摘要：分析氣源質(zhì)量問題產(chǎn)生的根源及其引起的氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障。探討工業(yè)自動化氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)對氣源壓力和質(zhì)量的要求。
關(guān)鍵詞：氣源質(zhì)量；氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)；過濾減壓閥；空壓機(jī)；
氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是以壓縮空氣作為動力源，驅(qū)動機(jī)構(gòu)作直行程或角行程運動。具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、速度快、行程長、過載安全、防爆等優(yōu)點。氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障百分之八十是由于氣源問題產(chǎn)生的�？諌簷C(jī)輸出的壓縮空氣中含有大量的水分、油和粉塵等污染物，傳輸管道中也含有粉塵、鐵銹等污染物。這些污染物對氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正常運行造成了巨大威脅。通常氣源生產(chǎn)系統(tǒng)都設(shè)有氣源處理設(shè)備，用氣設(shè)備終端處也設(shè)置過濾器、減壓閥等設(shè)備。氣源質(zhì)量的好壞很大程度上影響了氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障率。

一、氣源質(zhì)量問題所產(chǎn)生的影響

氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)*常見的故障是加信號后不動作，沒有響應(yīng)。然而引起這種現(xiàn)象的可能性很多，可能是因為無工作氣源或氣源壓力太低，可能是電氣轉(zhuǎn)換器（I/P）、電磁閥或定位器等換向定位原件故障、也可能是氣缸活塞內(nèi)漏等原因。維護(hù)人員需要根據(jù)控制回路的配置耐心排查，*終確定問題點。

壓縮空氣推動活塞在缸筒內(nèi)移動，活塞和缸筒之間、活塞桿和前端蓋之間、缸筒和端蓋之間分別設(shè)有密封圈。氣源中含有過多的水分和油分，會洗掉氣缸內(nèi)壁及活塞上的潤滑脂，使氣缸動作不暢，加速密封圈的磨損和老化。如果氣源中含有大顆粒的粉塵，會劃傷氣缸內(nèi)壁或損傷密封圈，造成氣缸活塞漏氣，輸出推力變小。

電氣轉(zhuǎn)換器（I/P）故障表現(xiàn)為輸入信號和氣源均正常，而輸出信號不準(zhǔn)或不變化。電氣轉(zhuǎn)換器的原理如圖1所示，在電氣轉(zhuǎn)換器內(nèi)部有一個線圈（2），當(dāng)電流信號送入線圈后，在內(nèi)部永磁鐵（4）的作用下，帶動擋板（5）接近（或遠(yuǎn)離）噴嘴（6），引起噴嘴背壓增加（或減少），此背壓作用在膜片(m)上，與輸出壓力相平衡。從而實現(xiàn)輸入信號與輸出壓力成一一對應(yīng)的比例關(guān)系。即輸入信號從4mA改變到20mA時，轉(zhuǎn)換器的輸出壓力從0.2～1bar變化。電氣轉(zhuǎn)換器故障，多數(shù)情況是因為氣源質(zhì)量問題，造成噴嘴堵塞。處理辦法是使用壓縮空氣吹掃并疏通噴嘴擋板。

電氣轉(zhuǎn)換器（I/P）原理圖

定位器或電磁閥故障導(dǎo)致氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動作，是由于滑閥芯被卡住，不能移動引起的。為了金屬硬密封和降低靜態(tài)耗氣量，滑閥的設(shè)計和加工要求非常精確，滑閥芯和滑閥套之間的間隙通常只有0.01~0.02mm。如果氣源質(zhì)量不好或者設(shè)備安裝階段沒有充分吹掃管路，會引起滑閥芯被卡住，滑閥不能切換氣路，定位器或電磁閥就不能正常工作了。通常的處理辦法是，將滑閥芯取出，用布將滑閥芯搽拭干凈，使用壓縮空氣將滑閥套吹掃干凈，重新安裝即可。

氣源質(zhì)量不好會使氣缸密封圈損傷或老化，潤滑脂失效，導(dǎo)致氣缸前后腔室串氣，氣缸端蓋和缸筒漏氣。表現(xiàn)為氣缸出力不足甚至不動作。處理辦法只能是更換密封圈和潤滑脂。

