觀念來看，氣缸與電動執(zhí)行器一直被認(rèn)為是屬于兩個*不同領(lǐng)域的自動化產(chǎn)品，隨著電氣化程度的不斷提高，電動執(zhí)行器卻慢慢浸入氣動領(lǐng)域，二者在應(yīng)用中既有競爭又相互補充。在本期欄目中，我們將從技術(shù)性能、購買和應(yīng)用成本、能源效率、應(yīng)用場合及市場形勢等幾個方面來對比氣缸與電動執(zhí)行器各自的優(yōu)勢
技術(shù)性能的比較
*，相比電動執(zhí)行器，氣缸可在惡劣條件下可靠地工作，且操作簡單，基本可實現(xiàn)免維護(hù)。氣缸擅長作往復(fù)直線運動，尤其適于工業(yè)自動化中zui多的傳送要求——工件的直線搬運。而且，僅僅調(diào)節(jié)安裝在氣缸兩側(cè)的單向節(jié)流閥就可簡單地實現(xiàn)穩(wěn)定的速度控制，也成為氣缸驅(qū)動系統(tǒng)zui大的特征和優(yōu)勢。所以對于沒有多點定位要求的用戶，絕大多數(shù)從使用便利性角度更傾向于使用氣缸工業(yè)現(xiàn)場使用電動執(zhí)行器的應(yīng)用大部分都是要求高精度多點定位，這是由于用氣缸難以實現(xiàn)，退而求其次的結(jié)果。
而電動執(zhí)行器主要用于旋轉(zhuǎn)與擺動工況。其優(yōu)勢在于響應(yīng)時間快，通過反饋系統(tǒng)對速度、位置及力矩進(jìn)行控制。但當(dāng)需要完成直線運動時，需要通過齒形帶或絲桿等機械裝置進(jìn)行傳動轉(zhuǎn)化，因此結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜，而且對工作環(huán)境及操作維護(hù)人員的專業(yè)知識都有較高要求。
氣缸的優(yōu)勢
（1）對使用者的要求較低。氣缸的原理及結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝維護(hù)，對于使用者的要求不高。電缸則不同，工程人員必需具備一定的電氣知識，否則極有可能因為誤操作而使之損壞。
（2）輸出力大。氣缸的輸出力與缸徑的平方成正比；而電缸的輸出力與三個因素有關(guān)，缸徑、電機的功率和絲桿的螺距，缸徑及功率越大、螺距越小則輸出力越大。一個缸徑為50mm的氣缸，理論上的輸出力可達(dá)2000N，對于同樣缸徑的電缸，雖然不同公司的產(chǎn)品各有差異，但是基本上都不超過1000N。顯而易見，在輸出力方面氣缸更具優(yōu)勢。
（3）適應(yīng)性強。氣缸能夠在高溫和低溫環(huán)境中正常工作且具有防塵、防水能力，可適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境。而電缸由于具有大量電氣部件的緣故，對環(huán)境的要求較高，適應(yīng)性較差。
電缸的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下3個方面：
（1）系統(tǒng)構(gòu)成非常簡單。由于電機通常與缸體集成在一起，再加上控制器與電纜，電缸的整個系統(tǒng)就是由這三部分組成的，簡單而緊湊。
（2）停止的位置數(shù)多且控制精度高。一般電缸有低端與之分，低端產(chǎn)品的停止位置有3、5、16、64個等，根據(jù)公司不同而有所變化；產(chǎn)品則更是可以達(dá)到幾百甚至上千個位置。在精度方面，電缸也具有的優(yōu)勢，定位精度可達(dá)¡0.05mm，所以常常應(yīng)用于電子、半導(dǎo)體等精密的行業(yè)。
（3）柔韌性強。毫無疑問，電缸的柔韌性遠(yuǎn)遠(yuǎn)強于氣缸。由于控制器可以與PLC直接進(jìn)行連接，對電機的轉(zhuǎn)速、定位和正反轉(zhuǎn)都能夠?qū)崿F(xiàn)控制，在一定程度上，電缸可以根據(jù)需要隨意進(jìn)行運動；由于氣體的可壓縮性和運動時產(chǎn)生的慣性，即使換向閥與磁性開關(guān)之間配合地再好也不能做到氣缸的準(zhǔn)確定位，柔韌性也就無從談起了。