調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)選用

調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)選用：
調(diào)節(jié)閥主要分為氣動調(diào)節(jié)閥、電動調(diào)節(jié)閥、自力式調(diào)節(jié)閥等系列，其執(zhí)行器的選用復(fù)雜，種類也很多那么現(xiàn)實工況中執(zhí)行器應(yīng)該怎么選擇呢，任何一種調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)都是一種利用能源去驅(qū)動調(diào)節(jié)閥的裝置。這種裝置可能是人力操作的齒輪組，用它去調(diào)節(jié)閥門，或者是一種具備復(fù)雜控制和測量裝置的智能電子部件，用它可實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的連續(xù)調(diào)節(jié)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，執(zhí)行機構(gòu)變得更加復(fù)雜。早期的執(zhí)行機構(gòu)只不過是帶有位置感應(yīng)開關(guān)的馬達齒輪傳動裝置。如今的調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)已經(jīng)具備了更多先進的功能，它們不僅可以啟閉或調(diào)節(jié)閥門而且可以檢測調(diào)節(jié)閥與執(zhí)行機構(gòu)的工作狀態(tài)為預(yù)測性維護提供各種數(shù)據(jù)。

調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)是什么：
對于調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)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。調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)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?；镜膱?zhí)行機構(gòu)用于把調(diào)節(jié)閥驅(qū)動至全開或全關(guān)的位置。用與調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)能夠精確的使調(diào)節(jié)閥走到任何位置。盡管大部分執(zhí)行機構(gòu)都是用于開關(guān)閥門，但是如今的執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計遠遠超出了簡單的開關(guān)功能，上海臺臣調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器們包含了位置感應(yīng)裝置，力矩感應(yīng)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)。
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(shè)備所替代，人們要求執(zhí)行機構(gòu)能夠起到控制系統(tǒng)與調(diào)節(jié)閥機械運動之間的界面作用，更要求執(zhí)行機構(gòu)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(gòu)裝置能減少人員的傷害。某些特殊調(diào)節(jié)閥要求在特殊情況下緊急打開或關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)能阻止危險進一步擴散同時將工廠損失減至最少。對一些高壓大口徑的調(diào)節(jié)閥，所需的執(zhí)行機構(gòu)輸出力矩非常大，這時所需執(zhí)行機構(gòu)必須提高機械效率并使用高輸出的電機，這樣平穩(wěn)的操作大口徑調(diào)節(jié)閥。

調(diào)節(jié)閥與自動化：
為了成功的實現(xiàn)過程自動化，最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)能夠決定調(diào)節(jié)閥的種類，閥芯的類型以及閥內(nèi)件和閥門的結(jié)構(gòu)和材料。調(diào)節(jié)閥選擇好后接下來就要考慮自動化的要求即執(zhí)行機構(gòu)的選擇。可以簡單的按兩種基本的調(diào)節(jié)閥操作類型來考慮執(zhí)行機構(gòu)。目前共有四種類型的執(zhí)行機構(gòu)，它們能夠使用不同的驅(qū)動能源，能夠操作各種類型的調(diào)節(jié)閥。
電動多回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機構(gòu)
電力驅(qū)動的多回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機構(gòu)是最常用、最可靠的執(zhí)行機構(gòu)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(guān)閉。多回轉(zhuǎn)式電動執(zhí)行機構(gòu)可以快速驅(qū)動大尺寸調(diào)節(jié)閥。為了保護調(diào)節(jié)閥不受損壞，安裝在在調(diào)節(jié)閥行程的終點的限位開關(guān)會切斷電機電源，同時當安全力矩被超過時，力矩感應(yīng)裝置也會切斷電機電源，位置開關(guān)用于指示調(diào)節(jié)閥的開關(guān)狀態(tài)，安裝離合器裝置的手輪機構(gòu)可在電源故障時手動操作調(diào)節(jié)閥。
這種類型執(zhí)行機構(gòu)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(guān)）

電動單回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機構(gòu)
這種執(zhí)行機構(gòu)類似于電動多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)，主要差別是執(zhí)行機構(gòu)最終輸出的是1/4轉(zhuǎn)記90度的運動。新一代電動單回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機構(gòu)結(jié)合了大部分多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)的復(fù)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(shè)定與診斷功能。單回轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊可以安裝到小尺寸調(diào)節(jié)閥上，通常輸出力矩可達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現(xiàn)故障安全操作。
流體驅(qū)動多回轉(zhuǎn)式或直線輸出執(zhí)行機構(gòu)
這種類型執(zhí)行機構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)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(gòu)。

流體驅(qū)動單回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機構(gòu)
氣動、液動單回轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)非常通用，它們不需要電源并且結(jié)構(gòu)簡單，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調(diào)節(jié)閥，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調(diào)節(jié)閥。氣動執(zhí)行機構(gòu)一般安裝電磁閥、定位器或位置開關(guān)等附件來實現(xiàn)對閥門的控制和監(jiān)測。