二、氣源質(zhì)量問題的根源

從空壓機(jī)輸出的壓縮空氣中含有大量的水分、油和粉塵等污染物。

壓縮空氣中的水分是濕空氣被壓縮后壓力露點上升，溫度下降后冷凝析出的。水分會造成氣源管道及氣動元器件腐蝕生銹；會使?jié)櫥�油潤滑脂變質(zhì)或沖掉潤滑油潤滑脂；冬季水分會結(jié)冰，造成元器件動作不良。管道底部滯留水分會造成流量不足，壓力損失增大。水分的清除方法是在空壓機(jī)后安裝冷凝器和分離器或干燥器，水平管道安裝時設(shè)置一定的斜度，在低端安裝排水閥。

壓縮空氣中的油分是空壓機(jī)工作過程中的潤滑油以油霧狀混入壓縮空氣中，隨壓縮空氣一起送出。油分會造成密封圈硬化，摩擦力變大，摩擦面磨損，空氣泄漏量增大；會使噴嘴擋板的節(jié)流孔堵塞。含油的壓縮空氣排到大氣中會造成環(huán)境污染。油分的清除方法是在空壓機(jī)出氣口安裝油霧分離器，在進(jìn)入氣動裝置前再用油霧分離器進(jìn)行過濾，定期更換過濾器濾芯。

壓縮空氣中的粉塵固體顆粒來自空壓機(jī)吸入的有粉塵空氣和傳輸管道。粉塵流入氣動裝置，會造成氣動元件相對運動件磨損和卡死，滑閥動作失靈和不能換向；會加速密封件損傷，導(dǎo)致漏氣；會使噴嘴擋板的節(jié)流孔堵塞等。粉塵的排除方法是在壓縮機(jī)吸氣口安裝空氣過濾器，進(jìn)入氣動裝置前再用空氣過濾器過濾，定期對過濾器進(jìn)行清洗或更換。安裝接管前，需充分吹掃管道。

三、工業(yè)自動化氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)對氣源的要求

工業(yè)自動化氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)以活塞式氣缸為主，配以定位器、電磁閥等氣動控制元件。綜合考慮氣動元件、生產(chǎn)過程和產(chǎn)品、環(huán)境等因素對氣源的要求如下：

3.1、壓力范圍：

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，儀表輸入端的氣源壓力公稱值為1.4、2.6、3.5、5.5、7bar。通常氣缸的*高使用壓力為10bar，多數(shù)氣動元件的*高使用壓力為7bar。為了提高氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作效率，工業(yè)自動化氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入端氣源壓力為7bar，允許波動范圍為其公稱值的±10%。氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入端通常設(shè)置過濾減壓閥來進(jìn)行減壓和穩(wěn)壓。

3.2、氣源質(zhì)量：

氣源中水蒸汽含量是以壓力露點來表示。在線壓力下的氣源露點應(yīng)為環(huán)境溫度下限值至少低10℃。對于氣候非常寒冷的地區(qū)，可以設(shè)置加熱器來調(diào)節(jié)設(shè)備周圍溫度。氣源中含粉塵微粒直徑不應(yīng)大于5μm，*大濃度不大于5mg／m3。氣源中油分含量不應(yīng)大于1mg／m3。

氣源問題會使氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性和使用壽命大大降低。國際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）所屬壓縮機(jī)、氣動機(jī)械及工具委員會（TC118）在1986年提出了關(guān)于壓縮空氣質(zhì)量的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO8573.1。我國等同采用了該標(biāo)準(zhǔn)，即國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13277－91《一般用壓縮空氣質(zhì)量等級》。只要氣源質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用壽命可達(dá)十幾年，故障率非常低，甚至免維護(hù)。

參考文獻(xiàn)：
[1]SMC（中國）有限公司，現(xiàn)代實用氣動技術(shù)第2版，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.10
[2]機(jī)械設(shè)計手冊編委會，《機(jī)械設(shè)計手冊氣壓傳動與控制》，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.2
[3]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T13277－91一般用壓縮空氣質(zhì)量等級》
[4]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T4830-1984工業(yè)自動化儀表氣源壓力范圍和質(zhì)量》
[5]大連萬訊電力儀表有限公司，《STI氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)常見故障維修手冊》