如何選用閥門執(zhí)行機構

山間明月

對于執(zhí)行機構最廣泛的定義是：一種能提供直線或旋轉運動的驅動裝置，它利用某種驅動能源并在某種控制信號作用下工作。
執(zhí)行機構使用液體、氣體、電力或其它能源并通過電機、氣缸或其它裝置將其轉化成驅動作用。基本的執(zhí)行機構用于把閥門驅動至全開或全關的位置。用與控制閥的執(zhí)行機構能夠精確的使閥門走到任何位置。盡管大部分執(zhí)行機構都是用于開關閥門，但是如今的執(zhí)行機構的設計遠遠超出了簡單的開關功能，它們包含了位置感應裝置，力矩感應裝置，電極保護裝置，邏輯控制裝置，數(shù)字通訊模塊及PID控制模塊等，而這些裝置全部安裝在一個緊湊的外殼內。
- y/ z. d1 x6 q7 f目前共有四種類型的執(zhí)行機構，它們能夠使用不同的驅動能源，能夠操作各種類型的閥門。
; d& J. U" A% g0 Z1.電動多回轉式執(zhí)行機構
9 D# s' ^) d" ?3 c! `電力驅動的多回轉式執(zhí)行機構是最常用、最可靠的執(zhí)行機構類型之一。使用單相或三相電動機驅動齒輪或蝸輪蝸桿最后驅動閥桿螺母，閥桿螺母使閥桿產生運動使閥門打開或關閉。
多回轉式電動執(zhí)行機構可以快速驅動大尺寸閥門。為了保護閥門不受損壞，安裝在在閥門行程的終點的限位開關會切斷電機電源，同時當安全力矩被超過時，力矩感應裝置也會切斷電機電源，位置開關用于指示閥門的開關狀態(tài)，安裝離合器裝置的手輪機構可在電源故障時手動操作閥門。
! C/ L: o) X5 c+ j- X4 w. \' V這種類型執(zhí)行機構的主要優(yōu)點是所有部件都安裝在一個殼體內，在這個防水、防塵、防爆的外殼內集成了所有基本及先進的功能。主要缺點是，當電源故障時，閥門只能保持在原位，只有使用備用電源系統(tǒng)，閥門才能實現(xiàn)故障安全位置（故障開或故障關）
$ [3 e$ \& }( f% V3 e* X: v' Y& S2.電動單回轉式執(zhí)行機構
+ p2 g: h& H; S5 [) z8 R3 b* `這種執(zhí)行機構類似于電動多回轉執(zhí)行機構，主要差別是執(zhí)行機構最終輸出的是1/4轉即90度的運動。新一代電動單回轉式執(zhí)行機構結合了大部分多回轉執(zhí)行機構的復雜功能，例如：使用非侵入式用戶友好的操作界面實現(xiàn)參數(shù)設定與診斷功能。
單回轉執(zhí)行機構結構緊湊可以安裝到小尺寸閥門上，通常輸出力矩可達800公斤/米，另外所需電源較小，它們可以安裝電池來實現(xiàn)故障安全操作。
3.流體驅動多回轉式或直線輸出執(zhí)行機構
這種類型執(zhí)行機構經常用于操作直通閥（截止閥）和閘閥，它們使用氣動或液動操作方式。結構簡單，工作可靠，很容易實現(xiàn)故障安全操作模式。
+ [2 K  }- |6 l5 X通常情況下人們使用電動多回轉執(zhí)行機構來驅動閘閥和截止閥，只有在無電源時才考慮使用液動或氣動執(zhí)行機構。
4.流體驅動單回轉式執(zhí)行機構
氣動、液動單回轉執(zhí)行機構非常通用，它們不需要電源并且結構簡單，性能可靠。它們應用的領域非常廣泛。通常輸出從幾公斤/米到幾萬公斤/米。它們使用氣缸及傳動裝置將直線運動轉換為直角輸出，傳動裝置通常有：撥叉、齒輪齒條、杠桿。齒輪齒條在全行程范圍內輸出相同力矩，它們非常適用于小尺寸閥門，撥叉具有較高效率，在行程起點具有高力矩輸出非常適合于大口徑閥門。氣動執(zhí)行機構一般安裝電磁閥、定位器或位置開關等附件來實現(xiàn)對閥門的控制和監(jiān)測。這種類型執(zhí)行機構很容易實現(xiàn)故障安全操作模式
