摘要：在本片文章中通过对于电动执行机构的工作主要原理和各个零部件之间功能的介绍，对电工执行机构各个组成部分的功能和结构进行了详细的分析，同时通过日常工作中电动执行机构的常见运行故障和不同组成部分之间的运行进行相关联，以此来提升电动执行机构工作的可靠性和稳定性。本文通对于电动执行机构的不同工作故障进行了详细介绍，以此来提供参考。
关键词：电动执行机构；伺服放大器；减速器；位置发送器
1、电动执行机构的运行原理
电动执行机构通过把接受的电流信号来反馈到不同部件来进行工作。当伺服放大器接收到来自调节器的电流信号时（电流信号Ii,一般为4～20mA区间），会与反馈信号进行比对（反馈信号为If）。比对后一般有两种情况：
（1）当比较后的结果存在一定的差值时，伺服放大器会将信号差进行一定程度的增强，以此来决定伺服电机的转动方向。电机的转动会通过减速器减速产生位移并通过输出轴的移动影响位置发送器；最后，输出轴又借助位置发生器，最终又转换成阀的反馈信号 If；
（2）当比较后的结果不存在差值时，伺服放大器则不会工作。
因此我们可以说，电动执行机构中，输出轴的位移情况和输入信号之间的工作方式是一种单线程的。
2、电动执行机构的自动调节运行过程
电动执行机构切换到自动调节状态是，需要把切换开关切换到自动档。当电动执行机构处于自动调节状态时，内部运行过程如下：
（1）输入信号Iλ1≤4mA
输入信号Iλ1≤4mA DC时，位置发送器反馈电流小于等于4mA。此时伺服放大器输入的电压值为0，因此此时的工作电机不会工作，输出轴的位置处于预选零位不变。
（2）输入信号Iλ1>4mA
当输入信号Iλ1>4mA时，则此输入信号与系统本身的位置反馈电流在伺服放大器的前置级磁放大器中进行磁势的综合比较。由于这两种信号存在差值，并且极性互斥，则会产生逆差。最后，出现的误差磁势为伺服放大器提供了足够的输出功率，此时电机开始驱动工作。而为了弥补误差磁势的差值，输出轴会通过运动来减少差值。当输入和反馈的信号差值为零时，输出轴停止工并停在可以与输入信号相平衡的工作位置。
3、电动执行机构的减速器及位置发送器
3.1减速器
减速器是将电机的高转速、小转矩转化成低转速、大转矩的输出结构。减速器由手动结构，输出轴，限位块这三大部分组成。
3.2位置发送器
位置发送器由电源变压器、差动变压器、印刷电路板三个主要部件和一些细小零部件组成。当减速器输出轴移动时，凸轮随之旋转，是压在凸轮斜面上的差动变压器的铁芯连杆产生轴向位移，改变铁芯在差动变压器线圈中的位置，使差动变压器输出对应位置的电压转换成标准的直流电流信号（4～20mA）。减速器输出轴的转角位移与位置发送器的输出电流呈线性关系。
4、电动执行机构的伺服放大器和伺服电动机
4.1伺服放大器
伺服放大器是控制伺服电机的一种控制器。放大器的不同位置具有不同的功能：
在伺服放大器的前置板具有对信号的隔绝，信号的甄别，极性判断，以及故障识别的功能。而电源变压器，交流开关，和电源则分布在主回路板上。
伺服放大器的主要工作流程为，通过安置在主回路板上的前置板来接受反馈信号，以此来决定交流伺服电机转动方向的正反，使得调节阀连续工作，最终使得整个结构实现联动子自我调整。
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或者我们可以讲伺服放大器简单理解为一个具有一定范围的调节器，当输入电流信号超过一定数值时（即死区：就是输出变量值不随输入变量值的变化而变化，这个输入变量的区域范围就可以理解为死区）的范围，伺服放大器就会一直发出开指令或者关指令。
