调节阀执行机构选用

调节阀执行机构选用：
调节阀主要分为气动调节阀、电动调节阀、自力式调节阀等系列，其执行器的选用复杂，种类也很多那么现实工况中执行器应该怎么选择呢，任何一种调节阀执行机构都是一种利用能源去驱动调节阀的装置。这种装置可能是人力操作的齿轮组，用它去调节阀门，或者是一种具备复杂控制和测量装置的智能电子部件，用它可实现调节阀的连续调节。随着微电子技术的发展，执行机构变得更加复杂。早期的执行机构只不过是带有位置感应开关的马达齿轮传动装置。如今的调节阀执行机构已经具备了更多先进的功能，它们不仅可以启闭或调节阀门而且可以检测调节阀与执行机构的工作状态为预测性维护提供各种数据。

调节阀执行机构是什么：
对于调节阀执行机构最广泛的定义是：一种能提供直线或旋转运动的驱动装置，它利用某种驱动能源并在某种控制信号作用下工作。调节阀执行机构使用液体、气体、电力或其它能源并通过电机、气缸或其它装置将其转化成驱动作用。基本的执行机构用于把调节阀驱动至全开或全关的位置。用与调节阀的执行机构能够精确的使调节阀走到任何位置。尽管大部分执行机构都是用于开关阀门，但是如今的执行机构的设计远远超出了简单的开关功能，上海台臣调节阀执行器们包含了位置感应装置，力矩感应装置，电极保护装置，逻辑控制装置，数字通讯模块及PID控制模块等，而这些装置全部安装在一个紧凑的外壳内。
因为越来越多的工厂采用了自动化控制，人工操作被机械或自动化设备所替代，人们要求执行机构能够起到控制系统与调节阀机械运动之间的界面作用，更要求执行机构增强工作安全性能和环境保护性能。在一些危险性的场合，自动化的执行机构装置能减少人员的伤害。某些特殊调节阀要求在特殊情况下紧急打开或关闭，调节阀执行机构能阻止危险进一步扩散同时将工厂损失减至最少。对一些高压大口径的调节阀，所需的执行机构输出力矩非常大，这时所需执行机构必须提高机械效率并使用高输出的电机，这样平稳的操作大口径调节阀。

调节阀与自动化：
为了成功的实现过程自动化，最重要的是要确保阀门自身能够满足过程及管道内介质的特殊要求。通常生产过程和工艺介质能够决定调节阀的种类，阀芯的类型以及阀内件和阀门的结构和材料。调节阀选择好后接下来就要考虑自动化的要求即执行机构的选择。可以简单的按两种基本的调节阀操作类型来考虑执行机构。目前共有四种类型的执行机构，它们能够使用不同的驱动能源，能够操作各种类型的调节阀。
电动多回转式执行机构
电力驱动的多回转式执行机构是最常用、最可靠的执行机构类型之一。使用单相或三相电动机驱动齿轮或蜗轮蜗杆最后驱动阀杆螺母，阀杆螺母使阀杆产生运动使阀门打开或关闭。多回转式电动执行机构可以快速驱动大尺寸调节阀。为了保护调节阀不受损坏，安装在在调节阀行程的终点的限位开关会切断电机电源，同时当安全力矩被超过时，力矩感应装置也会切断电机电源，位置开关用于指示调节阀的开关状态，安装离合器装置的手轮机构可在电源故障时手动操作调节阀。
这种类型执行机构的主要优点是所有部件都安装在一个壳体内，在这个防水、防尘、防爆的外壳内集成了所有基本及先进的功能。主要缺点是，当电源故障时，阀门只能保持在原位，只有使用备用电源系统，阀门才能实现故障安全位置（故障开或故障关）

电动单回转式执行机构
这种执行机构类似于电动多回转执行机构，主要差别是执行机构最终输出的是1/4转记90度的运动。新一代电动单回转式执行机构结合了大部分多回转执行机构的复杂功能，例如：使用非进入式用户友好的操作界面实现参数设定与诊断功能。单回转执行机构结构紧凑可以安装到小尺寸调节阀上，通常输出力矩可达800公斤米，另外应为所需电源较小，它们可以安装电池来实现故障安全操作。
流体驱动多回转式或直线输出执行机构
这种类型执行机构经常用于操作直通阀（截止阀）和闸阀，它们使用气动或液动操作方式。结构简单，工作可靠，很容易实现故障安全操作模式。通常情况下人们使用电动多回转执行机构来驱动闸阀和截止阀，只有在无电源时才考虑使用液动或气动执行机构。

