控制閥執行機構選用

任何一種控制閥執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，用它可實現閥門的連續調節。隨著微電子技術的發展，執行機構變得更加復雜。早期的執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行機構的工作狀態為預測性維護提供各種數據。

執行機構是什么？

對于執行機構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。用與控制閥的執行機構能夠的使閥門走到任何位置。盡管大部分執行機構都是用于開關閥門，但是如今的執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，人們要求執行機構能夠起到控制系統與閥門機械運動之間的界面作用，更要求執行機構增強工作安全性能和環境保護性能。在一些危險性的場合，自動化的執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，所需的執行機構輸出力矩非常大，這時所需執行機構必須提高機械效率并使用高輸出的電機，這樣平穩的操作大口徑閥門。

閥門與自動化

為了成功的實現過程自動化，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行機構的選擇。可以簡單的按兩種基本的閥門操作類型來考慮執行機構。

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行機構也開來驅動上述閥門。

目前共有四種類型的執行機構，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． 電動多回轉式執行機構，電力驅動的多回轉式執行機構是zui常用、zui可靠的執行機構類型之一。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，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。

這種類型執行機構的主要優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，閥門才能實現故障安全位置（故障開或故障關）

2． 電動單回轉式執行機構

這種執行機構類似于電動多回轉執行機構，主要差別是執行機構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行機構結合了大部分多回轉執行機構的復雜功能，例如：使用非進入式用戶友好的操作界面實現參數設定與診斷功能。

單回轉執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故障安全操作。

3． 流體驅動多回轉式或直線輸出執行機構

這種類型執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，很容易實現故障安全操作模式。

通常情況下人們使用電動多回轉執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行機構。

4． 流體驅動單回轉式執行機構

氣動、液動單回轉執行機構非常通用，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。氣動執行機構一般安裝電磁閥、定位器或位置開關等附件來實現對閥門的控制和監測。

這種類型執行機構很容易實現故障安全操作模式

執行機構選擇要素

選擇一臺合適的閥門執行機構類型和規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，它們影響了執行機構類型的選擇。通常多回轉的氣動執行機構比電動多回轉執行機構價格要貴，但是往復式直行程輸出的氣動執行機構價格比電動多回轉執行機構便宜。

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行機構規格。

4． 執行機構選型，一但執行機構類型和閥門所需驅動力矩確定了，就可以使用執行機構廠商提供的數據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。

流體驅動的執行機構可調節行程速度，但是三相電源的電動執行機構只有固定的行程時間。

部分小規格的直流電動單回轉執行機構可調節行程速度。