阀门执行机构是控制阀的一种类型，有许多可供选择的方法来满足工厂范围内和单个自动化要求。虽然在概念上很简单，由一个带有输入、输出和操作阀门的机构组成，但在选择正确的阀门执行器时，实际上有相当多的考虑。由于阀门执行器在阀门控制回路的整体性能中扮演着更重要的角色，这是一个工程师不应该轻易做出的决定。
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在本指南中，我们将讨论阀门操作的两种主要类型、阀门执行机构的类型、阀门执行机构的重要功能、阀门通径信息以及选择正确的阀门执行机构时的关键考虑事项。使用下面的链接导航到特定的部分:
阀门操作类型
有几十种类型的控制阀。然而，从阀门执行器的角度来看，有两种主要类型阀门操作。理解阀门的工作原理是选择合适的执行机构的第一步。
- 扶轮(直角回转)操作-包括旋塞阀、球阀和蝶阀。四分之一匝阻尼器也属于这一类。这些类型的阀门通常更容易与适当的执行机构配合，因为操作相对简单，需要在适当的扭矩下进行90度旋转。
- 多业务n-这组阀门要么有上升的非旋转阀杆，要么有上升的旋转阀杆，需要多次转动才能将阀门关闭元件从开启位置移动到关闭位置。在这一组中发现的一些阀门类型的例子包括截止阀、刀闸阀、闸阀、闸闸阀等。
阀门执行机构类型
正如有许多类型的阀门，有几个具体的阀门执行机构类型。然而，大多数都有几个方面常见的类别，根据所施加的力量类型和所需的运动类型:
- 气动和液压执行机构(流体动力)-四分之一转-这些类型的执行器是通用的，可以用于电力不容易获得或在应用程序的简单性和可靠性优先。它们还具有广泛的功能，从能够提供几英寸磅扭矩的小型执行器到能够提供100万英寸磅或更多扭矩的最大执行器。大多数气动和液压执行器使用气缸和一些机构，将气缸中产生的直线运动转变为阀门操作所需的四分之一转运动。增加一个反向弹簧，允许在紧急情况下积极关闭。
- 气动和液压执行机构(流体动力)-多圈-当操作线性型阀门(如闸阀或截止阀)需要多圈输出时，流体动力执行器是一种常见的解决方案。虽然电动执行机构通常用于这些类型的阀门，但气动和液压执行机构是可行的选择，在电力不容易得到的应用。
- 电动执行器-多圈-这些类型的阀门是最常见和最可靠的。它们能够快速操作一些最大的阀门，它们由一个单独或三个阶段的电动机驱动水平齿轮和马刺的组合。随后，这些齿轮和马刺驱动阀杆螺母，其啮合阀杆以开启或关闭阀杆。它们通常包括一个分离机构和一个手轮，允许在停电时手动操作。
- 电动执行器-四分之一转-在设计上类似于多转电动执行器，主要的区别是，最终元件定位在一个象限提供90度的旋转。这些类型的执行器结构紧凑，通常用于较小的阀门，由于它们的功率要求较低，它们可以配置一个应急电源(如电池)，用于故障安全操作。
- 手动执行器-手动执行机构使用杠杆、轮子和/或齿轮来方便移动。手动执行机构不同于自动执行机构，因为自动执行机构有一个外部电源，提供自动或远程操作阀门所需的力和运动。对于许多阀门，手动操作不是一个选择，要么因为应用程序包括远程管道中的阀门，要么因为操作所需的强大力量。此外，手动执行器对于处于有毒或恶劣环境中的阀门来说并不是一个实用的解决方案，而且在需要立即关闭的安全预防措施的应用中也不那么有用。
通过截图Valve-World.net
气动和液压执行器一起描述和操作相似;然而，它们在气缸是如何移动的。液压执行器使用泵中不可压缩的液体移动气缸，而气动执行器使用压缩空气移动气缸。由于压缩空气的消耗，气动执行器对于需要大缸径的大型设备来说并不实用。
另一方面，与气动和电动执行器相比，液压执行器的单位成本更高。他们也倾向于漏液它们需要各种配套部件，包括电机、泵、释放阀、储液器、热交换器和降噪设备。
阀门执行机构也可以分类作为隔膜执行器，直接作用和反向作用执行器，直接作用隔膜执行器，现场可逆多弹簧执行器，和活塞执行器，尽管也有其他类型。
阀门执行机构的重要功能
所有阀门执行机构必须执行几个函数包括:
- 将阀门关闭部件移动到适当的位置。一个封闭构件通常是一个塞、阀瓣或球，并且执行机构必须有足够的力量来移动它，即使在困难或不希望的条件下。此外，它必须配备必要的控制来指导它。