流体驱动单回转式执行机构
气动、液动单回转执行机构非常通用，它们不需要电源并且结构简单，性能可靠。它们应用的领域非常广泛。通常输出从几公斤米到几万公斤米。它们使用气缸及传动装置将直线运动转换为直角输出，传动装置通常有：拨叉、齿轮齿条，杠杆。齿轮齿条在全行程范围内输出相同力矩，它们非常适用于小尺寸调节阀，拨叉具有较高效率在行程起点具有高力矩输出非常适合于大口径调节阀。气动执行机构一般安装电磁阀、定位器或位置开关等附件来实现对阀门的控制和监测。

气动调节阀薄膜执行机构
气动操作的薄膜执行机构使用由控制器、定位器或其它来源提供的气源。各种各样的类型包括：正作用（增加气源压力把膜片向下推并使执行机构推杆伸出，图3-32）；反作用（增加气源压力把膜片向上推并使执行机构推杆缩回，图3-32）；可更换作用方向（可以组装成正作用或者反作用的执行机构，图3-33）；旋转阀的正作用执行机构（增加气源压力把膜片向下推，可能打开或关闭阀门，取决于阀轴上的执行机构杠杆的定位，图3-34）。

气动调节阀薄膜式执行机构
● 净输出力是膜片力与弹簧反作用力之间的差值。
● 膜压的膜片提供线性的特性和较大的行程。
● 要求的输出力和可提供的供气压力决定了执行机构的尺寸。
● 薄膜执行机构简单、可靠且经济。
2、活塞执行机构
● 活塞执行机构是气动操作的，使用高达150 psig的高压气源，通常不需要气源压力调节器。
● 活塞执行机构提供最大的输出力和很快的驱动速度。
● 活塞执行机构可以是双作用的，以在2个方向上都提供最大的力；或者是弹簧复位的，以提供失气－打开或失气－关闭的工作方式（图3-35）。
可现场反转的多弹簧执行机构图 旋转式控制阀的薄膜执行机构
配备双作用执行机构的调节阀
● 可以安装各种各样的附件以便在供气压力切断时定位双作用的活塞。这些附件包括气动保位阀和锁定系统。
● 也可以提供液压缓冲器、手轮和不带支架的执行机构。它们可以用来操作蝶阀、风门、以及类似的工业设备。
● 用于旋转式调节阀(控制阀)的其它类型的活塞执行机构在气缸的下端有一个滑动式密封。这使得执行机构推杆可以周向旋转以及上下移动，而不会产生气缸压力的泄漏。这个特点使得执行机构杆可以直接安装到固定在旋转式阀轴上的执行机构杠杆上，因此不需要联接件，也消除了运动损失的起源。

电动调节阀执行机构介绍：
直行程电子式电动执行器是以220V交流单相电源做为驱动电源，接受来自调节器控制信号(DC4 - 20mA或DCl  - SV)，实现预定直线往复运动的新型执行器。本系列执行器被用作调节阀的执行机构时，几乎具备了调节阀本身所要求的各种动作变换功能以及阀开度信号功能和手动功能。因此被广泛应于发电、冶金、石化、轻工及环保等工业部门。
防爆电动调节阀执行机构外观

防爆电动调节阀执行机构输出轴限位的调整
若输出轴的限位调整不当（限位开关过早动作），则会影响行程调整，所以在输出轴做行程调整之前，为了不使限位开关过早动作，应先松开限位凸轮上的固定螺钉，使限位开关的动作向后推迟
1、输出轴上升位置的限位调整
①当状态开关设定为“正动作状态”时即随着输入信号的减少，输出轴向上运动，将输入信号慢慢减小，当输入信号处于3.7mA~3.95mA时，调整并紧固好外侧限位凸轮，使限位开关动作，输出轴停止向上运动。
②当状态开关设定为“反动作状态”时，即随着输入信号的增大，输出轴向上运动，将输入信号慢慢增大，当输入信号处于20.2mA~20.5mA范围时，调整并紧固好外侧限位凸轮，使限位开关动作，输出轴停止向上运动。
2、输出轴下降位置的限位调整
①当状态开关设定为“正动作”时，即随着输入信号的增大，输出轴向下运动，将输入信号慢慢增大，当输入信号处于20mA时，确认阀杆不动，即阀芯被关闭，继续将输入信号慢慢增大，使得输出轴内的弹簧被压缩，当输出轴下降约T=1mm时，调整并紧固好内侧限位凸轮，使限位开关动作，输出轴停止向下运动，即设计保证T=1mm时，执行器达到额定输出力。
②当状态开关设定为“反动作状态”时，即随着输入信号的减少，输出轴向下运动，将输入信号慢慢减小，当输入信号处于4mA时，确认阀杆不动，即阀芯被关闭，继续输入信号慢慢变小，使得输出轴内的弹簧被压缩，当输出轴下降约T=1mm时，调整并紧固好内侧限位凸轮，使限位开关动作，输出轴停止向下运动，即设计保证T=1mm时，执行器达到额定输出力。

