控制閥執(zhí)行機構選用

控制閥執(zhí)行機構選用

任何一種控制閥執(zhí)行機構都是一種利用能源去驅動閥門的裝置。這種裝置可能是人力操作的齒輪組，用它去開關閥門，或者是一種具備復雜控制和測量裝置的智能電子部件，用它可實現(xiàn)閥門的連續(xù)調節(jié)。隨著微電子技術的發(fā)展，執(zhí)行機構變得更加復雜。早期的執(zhí)行機構只不過是帶有位置感應開關的馬達齒輪傳動裝置。如今的執(zhí)行機構已經具備了更多先進的功能，它們不僅可以打開或關閉閥門而且可以檢測閥門與執(zhí)行機構的工作狀態(tài)為預測性維護提供各種數(shù)據(jù)。

執(zhí)行機構是什么？

對于執(zhí)行機構zui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?；镜膱?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。

因為越來越多的工廠采用了自動化控制，人工操作被機械或自動化設備所替代，人們要求執(zhí)行機構能夠起到控制系統(tǒng)與閥門機械運動之間的界面作用，更要求執(zhí)行機構增強工作安全性能和環(huán)境保護性能。在一些危險性的場合，自動化的執(zhí)行機構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閉，閥門執(zhí)行機構能阻止危險進一步擴散同時將工廠損失減至zui少。對一些高壓大口徑的閥門，所需的執(zhí)行機構輸出力矩非常大，這時所需執(zhí)行機構必須提高機械效率并使用高輸出的電機，這樣平穩(wěn)的操作大口徑閥門。

閥門與自動化

為了成功的實現(xiàn)過程自動化，zui重要的是要確保閥門自身能夠滿足過程及管道內介質的特殊要求。通常生產過程和工藝介質能夠決定閥門的種類，閥芯的類型以及閥內件和閥門的結構和材料。

閥門選擇好后接下來就要考慮自動化的要求即執(zhí)行機構的選擇?？梢院唵蔚陌磧煞N基本的閥門操作類型來考慮執(zhí)行機構。

1． 旋轉式閥門（單回轉閥門），這類閥門包括：旋塞閥、球閥、蝶閥以及風門或擋板。這類閥門需要已要求的力矩進行90度旋轉操作的執(zhí)行機構

2． 多回轉閥門，這類閥門可以是非旋轉提升式閥桿或旋轉非提升式桿，或者說是他們需要多轉操作去驅動閥門到開或關的位置。這類閥門包括：直通閥（截止閥）、閘閥、刀閘閥等。作為一種選擇，直線輸出的氣動或液動氣缸或薄膜執(zhí)行機構也開來驅動上述閥門。

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。

1． 電動多回轉式執(zhí)行機構，電力驅動的多回轉式執(zhí)行機構是zui常用、zui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zui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。

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）

2． 電動單回轉式執(zhí)行機構

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zui終輸出的是1/4轉記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：使用非進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，另外應為所需電源較小，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。

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

執(zhí)行機構選擇要素

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，zui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輸出力活力矩。

2． 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。

3． 力矩大小

對于90度回轉的閥門如：球閥、碟閥、旋塞閥，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，閥桿連接螺紋尺寸已決定執(zhí)行機構規(guī)格。

4． 執(zhí)行機構選型，一但執(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。