控制閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用

任何一種控制閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是一種利用能源去驅(qū)動(dòng)閥門的裝置。這種裝置可能是人力操作的齒輪組，用它去開關(guān)閥門，或者是一種具備復(fù)雜控制和測(cè)量裝置的智能電子部件，用它可實(shí)現(xiàn)閥門的連續(xù)調(diào)節(jié)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，執(zhí)行機(jī)構(gòu)變得更加復(fù)雜。早期的執(zhí)行機(jī)構(gòu)只不過是帶有位置感應(yīng)開關(guān)的馬達(dá)齒輪傳動(dòng)裝置。如今的執(zhí)行機(jī)構(gòu)已經(jīng)具備了更多先進(jìn)的功能，它們不僅可以打開或關(guān)閉閥門而且可以檢測(cè)閥門與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)為預(yù)測(cè)性維護(hù)提供各種數(shù)據(jù)。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)是什么？

對(duì)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)zui廣泛的定義是：一種能提供直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，它利用某種驅(qū)動(dòng)能源并在某種控制信號(hào)作用下工作。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用液體、氣體、電力或其它能源并通過電機(jī)、氣缸或其它裝置將其轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)作用?；镜膱?zhí)行機(jī)構(gòu)用于把閥門驅(qū)動(dòng)至全開或全關(guān)的位置。用與控制閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠的使閥門走到任何位置。盡管大部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是用于開關(guān)閥門，但是如今的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了簡(jiǎn)單的開關(guān)功能，它們包含了位置感應(yīng)裝置，力矩感應(yīng)裝置，電極保護(hù)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(gè)緊湊的外殼內(nèi)。

因?yàn)樵絹碓蕉嗟墓S采用了自動(dòng)化控制，人工操作被機(jī)械或自動(dòng)化設(shè)備所替代，人們要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠起到控制系統(tǒng)與閥門機(jī)械運(yùn)動(dòng)之間的界面作用，更要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)增強(qiáng)工作安全性能和環(huán)境保護(hù)性能。在一些危險(xiǎn)性的場(chǎng)合，自動(dòng)化的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置能減少人員的傷害。某些特殊閥門要求在特殊情況下緊急打開或關(guān)閉，閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)能阻止危險(xiǎn)進(jìn)一步擴(kuò)散同時(shí)將工廠損失減至zui少。對(duì)一些高壓大口徑的閥門，所需的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力矩非常大，這時(shí)所需執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須提高機(jī)械效率并使用高輸出的電機(jī)，這樣平穩(wěn)的操作大口徑閥門。

閥門與自動(dòng)化

為了成功的實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)化，zui重要的是要確保閥門自身能夠滿足過程及管道內(nèi)介質(zhì)的特殊要求。通常生產(chǎn)過程和工藝介質(zhì)能夠決定閥門的種類，閥芯的類型以及閥內(nèi)件和閥門的結(jié)構(gòu)和材料。

閥門選擇好后接下來就要考慮自動(dòng)化的要求即執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇?？梢院?jiǎn)單的按兩種基本的閥門操作類型來考慮執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

1． 旋轉(zhuǎn)式閥門（單回轉(zhuǎn)閥門），這類閥門包括：旋塞閥、球閥、蝶閥以及風(fēng)門或擋板。這類閥門需要已要求的力矩進(jìn)行90度旋轉(zhuǎn)操作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)

2． 多回轉(zhuǎn)閥門，這類閥門可以是非旋轉(zhuǎn)提升式閥桿或旋轉(zhuǎn)非提升式桿，或者說是他們需要多轉(zhuǎn)操作去驅(qū)動(dòng)閥門到開或關(guān)的位置。這類閥門包括：直通閥（截止閥）、閘閥、刀閘閥等。作為一種選擇，直線輸出的氣動(dòng)或液動(dòng)氣缸或薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)也開來驅(qū)動(dòng)上述閥門。

目前共有四種類型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它們能夠使用不同的驅(qū)動(dòng)能源，能夠操作各種類型的閥門。

1． 電動(dòng)多回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電力驅(qū)動(dòng)的多回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)是zui常用、zui可靠的執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型之一。使用單相或三相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪或蝸輪蝸桿zui后驅(qū)動(dòng)閥桿螺母，閥桿螺母使閥桿產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)使閥門打開或關(guān)閉。多回轉(zhuǎn)式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以快速驅(qū)動(dòng)大尺寸閥門。為了保護(hù)閥門不受損壞，安裝在在閥門行程的終點(diǎn)的限位開關(guān)會(huì)切斷電機(jī)電源，同時(shí)當(dāng)安全力矩被超過時(shí)，力矩感應(yīng)裝置也會(huì)切斷電機(jī)電源，位置開關(guān)用于指示閥門的開關(guān)狀態(tài)，安裝離合器裝置的手輪機(jī)構(gòu)可在電源故障時(shí)手動(dòng)操作閥門。