死区用于调节阀门的灵敏度。对电动执行器来说：输入4mA阀门全闭，输入20mA阀门全开。当把死区调到最小时，灵敏度最大，此时输入4.01mA阀门可能会跟随信号的变化而动作到相应的开度。如果把死区调大，或许输入信号为4.2mA时，阀门还是关闭。调节死区的电位器，就是在调节比较器的部分电路。死区可以使阀门稳定，不灵敏了阀门相对也就稳定了，当微小的扰动信号进入控制系统，在阀门灵敏度高时阀门会在开度附近震荡，死区可以有效的解决这个问题，但是同时也牺牲了灵敏。
4.2伺服电动机
伺服电机即我们常规意义上了解的发动机，具体工作内容为控制整个结构中的机械零部件的运转，帮助电机中的马达进行变速运行。马达受到伺服电机的影响将电能转化为机械能，开始带动转动，使得阀门不断工作。
5、电动执行机构常见故障的分析
5.1电源保险丝熔断使得机构停止运行
造成保险丝熔断的原因主要因为外部工作环境较差，存在用电安全隐患。电机处于的环境常常因为缺乏清理而处于积灰，或者潮湿渗漏的情况。长此以往，在电源开关，金属链接处可能存在大量灰尘，墙壁可能因为阴暗潮湿而存在渗水情况，灰尘和积水的存在为短路提供了一定程度的可能性。另外电机内部线路接触不良也会出现无法工作的问题。
5.2输出转角极限
系统常因为阀位反馈故障而达到工作极限。主要诱因为：伺服放大器的偏差消除导致执行机构处于长期的关闭或开启。该现象的原因具体分析如下：
5.2.1执行机构输出最小转角
由于调节器给出的阀位调节信号在传输的过程中出现故障，伺服放大器没有接收到来自调节器的调剂信号，最终引起系统误判。当接受信号出现故障时，伺服放大器误以为调节器给出的信号小于阀位反馈信号，从而出现了输出转角最小的现象。
5.2.2执行机构输出最大转角
和最小情况相反，当出现最大转角时，往往是在阀位反馈装置出现了问题。阀位反馈信号因为线路传输故障没有传输到伺服放大器。最终引起伺服放大器的误判，从而导致输出转角达到最大的转角情况。
5.3调节器输出正常但执行机构始终没有反应
出现此类故障可以从三方面入手
（1）在回路上存在线路连接点接触不良或者断开的情况。
（2）伺服放大器出现故障，导致没有信号输出。此类故障一般发生在伺服放大器的前置板上：如前置板接受信号异常。
（3）电机运行出现故障，比如电机内部线路损坏，温度过高，绕线异常，刹车片磨损，使得电机无法正常工作，最终引起整个机构的瘫痪。
5.4动作方向与调节器方向相反：
这类故障具体表现为，当信号经由调节器到阀位时，原本需要加大阀位反馈信号，但实际输出的信号反而变小。这一类情况往往是伺服放大器中链接正反极的电线被接反造成的。重新调换后往往可以得到解决。
5.5阀位输出信号弱或没有信号
出现输出信号弱或者消失的情况由两种：（1）电位器损坏导致调整电位器时，电阻变化异常。（2）位置发送器损坏，影响电流信号。
结束语：
通过对于上述常见故障的分析后，我们可以看出，电动执行机构的故障常常和伺服放大器的正常与否息息相关。因此，伺服放大器的保护和维修，是解决电动执行机构运行故障的一大必要措施。而在实际工作中，以往的伺服放大器由于环境中的粉尘，空气湿度，电磁干扰等因素常常会受到损坏，从而无法正常的工作。因此，为了稳定伺服放大器的功能，我们可以借助DCS来实现控制。而DCS具有具有更高的可靠性，且组态灵活，并且对于电动执行机构的运行状态有着准确的甄别判断。当出现故障时，能够使电动执行机构保持在原位置，以防止事故的扩大化。因此DCS的接入对于提升电动执行机构整体的稳定上有着极大的帮助。以上就是笔者对于电动执行机构运行故障的分析和解读，希望给后续研究者提供一定程度的参考。
论文作者:郑曦
论文发表刊物:《电力设备》2019年第24期
论文发表时间:2020/5/6