氣動調(diào)節(jié)閥薄膜執(zhí)行機構(gòu)
氣動操作的薄膜執(zhí)行機構(gòu)使用由控制器、定位器或其它來源提供的氣源。各種各樣的類型包括：正作用（增加氣源壓力把膜片向下推并使執(zhí)行機構(gòu)推桿伸出，圖3-32）；反作用（增加氣源壓力把膜片向上推并使執(zhí)行機構(gòu)推桿縮回，圖3-32）；可更換作用方向（可以組裝成正作用或者反作用的執(zhí)行機構(gòu)，圖3-33）；旋轉(zhuǎn)閥的正作用執(zhí)行機構(gòu)（增加氣源壓力把膜片向下推，可能打開或關(guān)閉閥門，取決于閥軸上的執(zhí)行機構(gòu)杠桿的定位，圖3-34）。

氣動調(diào)節(jié)閥薄膜式執(zhí)行機構(gòu)
● 凈輸出力是膜片力與彈簧反作用力之間的差值。
● 膜壓的膜片提供線性的特性和較大的行程。
● 要求的輸出力和可提供的供氣壓力決定了執(zhí)行機構(gòu)的尺寸。
● 薄膜執(zhí)行機構(gòu)簡單、可靠且經(jīng)濟。
2、活塞執(zhí)行機構(gòu)
● 活塞執(zhí)行機構(gòu)是氣動操作的，使用高達150 psig的高壓氣源，通常不需要氣源壓力調(diào)節(jié)器。
● 活塞執(zhí)行機構(gòu)提供最大的輸出力和很快的驅(qū)動速度。
● 活塞執(zhí)行機構(gòu)可以是雙作用的，以在2個方向上都提供最大的力；或者是彈簧復(fù)位的，以提供失氣－打開或失氣－關(guān)閉的工作方式（圖3-35）。
可現(xiàn)場反轉(zhuǎn)的多彈簧執(zhí)行機構(gòu)圖 旋轉(zhuǎn)式控制閥的薄膜執(zhí)行機構(gòu)
配備雙作用執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)節(jié)閥
● 可以安裝各種各樣的附件以便在供氣壓力切斷時定位雙作用的活塞。這些附件包括氣動保位閥和鎖定系統(tǒng)。
● 也可以提供液壓緩沖器、手輪和不帶支架的執(zhí)行機構(gòu)。它們可以用來操作蝶閥、風(fēng)門、以及類似的工業(yè)設(shè)備。
● 用于旋轉(zhuǎn)式調(diào)節(jié)閥(控制閥)的其它類型的活塞執(zhí)行機構(gòu)在氣缸的下端有一個滑動式密封。這使得執(zhí)行機構(gòu)推桿可以周向旋轉(zhuǎn)以及上下移動，而不會產(chǎn)生氣缸壓力的泄漏。這個特點使得執(zhí)行機構(gòu)桿可以直接安裝到固定在旋轉(zhuǎn)式閥軸上的執(zhí)行機構(gòu)杠桿上，因此不需要聯(lián)接件，也消除了運動損失的起源。

電動調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)介紹：
直行程電子式電動執(zhí)行器是以220V交流單相電源做為驅(qū)動電源，接受來自調(diào)節(jié)器控制信號(DC4 - 20mA或DCl  - SV)，實現(xiàn)預(yù)定直線往復(fù)運動的新型執(zhí)行器。本系列執(zhí)行器被用作調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)時，幾乎具備了調(diào)節(jié)閥本身所要求的各種動作變換功能以及閥開度信號功能和手動功能。因此被廣泛應(yīng)于發(fā)電、冶金、石化、輕工及環(huán)保等工業(yè)部門。
防爆電動調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)外觀

