電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性及維護(hù)保養(yǎng)
電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為直行程和角行程兩大類,它是自動(dòng)控制系統(tǒng)中不可缺少的重要設(shè)備,其主要任務(wù)是將調(diào)節(jié)器送來的控制信號成比例地轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移去帶動(dòng)閥門、擋板等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。因而廣泛用于電力、冶金、石油、化工等工業(yè)部門的自動(dòng)控制領(lǐng)域。 近10年來,由于廣泛采用和吸收微計(jì)算機(jī)控制、微機(jī)械等新技術(shù)、新成果與成熟經(jīng)驗(yàn),電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)得到迅速發(fā)展,現(xiàn)已廣泛使用“微機(jī)+隨動(dòng)系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)模式的微機(jī)型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),由微處理器完成信號傳遞、調(diào)節(jié)參數(shù)切換、狀態(tài)指示、控制量的輸出,以提高調(diào)節(jié)性能、使用及維護(hù)保養(yǎng)等方面的靈活性。 一.電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性是指它在規(guī)定的條件下、規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。 “規(guī)定的條件”一般可概括為: (1)環(huán)境條件:指能影響電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能的環(huán)境特性,如溫度、濕度、氣壓、磁場、機(jī)械沖擊、振動(dòng)、粉塵等。 (2)動(dòng)力條件:指能影響電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能的動(dòng)力特性。 (3)負(fù)載條件:指能影響電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能的負(fù)載特性,如力矩、被控對象的類型與特性等。 (4)使用和維護(hù)條件:電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性只有在使用中得以實(shí)現(xiàn),并在維護(hù)中得到提高,對于使用和維護(hù)條件而言,首先要注意的是完善的使用和維護(hù)保養(yǎng);其次是必須要求操作者達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)水平。 “規(guī)定的條件”是電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性定義中最重要而又最容易忽略的部分。不同條件下,其可靠性是絕然不同的,離開具體條件談可靠性將毫無意義。而“規(guī)定的功能”是表征電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成任務(wù)的各參量,如力矩、開/關(guān)及時(shí)間、行程、不動(dòng)時(shí)間、死區(qū)等。 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在壽命期內(nèi)的可靠性變化規(guī)律是研究其可靠性的基礎(chǔ),取決于早期失效、隨機(jī)失效及耗損失效。理論上常用可靠度(R)這一定量指標(biāo)來表征設(shè)備的可靠性,它是指設(shè)備在規(guī)定條件和時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。為簡便直觀起見,電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)行業(yè)在實(shí)際使用時(shí),簡單地用平均無故障時(shí)間(MTBF)來表征可靠性的特征量,并作為代表電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性的性能指標(biāo)。 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性一般受下列主要因素的制約與影響:系統(tǒng)選擇與設(shè)計(jì)、元件/組件適用性、動(dòng)作參數(shù)、機(jī)械構(gòu)造、制造技術(shù)、裝配精確度、運(yùn)行與維護(hù)人員能力、操作與維護(hù)程序、操作正確性、維護(hù)結(jié)果、現(xiàn)場裝配與施工條件、備品性能的退化、運(yùn)輸及使用影響等。 為使電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有眾多功能與優(yōu)異性能,常常不得不增加系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,為保證這些功能與性能在使用時(shí)付諸實(shí)踐,使得可靠性問題更為突出。由于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接控制著機(jī)組的運(yùn)行過程,影響著機(jī)組及發(fā)電廠的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,因此研究、分析電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性十分重要且有意義。 二.電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障分析 提高電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性,就要盡可能減少和消除故障,而事實(shí)上這種故障是多種多樣的。有的是某一元件失靈引起的,有的是系統(tǒng)中元件/組件綜合因素引起的,有的則是電氣、二次回路以及外界因素引起的。有些故障通過調(diào)整的方法就可以解決,有的則是由于使用時(shí)間長、精確度差,需要修配、更換部件才能恢復(fù)其性能,也有些是因原始設(shè)計(jì)不周,需改進(jìn)才能排除。 