1 引言 1.1 問題的提出
隨著國內外電子技術的迅猛發(fā)展，工業(yè)控制水平的不斷提高，艦艇動力裝置的控制系統(tǒng)也在不斷完善。近年已陸續(xù)將機械調節(jié)或就地手操改為電氣控制或電液控制，由電動調節(jié)閥代替原機械式的減壓閥。但控制系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)始終是電動執(zhí)行機構，欲提高自動化水平，必須采用高可靠電動執(zhí)行機構，才能確保控制系統(tǒng)工作可靠性，因此，必須進行滿足船用條件、工作性能高度可靠的電動執(zhí)行機構研究方面的工作。
1.2 技術性能指標
改進完善的電動執(zhí)行機構的技術性能指標：
（1）輸入信號為4~20mADC或1~5VDC；
（2）負載電阻為500Ω；
（3）死區(qū)為1%~9.9%可調；
（4）基本誤差≤±1.5% ；
（5）供電電源為380VAC、50Hz；
（6）環(huán)境溫度為-30~60℃
（7）防護等級為IP68。
2 選型
我國自行設計生產的DKZ、DKJ電動執(zhí)行機構，廣泛應用于工業(yè)領域。從1989年用于艦艇水位控制以來，多次出現(xiàn)故障，故障部位基本是機械銹蝕，內部位置反饋電路的差動變壓器連桿上的螺釘易脫落，且零點調整極不方便。
近年，國內電動執(zhí)行機構廠家紛紛引進國外技術，有的是全套進口執(zhí)行機構器件，國內組裝，生產技術進行國產化；有的進口主要器件和殼體，國內組裝；也有的進口原裝執(zhí)行機構。例如，德國西門子公司的2SA15、2SB15執(zhí)行機構，它的接插部分，現(xiàn)場操作部分，信號開關部分，轉換部分均是獨立的箱體，與執(zhí)行機構主體分別依靠4個螺釘連接，彼此之間電纜連接外露，其船用沖擊、振動試驗不易過關。再如，英國ROTORK公司IQM智能型及AQ型執(zhí)行機構，其產品廣泛用于歐、美州及中東，其防護等級為IP68。IQM智能型執(zhí)行機構內部參數(shù)的調整是通過紅外給定器實施的，一旦參數(shù)整定完畢，其內部參數(shù)就不會改變。
通過調研，英國ROTORK公司IQM智能型電動執(zhí)行機構可靠性相對較高，它較之目前市場所見到的電動執(zhí)行機構有更多的優(yōu)勢。首先是它的智能化，紅外技術的引進具有時代特征，其特點更接近要求；其二，它的外型尺寸相對比較小，在艦船上容易布置、安裝；其三，調試方便，它可以不打開電動執(zhí)行機構蓋子，便可通過IQ設定器調整執(zhí)行機構及調節(jié)閥的狀態(tài)參數(shù)；其四，防護等級高，可達IP68；其五，控制電機的開關采用的固態(tài)繼電器，反饋部件采用的是霍爾效應原理，工作可靠性高；其六，IQ給定器具有通用性，可互換，其參數(shù)整定方便、靈活。
從市場的調研來看，國內的電動執(zhí)行機構與國外的同類產品相比差距較大，包括引進國外技術從而進行國產化的電動執(zhí)行機構，與進口原裝的電動執(zhí)行機構質量上比較也存在著一定的差別。目此，選擇IQM系列電動執(zhí)行機構，在它的基礎上進行改進、完善，這樣工作量少、易于達到設計要求，改進后的產品可體現(xiàn)先進性、工作可靠性高，可裝艇應用。
3 船用化處理
IQM智能型電動執(zhí)行機構，雖說具有較好的性能指標，但它依舊屬于工業(yè)產品，而艦艇應用環(huán)境惡劣，潮濕、鹽霧較為嚴重，為此對IQM電動執(zhí)行機構進行了船用化處理。