防爆電動調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)輸出軸限位的調(diào)整
若輸出軸的限位調(diào)整不當（限位開關(guān)過早動作），則會影響行程調(diào)整，所以在輸出軸做行程調(diào)整之前，為了不使限位開關(guān)過早動作，應(yīng)先松開限位凸輪上的固定螺釘，使限位開關(guān)的動作向后推遲
1、輸出軸上升位置的限位調(diào)整
①當狀態(tài)開關(guān)設(shè)定為“正動作狀態(tài)”時即隨著輸入信號的減少，輸出軸向上運動，將輸入信號慢慢減小，當輸入信號處于3.7mA~3.95mA時，調(diào)整并緊固好外側(cè)限位凸輪，使限位開關(guān)動作，輸出軸停止向上運動。
②當狀態(tài)開關(guān)設(shè)定為“反動作狀態(tài)”時，即隨著輸入信號的增大，輸出軸向上運動，將輸入信號慢慢增大，當輸入信號處于20.2mA~20.5mA范圍時，調(diào)整并緊固好外側(cè)限位凸輪，使限位開關(guān)動作，輸出軸停止向上運動。
2、輸出軸下降位置的限位調(diào)整
①當狀態(tài)開關(guān)設(shè)定為“正動作”時，即隨著輸入信號的增大，輸出軸向下運動，將輸入信號慢慢增大，當輸入信號處于20mA時，確認閥桿不動，即閥芯被關(guān)閉，繼續(xù)將輸入信號慢慢增大，使得輸出軸內(nèi)的彈簧被壓縮，當輸出軸下降約T=1mm時，調(diào)整并緊固好內(nèi)側(cè)限位凸輪，使限位開關(guān)動作，輸出軸停止向下運動，即設(shè)計保證T=1mm時，執(zhí)行器達到額定輸出力。
②當狀態(tài)開關(guān)設(shè)定為“反動作狀態(tài)”時，即隨著輸入信號的減少，輸出軸向下運動，將輸入信號慢慢減小，當輸入信號處于4mA時，確認閥桿不動，即閥芯被關(guān)閉，繼續(xù)輸入信號慢慢變小，使得輸出軸內(nèi)的彈簧被壓縮，當輸出軸下降約T=1mm時，調(diào)整并緊固好內(nèi)側(cè)限位凸輪，使限位開關(guān)動作，輸出軸停止向下運動，即設(shè)計保證T=1mm時，執(zhí)行器達到額定輸出力。

執(zhí)行器驅(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，對于大尺寸調(diào)節(jié)閥一般選用三相電源，對于小尺寸調(diào)節(jié)閥可選用單相電源。一般電動執(zhí)行機構(gòu)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(gòu)具有各種尺寸以提供輸出力活力矩。
調(diào)節(jié)閥類型：
當選擇調(diào)節(jié)閥用執(zhí)行機構(gòu)時，必須要知道調(diào)節(jié)閥的種類，這樣才可以選擇正確的執(zhí)行機構(gòu)類型。有些調(diào)節(jié)閥需要多回轉(zhuǎn)驅(qū)動，有些需要單回轉(zhuǎn)驅(qū)動，有些需要往復(fù)式驅(qū)動，它們影響了執(zhí)行機構(gòu)類型的選擇。通常多回轉(zhuǎn)的氣動執(zhí)行機構(gòu)比電動多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)價格要貴，但是往復(fù)式直行程輸出的氣動執(zhí)行機構(gòu)價格比電動多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)便宜。

調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)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(yīng)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(fù)式（提升式）運動-閥桿不旋轉(zhuǎn)、往復(fù)式運動-閥桿旋轉(zhuǎn)、非往復(fù)式-閥桿旋轉(zhuǎn)，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(gòu)規(guī)格。
執(zhí)行機構(gòu)選型
一但執(zhí)行機構(gòu)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(gòu)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(gòu)可調(diào)節(jié)行程速度，但是三相電源的電動執(zhí)行機構(gòu)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(gòu)可調(diào)節(jié)行程速度。
開關(guān)控制
自動調(diào)節(jié)閥最大的好處是可以遠距離的操作調(diào)節(jié)閥，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(guān)。人們只需鋪設(shè)一些管線連接控制室和執(zhí)行機構(gòu)，驅(qū)動能源通過管線直接激勵電動或氣動執(zhí)行機構(gòu)，通常用的4-20mA信號來反饋調(diào)節(jié)閥的位置。

調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器連續(xù)控制：
如果執(zhí)行機構(gòu)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(gòu)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(gòu)，只有選擇特殊的能頻繁啟停的調(diào)節(jié)型執(zhí)行機構(gòu)。當一個過程中需要多臺執(zhí)行機構(gòu)時，可以通過使用數(shù)字通訊系統(tǒng)將各個執(zhí)行機構(gòu)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：FOUNDATION FIELDBUS、PROFIBUS、DEVICENET、HART和專為調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機，構(gòu)設(shè)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調(diào)節(jié)閥信息，這些信息對于調(diào)節(jié)閥的預(yù)測性維護程序非常有價值。

調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器預(yù)測性維護
操作人員可以借助內(nèi)置的數(shù)據(jù)存儲器來記錄調(diào)節(jié)閥每次動作時力矩感應(yīng)裝置測得的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以用來監(jiān)測調(diào)節(jié)閥運行的狀態(tài)，可以提示調(diào)節(jié)閥是否需要維修，也可以用這些數(shù)據(jù)來診斷調(diào)節(jié)閥。
針對調(diào)節(jié)閥可以診斷如下數(shù)據(jù)：
1、調(diào)節(jié)閥密封或填料摩擦力
2、閥桿、閥門軸承的摩擦力矩
3、閥座摩擦力
4、調(diào)節(jié)閥運行中的摩擦力
5、閥芯的所受的動態(tài)力
6、閥桿螺紋摩擦力
7、閥桿位置