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(zhuǎn)運動的驅(qū)動裝置,，它利用某種驅(qū)動能源并在某種控制信號作用下工作。
: ^7 g" k% J! [# z0 l% Z3 V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(zhuǎn)化成驅(qū)動作用,�,；�本的��(zhí)行機構用于把閥門驅(qū)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(nèi),。
4 q0 @+ J6 T. D* k目前共有四種類型的執(zhí)行機構，它們能夠使用不同的驅(qū)動能源,，能夠操作各種類型的閥門,。
9 y: V. S3 m6 \$ e+ V: h1.電動多回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機構
電力驅(qū)動的多回轉(zhuǎn)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(qū)動齒輪或蝸輪蝸桿最后驅(qū)動閥桿螺母,，閥桿螺母使閥桿產(chǎn)生運動使閥門打開或關閉。
多回轉(zhuǎn)式電動執(zhí)行機構可以快速驅(qū)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,。
& ], i; v, S7 J/ Y6 d, c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(nèi),，在這個防水、防塵,、防爆的外殼內(nèi)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）
2.電動單回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機構
6 k4 S% W0 b6 [8 R# [3 F  V6 M這種執(zhí)行機構類似于電動多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機構,，主要差別是執(zhí)行機構最終輸出的是1/4轉(zhuǎn)即90度的運動,。新一代電動單回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機構結合了大部分多回轉(zhuǎn)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,。
$ _9 R1 [' X; a7 O8 V單回轉(zhuǎn)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(qū)動多回轉(zhuǎn)式或直線輸出執(zhí)行機構
這種類型執(zhí)行機構經(jīng)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 }. M# e4 Z9 W; t通常情況下人們使用電動多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機構來驅(qū)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(qū)動單回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機構
氣動、液動單回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(nèi)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
0 G. j0 d4 Q+ G4 |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(qū)動能源
最常用的驅(qū)動能源是電源或流體源,，如果選擇電源為驅(qū)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(zhì)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。
, Q, Q) }( d& z1 W8 }' P9 n2.閥門類型
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(zhuǎn)驅(qū)動,，有些需要單回轉(zhuǎn)驅(qū)動,，有些需要往復式驅(qū)動，它們影響了執(zhí)行機構類型的選擇,。通常多回轉(zhuǎn)的氣動執(zhí)行機構比電動多回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)執(zhí)行機構便宜,。
) a1 X# h. a% ~  W* T3.力矩大小
對于90度回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn),、往復式運動-閥桿旋轉(zhuǎn),、非往復式-閥桿旋轉(zhuǎn)，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,。
9 m- y! j3 j# p2 ?* r: S4.執(zhí)行機構選型
% y: V7 V6 \9 T3 i一旦執(zhí)行機構類型和閥門所需驅(qū)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(qū)動的執(zhí)行機構可調(diào)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(zhuǎn)執(zhí)行機構可調(diào)節(jié)行程速度,。
1 ~/ ^0 A# g0 |+ q! j5．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(chǎn)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(qū)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,。
6.連續(xù)控制
/ k7 `  V7 G8 j3 @; [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(diào)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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