- 将阀门关闭部件固定在适当位置。一旦到达所需的位置，阀门执行机构必须能够将其固定在适当的位置。在一些应用中，如节流应用，这需要一个强大的弹簧或流体动力或机械刚度，以保持关闭成员安全地到位。
- 阀座密封具有足够的扭矩，以满足所需的关闭规格要求。有些类型的阀门可能需要特殊的附件，用于执行机构通径，以维持足够的扭矩以保持关闭位置。
- 有一个失败模式。当系统出现故障时，需要出现故障模式。根据应用程序的不同，故障模式可以是原样、完全关闭或完全打开。
- 具有适当转动值的。有些阀门需要一定的旋转度，通常是90度或180度。多端口阀门通常需要超过90度的旋转，电动执行器通常是需要大于180度旋转的应用首选，因为它们不受机械旋转的限制。
- 提供正确的操作速度。执行器的循环速度可以通过控制电路元件进行调节，但是循环速度不到典型执行器循环时间的一半，需要仔细选择阀门。在不损害阀门部件的情况下，可能需要特殊准备的气动执行器。
选择阀门执行机构时的考虑
既然我们已经介绍了阀门和阀门执行机构的基本类型，以及阀门执行机构必须执行的主要功能，那么在选择适合您的应用程序的执行机构时，有几个重要的考虑因素需要权衡。有各种各样的因素需要考虑，从使用因素，尺寸，供应压力要求，安全性和可靠性，成本考虑等。
使用的因素
使用的因素在选择正确的阀门执行机构时是一个重要的考虑因素。这些因素包括:
- 兼容性-可用的电源是什么?如上所述，电动执行器本质上需要电力来运行。如果没有现成的电源，气动或液压阀门执行器是合理的选择。气动执行器需要40到120 psi的空气供应。更高的压力可能很难得到，较低的压力将需要一个更大直径的隔膜或活塞，以实现必要的扭矩。电动执行器需要110 VAC的电源，但是阀门执行器可以购买其他尺寸的直流和交流电机。
- 温度范围-气动执行机构可以操作温度温度范围从-4到150°F(-20到70°C)，或在某些情况下在-40到250°F(-40到121°C)，提供正确的密封，润滑脂和轴承。电动执行器可以在-40至150°F(-40至65°C)的温度范围内工作。
- 危险区域-气动执行器由于其防爆特性，在危险或有毒环境中通常是首选，但如果缺少压缩空气或气动执行器不能满足其他操作规范，则可以使用电动执行器。用于危险环境中的电动执行器必须有NEMA VII外壳，以防止爆炸。NEMA指南将在下面更详细地讨论。
NEMA指南
美国电气制造商协会(NEMA)已经制定了在危险区域建造和安装电动阀门执行器的指导方针。这条指导原则状态:
VII、I类危险场所(爆炸性气体或蒸气)
符合国家电气规范的应用要求;符合Underwriters’Laboratories, Inc.的规格，用于含有汽油、己烷、石油气、苯、丁烷、丙烷、丙酮、苯、漆溶剂蒸气、天然气的大气中。
大多数电动阀门执行机构制造商提供符合NEMA vii标准版本的标准产品，以满足危险应用场合的要求。bob电竞网址在某些情况下，更划算的选择是使用气动阀门执行器的电动控制。然而，在可行的情况下，气动执行器通常是更安全、更实用的选择。
规模和力量
力是指阀门所需要的扭矩，即阀门从开启位置移动到关闭位置所需要的力。在滑动阀杆中，所需要的力是一个线性推拉力;多转阀或部分转阀需要旋转力。确定力要求这取决于许多因素，如:
- 最小和最大供应压力
- 致动器类型
- 失败模式
- 阀门扭矩
阀门的尺寸和设计以及阀门上的压差也要考虑，还有阀杆填料摩擦、介质温度以及阀门和阀杆的机械特性。注意，对于直角回转阀，不可能准确计算出阀门的扭矩需求。相反，需要在各种压差条件下对每个阀门通径进行物理测量。
通过截图阀门执行机构的选型和选择
由于阀门执行机构选型的复杂性，执行机构的选型必须由受过技术培训的专家进行。简单地选择一个超大的执行器也不是一种安全措施;一个超大的阀门执行器可能会损坏阀门的阀杆(除非使用其他组件，如安全阀)，而且这是一种浪费。一个尺寸过小的执行器根本无法按需操作阀门，这在紧急关闭阀门(ESDVs)中尤为重要。
