智能电动执行器典型故障分析和处理

杨卫东

关键词：电动执行器;典型故障;处理方法;故障处理效率

0引言

在天然气生产场站使用的电动执行机构主要用于干线球阀、排污阀和收发筒球阀，场站内执行机构多随建站设置，部分阀门及电动执行机构投入运行多年，老化严重，故障多，管理难度大，天然气生产系统中对电动执行机构进行有效维护的方式就是每年定期进行两次维护保养。近年来，天然气生产场站管道不断引入智能电动执行器作为阀门的驱动装置，其控制系统较为复杂，涉及到机械、电力电子技术，通讯技术、自动控制等技术领域，故障处理复杂，对故障点进行精确定位、分析的过程也比较麻烦，想要准确找出故障點往往需要通过各种检测方式才能实现。如果这些问题不及时处理就会在日后运行中体现出来，存在故障的电动阀在高含硫原料气井站发生泄漏、爆管等情况时，更是难以在现场实施有效的抢险措施，并对井站周边居民的生命、财产造成不可估量的损失，存在较大的安全隐患，所以保证电动执行器在输气管线稳定运行十分重要。本文分析由动执行器的典型故障，并提出解决方法和措施。

1澳托克智能电动执行器的典型故障

1.1电池报警

电动执行器在运行一段时问后，液晶显示屏上会出现电池报警图标。执行器电池盒装有3节1.5V碱性电池，用于在失电状态下转动手轮时保存阀位。当电池电量下降到15%时执行器就会发出电池报警，电池电量下降到10%时电池报警闪烁提醒用户更换电池，电池报警不影响执行器运行。

检查这类型故障，必须将红色旋钮选为就地或停止位置，在执行器带电更换3节1.5V碱性电池即可。若故障图标未消失，断电后取下电池，然后重新上电池，确认用红外设定器能通讯后再送电，并重新作开关限位等相关设定。

1.2执行器控制方式改变（点动）故障

执行器在生产现场一般采用就地旋钮、远程开关量等自保持控制方式，当电路主板接收到开/关阀输入信号，执行器持续运行到限位位置。出现执行器由就地或远程自保持运行变为点动运行，这是由于设置参数或接线方式改变了。

检查这类型故障，可以重新进行设置：主屏一调试→高级设定→控制模式→就地自保持，将就地自保持设为“有效”，就地控制为自保持控制。对远程控制的设置有两种方式，设置：主屏→调试→高级设定→控制模式→远程自保持，当图1中34号端子悬空，设置成有效时，远程开关信号保持;设置成无效时，远程开关点动;当图2中34号端子接高电平，设置成有效时，远程开关为点动信号;设置成无效时，远程开关信号保持。

1.3力矩报警

电动机轴上装有力矩传感器，当执行器的开阀力矩或关阀力矩超过设定值时，显示屏主界面状态栏内会有“力矩报警”文字闪烁，并停止运行。可通过力矩指示了解到力矩报警时的力矩值。如果需要力矩报警消失，必须反向运行执行器。

力矩报警原因：阀门过紧或在行程中阻塞、阀门黏住或卡住、阀门运行条件改变（压力、流量增大）、力矩设定值过小。

检查这类型故障，首先用手轮操作执行器“感觉”一下阀门的硬度。如阀门过紧，对阀门进行清洗润滑。当确认手动旋转阀门无过紧、黏住或卡住现象，用红外线设定器查看关阀/开阀力矩设定值是否过小。如果过小，则表明是关阀/开阀力矩设定值过小故障。处理这类型故障，只需将力矩的设定值调大即可。

1.4失速报警

当执行器的实际转速低于额定转速的70%时，执行器显示屏主界面的状态栏会有“失速报警”文字闪烁，并停止运行。如果需要失速报警消失，必须反向运行执行器。“失速报警”主要原因有机械故障和电气故障两方面。