执行器驱动能源：
最常用的驱动能源是电源或流体源，如果选择电源为驱动能源，对于大尺寸调节阀一般选用三相电源，对于小尺寸调节阀可选用单相电源。一般电动执行机构可有多种电源类型供选择。有时也可选直流供电，此时可通过安装电池实现电源故障安全操作。流体源种类很多，首先可以是不同的介质如：压缩空气、氮气、天然气、液压流体等，其次它们可以具备各种压力，第三执行机构具有各种尺寸以提供输出力活力矩。
调节阀类型：
当选择调节阀用执行机构时，必须要知道调节阀的种类，这样才可以选择正确的执行机构类型。有些调节阀需要多回转驱动，有些需要单回转驱动，有些需要往复式驱动，它们影响了执行机构类型的选择。通常多回转的气动执行机构比电动多回转执行机构价格要贵，但是往复式直行程输出的气动执行机构价格比电动多回转执行机构便宜。

调节阀执行机构力矩大小
对于90度回转的阀门如：球阀、碟阀、旋塞阀，最好通过阀门厂商获得相应阀门力矩大小，大部分阀门厂商是通过测试阀门在额定压力下阀门所需的操作力矩，他们将这一力矩提供给客户。对于多回转的阀门情况有所不同，这些阀门可分为：往复式（提升式）运动-阀杆不旋转、往复式运动-阀杆旋转、非往复式-阀杆旋转，必须测量阀杆的直径，阀杆连接螺纹尺寸已决定执行机构规格。
执行机构选型
一但执行机构类型和阀门所需驱动力矩确定了，就可以使用执行机构厂商提供的数据表或选型软件进行选型。有时还需考虑阀门操作的速度和频率。流体驱动的执行机构可调节行程速度，但是三相电源的电动执行机构只有固定的行程时间。部分小规格的直流电动单回转执行机构可调节行程速度。
开关控制
自动调节阀最大的好处是可以远距离的操作调节阀，这就意味着操作人员可以坐在控制室控制生产过程而不需要亲临现场去人工操作阀门的开和关。人们只需铺设一些管线连接控制室和执行机构，驱动能源通过管线直接激励电动或气动执行机构，通常用的4-20mA信号来反馈调节阀的位置。

调节阀执行器连续控制：
如果执行机构被要求用于控制过程系统的液位、流量或压力等参数，这是要求执行机构频繁动作的工作，可以用4-20mA信号作为控制信号，然而这个信号可能会和过程一样频繁的改变。如果需要非常高频率动作的执行机构，只有选择特殊的能频繁启停的调节型执行机构。当一个过程中需要多台执行机构时，可以通过使用数字通讯系统将各个执行机构连接起来，这样可大大降低安装费用。数字通讯回路可以快速高效的传递指令和收集信息。目前有多种通讯方式如：FOUNDATION FIELDBUS、PROFIBUS、DEVICENET、HART和专为调节阀执行机，构设计的PAKSCAN等。数字通讯系统不单单可以降低投资费用，它们还可以收集大量调节阀信息，这些信息对于调节阀的预测性维护程序非常有价值。

调节阀执行器预测性维护
操作人员可以借助内置的数据存储器来记录调节阀每次动作时力矩感应装置测得的数据，这些数据可以用来监测调节阀运行的状态，可以提示调节阀是否需要维修，也可以用这些数据来诊断调节阀。
针对调节阀可以诊断如下数据：
1、调节阀密封或填料摩擦力
2、阀杆、阀门轴承的摩擦力矩
3、阀座摩擦力
4、调节阀运行中的摩擦力
5、阀芯的所受的动态力
6、阀杆螺纹摩擦力
7、阀杆位置