最小和最大供应压力是需要考虑的最重要的大小因素之一。通常提供的标准压力(公制)不应该用来确定执行器的尺寸。执行器必须能够产生足够的扭矩，使阀门在最小供应压力下运行，确保即使供应压力处于最低点，阀门也能正常工作。还必须考虑最大压力，因为执行机构必须能够安全地处理最大潜在压力。调节阀和安全阀可用于执行机构过大或无法安全地处理最大供应压力的应用。
速度
所需的操作速度规定了功率要求致动器。这需要更多的权力在更短的时间内完成一项操作(例如完全打开或关闭一个阀门)。
气动执行器的优点是更容易控制它们的速度。最简单的方法来实现速度控制在气动执行器是适合它与针阀，或一个可变孔，在空气试点排气口。电动执行器有齿轮马达，因此很难(不可能，真的)控制这些执行器的速度，没有作出齿轮调整。在某些情况下，可以增加脉冲电路，以允许较慢的操作。
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对于电动执行器来说，所要求的运行速度决定了所需要的电机功率。对于流体动力执行器(气动和液压执行器)，除了方向控制阀的尺寸外，所需的操作速度决定了供应和排气管道的必要尺寸。
运动的频率
操作的频率(或工作)影响机械驱动器的耐久性和控制器的鲁棒性。显然，不频繁操作的阀门(如隔离阀或调节阀)意味着较少的机械部件和控制磨损。然而，其他阀门，如调制工艺阀门，在一个接近恒定或连续的基础上运行，需要一个更耐用的阀门和执行机构组装。
执行机构的能力通常定义为每小时指定的启动次数。根据ISA电动阀门执行器规范指南标准的换向接触器应额定每小时至少60次电机启动。可选的固态可逆接触器应该是电互锁的，可用于高速调制服务，额定每小时至少启动1200次。”
通过截图Indelac控制公司。
另一个一般的经验法则是基于工作周期:
- 隔离-阀门每天只工作几次
- 调节-每小时30至60次启动
- 调制- 600至1800开始每小时
安全
在某些应用中，如危险环境中，NEMA VII等指导方针旨在通过对不同类型的执行器要求某些预防措施来提高安全性。在选择阀门执行机构时，应始终考虑安全性，如果可能，应使用基于应用规范的最安全、最可靠的选择。执行器应该可以保持故障安全位置例如，如果发生火灾。
然而，在某些情况下，理想的执行器不能使用，由于减轻的情况。当一个不同类型的执行器必须使用比最理想的解决方案，通常有额外的组件，可以添加，以提高安全性和满足法规规范。
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例如气动执行器可以停滞不前无限期地没有问题，但是电动执行器不能停止，因为电机中产生的过热电流会导致电机损坏的风险。为了保护设备，可以使用扭矩开关或热电流传感器。
春天的回报，或故障安全选项，是过程工业中经常指定的另一个安全组件。bob电竞平台app当出现电源或信号故障时，弹簧复位器将驱动阀门到预先确定的安全位置。有了气动执行器，这是一个既实用又便宜的选择。当弹簧回路不能使用时(大型或重型执行器有时会出现这种情况)，可以安装蓄能器来储存空气压力。
大多数电动执行器都没有弹簧复位的选项，但对于这些执行器来说，后备电池通常是一个可行的故障安全选项。或者，一个电液执行器可以用来实现弹簧返回功能，只需要一个电力供应。这是通过激励液压泵来实现的，液压泵对弹簧复位缸加压，在电源故障的情况下驱动执行器到原始位置。
成本
以上讨论的所有因素都影响阀门执行器的成本。一般来说，所需的扭矩越大，操作所需的功率就越大，执行机构就越大，也越昂贵。在为应用选择合适的阀门执行器(包括安全、理想操作所需的任何其他组件)时，可能意味着更高的前期成本，但最终配置将受益于更大的可靠性和耐久性。写作清晰,明确的技术规格，勤于质量控制，并确保充足的供应商资格是采购正确的执行机构为您的应用程序的关键步骤。
错误的执行器不仅不能充分操作阀门，还可能导致阀杆和阀门本身的损坏，以及引入不必要的安全风险。选择正确的阀门执行机构意味着更少的意外关闭和更少的频繁更换执行机构和阀门，并最终降低长期成本。