1.電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障特征 (1)調(diào)試階段故障 新電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障問題比較復(fù)雜,其特征是設(shè)計(jì)、制造、安裝及管理等質(zhì)量問題交織在一起。常見故障有泄漏嚴(yán)重、速度難以調(diào)整穩(wěn)定,臟物或油污使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)卡澀或動(dòng)作失靈。某些組件漏裝或裝錯(cuò)彈簧、密封件,也有屬于設(shè)計(jì)欠妥,元件選擇不當(dāng),動(dòng)作不平穩(wěn)、定位精確度差等,對待這類故障,應(yīng)耐心細(xì)致、慎重處理,逐一排除。 (2)運(yùn)行初期和中期故障 調(diào)試后進(jìn)入正常生產(chǎn)階段的故障特征有:少數(shù)密封件由于裝配質(zhì)量和材料質(zhì)量問題短期內(nèi)損壞而漏油;原先粘附在管壁、孔壁上的毛刺、粘沙、雜質(zhì)和臟物脫落導(dǎo)致某些元件工作不穩(wěn)定。一般到運(yùn)行中期,系統(tǒng)元件/組件處于最佳運(yùn)行工作狀態(tài),故障率較低。 (3)運(yùn)行后期故障 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行一段時(shí)間后,各類元件/組件因工作頻率和負(fù)載條件的差異,各易損件先后磨損超標(biāo)。這個(gè)階段的故障特征是位置反饋接觸不良、定位精確度差、穩(wěn)定性下降、效率顯著降低、故障率逐漸增加。這時(shí)應(yīng)全面檢查,更換失效部件,不應(yīng)有湊合、對付想法,應(yīng)科學(xué)、嚴(yán)格地下決心投資,予以全面修復(fù),否則可能給運(yùn)行人員帶來很多麻煩,甚至嚴(yán)重影響機(jī)組的正常調(diào)節(jié)和控制。 2.偶發(fā)性、突發(fā)性故障 這類故障在時(shí)間上表現(xiàn)為偶然突變,故障區(qū)域及產(chǎn)生原因較為明顯,由非人為和人為因素造成,如位置反饋器件接觸不良、剎車片磨損及“抱死”、零部件損壞、線圈燒壞、密封件失效等。 三:電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的維護(hù)保養(yǎng) 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī)、軸承、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)和電子部分等組成。根據(jù)美國軍標(biāo)MIL-HDBK-338發(fā)表的可靠性數(shù)據(jù)表明,執(zhí)行器故障主要集中在電動(dòng)機(jī)和軸承方面,在電動(dòng)機(jī)故障中:繞組失效占20%,軸承失效占45%,滑環(huán)、電刷、整流子損壞占5%,其他占30%;在軸承故障中:潤滑劑變質(zhì)、消失占45%,污染占30%,剝蝕占5%,誤調(diào)占5%,腐蝕占5%,其他占10%。因此,良好的維護(hù)保養(yǎng)能補(bǔ)充電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性不足,提高其有效性。 1.加強(qiáng)潤滑油的清潔度管理 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)最大特點(diǎn)是需使用潤滑油。其黏度隨油溫變化,黏度過低,渦輪蝸桿及齒輪等傳動(dòng)部件磨損會增大,傳動(dòng)精確度下降;黏度過高,動(dòng)作不良。而潤滑油脂清潔度管理更為困難,渦輪蝸桿及齒輪等傳動(dòng)部件磨損、老化產(chǎn)生的雜質(zhì)與水分的滲入,內(nèi)部涂層的脫落、銹蝕等都會影響潤滑油清潔度。 2.及時(shí)消除潤滑油脂泄漏 由于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作頻率高、速度快,難以避免受沖擊,這是導(dǎo)致潤滑油脂泄漏的一個(gè)重要原因,一旦潤滑油脂泄漏,需要及時(shí)加以解決。 3.改善工作環(huán)境和使用條件 可靠性和壽命與使用情況、所處環(huán)境條件、人員知識等因素有著直接關(guān)系。只有在維護(hù)管理上改善其工作環(huán)境與使用條件,才可能使之延長壽命。 4.故障初期特別要加強(qiáng)維護(hù) 在所有故障中,初期故障比例一般都較高。初期故障大多是由設(shè)計(jì)、制造、安裝上的初步誤差而引起。這些初期故障的發(fā)現(xiàn)需要花費(fèi)一定功夫,解決也需要時(shí)間。因此,初期故障期間要特別加強(qiáng)維護(hù)管理。 5.做好數(shù)據(jù)管理以防偶發(fā)故障 偶發(fā)故障一般較難預(yù)測。為防止偶發(fā)故障,要定期檢查和保養(yǎng),掌握某階段維護(hù)資料和歷史檔案數(shù)據(jù),這對于準(zhǔn)確實(shí)施故障判斷和日常維護(hù)十分重要。 6.提高運(yùn)行維護(hù)人員的專業(yè)知識 運(yùn)行維護(hù)人員專業(yè)知識的掌握程度直接影響維護(hù)管理。近年來,由于結(jié)構(gòu)變化,使得運(yùn)行維護(hù)人員對電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的知識、技術(shù)水平有了較大提高,然而,仍有不少仍缺乏應(yīng)有的專業(yè)知識和技術(shù)。對電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)處于“似懂非懂”的狀況,這也是維護(hù)管理薄弱的環(huán)節(jié)所在。 為使運(yùn)行維護(hù)人員方便地進(jìn)行現(xiàn)場維護(hù)管理,在進(jìn)行電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要有超前意識,要充分考慮到便于維護(hù)管理的實(shí)施,努力做到:系統(tǒng)要簡化;標(biāo)準(zhǔn)化程度高、互換性好、容易修復(fù);集成化、組合化;調(diào)整、檢查方便;引入故障診斷和定位、容錯(cuò)/糾錯(cuò)等新技術(shù)。
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