8 W: [; z3 n" p9 J+ V5 P' |0 ]選擇一臺合適的閥門執(zhí)行機構類型和規(guī)格時必須考慮下列要素：
1.驅動能源
最常用的驅動能源是電源或流體源，如果選擇電源為驅動能源，對于大尺寸閥門一般選用三相電源，對于小尺寸閥門可選用單相電源。一般電動執(zhí)行機構可有多種電源類型供選擇。有時也可選直流供電，此時可通過安裝電池實現(xiàn)電源故障安全操作。流體源種類很多，首先可以是不同的介質如：壓縮空氣、氮氣、天然氣、液壓流體等，其次它們可以具備各種壓力，第三,執(zhí)行機構具有各種尺寸以提供各種輸出力力矩。
2.閥門類型
, p* B( p, ^( T2 c* |, E9 e當選擇閥門用執(zhí)行機構時，必須要知道閥門的種類，這樣才可以選擇正確的執(zhí)行機構類型。有些閥門需要多回轉驅動，有些需要單回轉驅動，有些需要往復式驅動，它們影響了執(zhí)行機構類型的選擇。通常多回轉的氣動執(zhí)行機構比電動多回轉執(zhí)行機構價格要貴，但是往復式直行程輸出的氣動執(zhí)行機構價格比電動多回轉執(zhí)行機構便宜。
& e4 _1 E' p+ t! A8 r/ B3.力矩大小
* r: A5 B5 C% L; I! O2 T4 e* ?4 ~對于90度回轉的閥門如：球閥、碟閥、旋塞閥，最好通過閥門廠商獲得相應閥門力矩大小，大部分閥門廠商是通過測試閥門在額定壓力下閥門所需的操作力矩，他們將這一力矩提供給客戶。對于多回轉的閥門情況有所不同，這些閥門可分為：往復式（提升式）運動-閥桿不旋轉、往復式運動-閥桿旋轉、非往復式-閥桿旋轉，必須測量閥桿的直徑，閥桿連接螺紋尺寸以決定執(zhí)行機構規(guī)格。
4.執(zhí)行機構選型
- P. O' ?2 o; Q1 o( J一旦執(zhí)行機構類型和閥門所需驅動力矩確定了，就可以使用執(zhí)行機構廠商提供的數(shù)據(jù)表或選型軟件進行選型。有時還需考慮閥門操作的速度和頻率。
流體驅動的執(zhí)行機構可調節(jié)行程速度，但是三相電源的電動執(zhí)行機構只有固定的行程時間。部分小規(guī)格的直流電動單回轉執(zhí)行機構可調節(jié)行程速度。
4 K6 h$ \0 T5 `9 k3 |: s5．開關控制
自動控制閥最大的好處是可以遠距離的操作閥門，這就意味著操作人員可以坐在控制室控制生產過程而不需要親臨現(xiàn)場去人工操作閥門的開和關。人們只需鋪設一些管線連接控制室和執(zhí)行機構，驅動能源通過管線直接激勵電動或氣動執(zhí)行機構，通常用的4-20mA信號來反饋閥門的位置。
4 Z3 |- p1 D9 I$ A+ T7 k7 ~6.連續(xù)控制
  H4 y# W* J1 A  r如果執(zhí)行機構被要求用于控制過程系統(tǒng)的液位、流量或壓力等參數(shù)，這是要求執(zhí)行機構頻繁動作的工作，可以用4-20mA信 號作為控制信號，然而這個信號可能會和過程一樣頻繁的改變。如果需要非常高頻率動作的執(zhí)行機構，只有選擇特殊的能頻繁啟停的調節(jié)型執(zhí)行機構。當一個過程中 需要多臺執(zhí)行機構時，可以通過使用數(shù)字通訊系統(tǒng)將各個執(zhí)行機構連接起來，這樣可大大降低安裝費用。數(shù)字通訊回路可以快速高效的傳遞指令和收集信息。目前有多種通訊方式如：FOUNDATIONFIELDBUS、PROFIBUS、DEVICENET、HART和專為閥門執(zhí)行機構設計的PAKSCAN等。數(shù)字通訊系統(tǒng)不單單可以降低投資費用，它們還可以收集大量閥門信息，這些信息對于閥門的預測性維護程序非常有價值。
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