3.1 噴涂三防漆
為預防潮氣進入，對IQM執(zhí)行機構內部6塊電路板進行了潔化處理及涂覆三防漆，以達到防護電路板及板上元器件因鹽霧、霉菌、潮濕等降低其絕緣性能的目的。
3.2 加固處理
IQM電動執(zhí)行機構內部控制電路板及其部件由O型圈固定在一起，置于電動執(zhí)行機構殼內。為防止電動執(zhí)行機構因劇烈振動和沖擊而使其松散，另加了機械卡窟及固定控制板的不銹鋼緊固件。
3.3 密封處理
IQM電動執(zhí)行機構的電纜出口，用塑料螺栓緊固。為防潮氣進入接線端子處，從而降低端子的絕緣電阻。進行了填料函設計及加工，以代替原執(zhí)行機構上進線的塑料螺栓。
3.4 試驗
3.4.1 船用環(huán)境條件試驗
改進完善后的電動執(zhí)行機構通過了按GJB4-83標準進行的高溫、低溫、低溫儲存、恒定濕熱、沖擊、振動、外殼防水等艦用環(huán)境條件試驗考核，所試項目全部臺格。
3.4.2 通電考核實驗
IQM電動執(zhí)行機構進行了連續(xù)通電考核試驗，設備工作正常。
3.4.3 系統(tǒng)試驗
將電動執(zhí)行機構、調節(jié)器和模擬控制對象等組成系統(tǒng)，施加多種擾動，系統(tǒng)工作正常，表明電動執(zhí)行機構滿足控制系統(tǒng)的要求。
4 位置發(fā)送技術研究
位置反饋信號是操作人員了解調節(jié)閥的工作狀態(tài)是否正確的手段，同時也作為自動控制系統(tǒng)中調節(jié)器的輸入信息之一。電動執(zhí)行機構的位置發(fā)送電路的可靠與否，直接影響到對被控參數(shù)的有效控制。所以，位置反饋電路是執(zhí)行機構中較為重要的環(huán)節(jié)，是機電聯(lián)系的橋梁。國產及引進的電動執(zhí)行機構*易出現(xiàn)故障的部位多為位置反饋電路。
IQM電動執(zhí)行機構位置反饋是利用霍爾效應與扭矩傳感信號轉為脈沖，脈沖信號通過比例計算、模數(shù)轉換為電信號對應閥的開度。若需改變閥位行程，可用IQ給定器調整執(zhí)行機構的行程及運行時間，以適應不同介質、不同控制參數(shù)的要求。
另外，也有電動執(zhí)行機構由于離合器脫節(jié)，電機雖在轉動，閥桿在上下移動或閥在轉動，但閥位反饋信號沒有，為此可考慮將閥轉動部位增加位移傳感器，只要閥動，位移傳感器便由4~20mA電信號指示出來，即直接感受到閥的位置，它不參與系統(tǒng)控制，但可與執(zhí)行機構位置反饋電路輸出信號比較，相互對照、相互校驗，即使電動執(zhí)行機構的位置反饋故障，可通過安裝于閥上的位移傳感器指示判斷出故障部位，節(jié)省檢修時間，同時可以根據(jù)該位移傳感器大小判斷管路的水、汽的流量、壓力情況等其安裝部位可考慮在電動執(zhí)行機構與閥連接桿上，通過卡箍相連。
5 結語
因艦艇工作環(huán)境惡劣，現(xiàn)役艦艇上的電動執(zhí)行機構經常出現(xiàn)故障，嚴重影響了系統(tǒng)的正常工作。為提高艦用環(huán)境下的可靠性，改進后的的電動執(zhí)行機構采取了相應的新舉措。經過電性能試驗，船用環(huán)境條件考核試驗，累計通電考核實驗，均滿足技術性能指標要求，達到了預期的效果。它可直接應用于艦艇動力裝置，也可推廣應用于其他化工、電站等領域，具有廣闊的應用前景。