這種類型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是所有部件都安裝在一個(gè)殼體內(nèi)，在這個(gè)防水、防塵、防爆的外殼內(nèi)集成了所有基本及先進(jìn)的功能。主要缺點(diǎn)是，當(dāng)電源故障時(shí)，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(shí)現(xiàn)故障安全位置（故障開或故障關(guān)）

2． 電動(dòng)單回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)

這種執(zhí)行機(jī)構(gòu)類似于電動(dòng)多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要差別是執(zhí)行機(jī)構(gòu)zui終輸出的是1/4轉(zhuǎn)記90度的運(yùn)動(dòng)。新一代電動(dòng)單回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)合了大部分多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的復(fù)雜功能，例如：使用非進(jìn)入式用戶友好的操作界面實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定與診斷功能。

單回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊可以安裝到小尺寸閥門上，通常輸出力矩可達(dá)800公斤米，另外應(yīng)為所需電源較小，它們可以安裝電池來實(shí)現(xiàn)故障安全操作。

3． 流體驅(qū)動(dòng)多回轉(zhuǎn)式或直線輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)

這種類型執(zhí)行機(jī)構(gòu)經(jīng)常用于操作直通閥（截止閥）和閘閥，它們使用氣動(dòng)或液動(dòng)操作方式。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，很容易實(shí)現(xiàn)故障安全操作模式。

通常情況下人們使用電動(dòng)多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)閘閥和截止閥，只有在無電源時(shí)才考慮使用液動(dòng)或氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

4． 流體驅(qū)動(dòng)單回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)

氣動(dòng)、液動(dòng)單回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)非常通用，它們不需要電源并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠。它們應(yīng)用的領(lǐng)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(dòng)裝置將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直角輸出，傳動(dòng)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，撥叉具有較率在行程起點(diǎn)具有高力矩輸出非常適合于大口徑閥門。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般安裝電磁閥、定位器或位置開關(guān)等附件來實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門的控制和監(jiān)測(cè)。

這種類型執(zhí)行機(jī)構(gòu)很容易實(shí)現(xiàn)故障安全操作模式

執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇要素

選擇一臺(tái)合適的閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型和規(guī)格時(shí)必須考慮下列要素：

1． 驅(qū)動(dòng)能源，zui常用的驅(qū)動(dòng)能源是電源或流體源，如果選擇電源為驅(qū)動(dòng)能源，對(duì)于大尺寸閥門一般選用三相電源，對(duì)于小尺寸閥門可選用單相電源。一般電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可有多種電源類型供選擇。有時(shí)也可選直流供電，此時(shí)可通過安裝電池實(shí)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?dú)狻⑻烊粴?、液壓流體等，其次它們可以具備各種壓力，第三執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有各種尺寸以提供輸出力活力矩。

2． 閥門類型，當(dāng)選擇閥門用執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，必須要知道閥門的種類，這樣才可以選擇正確的執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型。有些閥門需要多回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，有些需要單回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，有些需要往復(fù)式驅(qū)動(dòng)，它們影響了執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型的選擇。通常多回轉(zhuǎn)的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)比電動(dòng)多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)價(jià)格要貴，但是往復(fù)式直行程輸出的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)價(jià)格比電動(dòng)多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)便宜。

3． 力矩大小

對(duì)于90度回轉(zhuǎn)的閥門如：球閥、碟閥、旋塞閥，通過閥門廠商獲得相應(yīng)閥門力矩大小，大部分閥門廠商是通過測(cè)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(duì)于多回轉(zhuǎn)的閥門情況有所不同，這些閥門可分為：往復(fù)式（提升式）運(yùn)動(dòng)-閥桿不旋轉(zhuǎn)、往復(fù)式運(yùn)動(dòng)-閥桿旋轉(zhuǎn)、非往復(fù)式-閥桿旋轉(zhuǎn)，必須測(cè)量閥桿的直徑，閥桿連接螺紋尺寸已決定執(zhí)行機(jī)構(gòu)規(guī)格。

4． 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型，一但執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型和閥門所需驅(qū)動(dòng)力矩確定了，就可以使用執(zhí)行機(jī)構(gòu)廠商提供的數(shù)據(jù)表或選型軟件進(jìn)行選型。有時(shí)還需考慮閥門操作的速度和頻率。

流體驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)行程速度，但是三相電源的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)只有固定的行程時(shí)間。

部分小規(guī)格的直流電動(dòng)單回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)行程速度。