1.4.1机械故障

当电动机运行时，如蜗轮蜗杆减速系统、离合器、阀位传感器伞形齿轮出现故障，执行器实际转速低于额定转速的70%时，会导致阀位传感器不能精确测速和定位，控制主板检测不到电动机的转速信号，5s内执行器显示屏主界面的状态栏会有“失速报警”文字闪烁，并停止运行。处理方法为：将动力电源断电，对执行器解体检查，更换损坏的蜗轮蜗杆、阀位传感器伞形齿轮或离合器张力弹簧。

1.4.2电气故障

当电动机、电源板、阀位传感器、主板电流检测回路故障，控制电路主板无法检测到电动机的转速信号，5s内发出失速报警信号，并禁止电动机运行。处理方法为：测试电动机绝缘及阻值，当确认电动机正常时，重点检查阀位传感器。用红外设定器调出编码器诊断菜单和编码器值，手动旋转手轮，观察编码器运行情况和执行器开/关阀编码器值有无递增或递减，如不正常，则表明是阀位传感器故障。处理这类型故障，只需更换阀位传感器即可。还可进一步测试阀位传感器电路故障具体位置，在手动位置，转动手轮，用示波器观察传感器SK6插头（表1）3#线（橙色）和5#线（黄色）有无交变电平波形，用万用表电阻挡位测试2号线（紫色）和4号线（黑色）干簧管通断，7#线（红色）和8#线（黑色、绿色）传感器DC5V工作电源。阀位传感器SK6插头如表1所示。

2提高故障处理效率的方法

澳托克智能电动执行器是一种无需打开电气端盖即可进行调试和查询的阀门执行器，用红外设定器进入执行器的程序，可以在不接触执行器的情况下，也可安全、快捷地对力矩值、限位以及其他所有控制和指示功能进行查看设定。标准诊断功能可对控制系统、阀门和执行器的状态进行诊断，并通过执行器的显示屏显示。

2.1旋钮故障诊断

（1）就地控制旋钮。利用红外设定器来进行菜单操作，当执行器显示屏为主界面时，按下设定器的上键或下键，进入菜单模式主屏→…→诊断…远程信号…旋到开阀（旋到关阀）。执行器就地控制旋钮旋到开阀或旋到关阀位置时，显示屏显示“有效”，说明就地控制旋钮和操作板正常;显示“无效”信息，说明就地控制旋钮或操作板故障。

（2）状态选择旋钮。进入菜单模式主屏→…→诊断…远程信号…旋到远程（旋到停止或旋到就地）。执行器就地状态旋钮旋到远程（停止或就地）位置时，显示屏显示“有效”，说明状态选择旋钮和操作板正常;显示“无效”信息，说明状态选择旋钮或操作板故障。

2.2远程信号故障诊断

进入菜单模式主屏→…→诊断…远程信号…远程开阀（远程关阀）。当执行器接收到远程开阀或关阀信号时，显示屏应显示“有效”，说明执行器、计算机组态及传输线路运行正常;显示“无效”信息，说明计算机组态或传输线路故障。

2.3阀位传感器故障诊断

进入菜单模式主屏→…→诊断…阀位传感器…编码器诊断，电动机运行，显示屏显示“正常”，说明编码器运行正常;显示“错误”信息，说明编码器运行不正常。

2.4执行器力矩故障诊断

进入菜单模式主屏→…→诊断…系统信息…力矩AD值，电动机运行，能够在显示屏上观察到执行器力矩AD值（0～4095之间），说明力矩传感器运行正常;否则，力矩传感器运行不正常。

3结束语

对天然气生产场站的智能电动执行器进行故障精确诊断，需要维护人员熟悉智能电动执行器结构原理和使用手册，这样才能确保能够实时快速地判断故障点位，才能更及时有效地对设备存在的问题进行快速、可靠地排除和维修。本文通过深度分析AuTORK电动执行器典型故障和提高故障处理效率的方法，总结维护工作中积累的一些经验，希望能给运维人员的实际工作提供参考借鉴。