控製閥執行機構的選用
任何一種控製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(guan) 閥門，或者是一種具備複雜控製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，執行機構變得更加複雜。早期的執行機構隻不過是帶有位置感應開關(guan) 的馬達齒輪傳(chuan) 動裝置。如今的執行機構已經具備了更多先進的功能，它們(men) 不僅(jin) 可以打開或關(guan) 閉閥門而且可以檢測閥門與(yu) 執行機構的工作狀態為(wei) 預測性維護提供各種數據。
執行機構是什麽(me) ？
對於(yu) 執行機構*廣泛的定義(yi) 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並在某種控製信號作用下工作。
執行機構使用液體(ti) 、氣體(ti) 、電力或其它能源並通過電機、氣缸或其它裝置將其轉化成驅動作用。基本的執行機構用於(yu) 把閥門驅動至全開或全關(guan) 的位置。用與(yu) 控製閥的執行機構能夠**的使閥門走到任何位置。盡管大部分執行機構都是用於(yu) 開關(guan) 閥門，但是如今的執行機構的設計遠遠超出了簡單的開關(guan) 功能，它們(men) 包含了位置感應裝置，力矩感應裝置，電極保護裝置，邏輯控製裝置，數字通訊模塊及PID控製模塊等，而這些裝置全部安裝在一個(ge) 緊湊的外殼內(nei) 。
因為(wei) 越來越多的工廠采用了自動化控製，人工操作被機械或自動化設備所替代，人們(men) 要求執行機構能夠起到控製係統與(yu) 閥門機械運動之間的界麵作用，更要求執行機構增強工作**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(shang) 害。某些特殊閥門要求在特殊情況下緊急打開或關(guan) 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*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並使用高輸出的電機，這樣平穩的操作大口徑閥門。
閥門與(yu) 自動化
為(wei) 了成功的實現過程自動化，*重要的是要確保閥門自身能夠滿足過程及管道內(nei) 介質的特殊要求。通常生產(chan) 過程和工藝介質能夠決(jue) 定閥門的種類，閥芯的類型以及閥內(nei) 件和閥門的結構和材料。
閥門選擇好後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(liang) 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杆或旋轉非提升式杆，或者說是他們(men) 需要多轉操作去驅動閥門到開或關(guan) 的位置。這類閥門包括：直通閥（截止閥）、閘閥、刀閘閥等。作為(wei) 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(men) 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*常用、*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杆*後驅動閥杆螺母，閥杆螺母使閥杆產(chan) 生運動使閥門打開或關(guan) 閉。
多回轉式電動執行機構可以快速驅動大尺寸閥門。為(wei) 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(guan) 會(hui) 切斷電機電源，同時當**力矩被超過時，力矩感應裝置也會(hui) 切斷電機電源，位置開關(guan) 用於(yu) 指示閥門的開關(guan) 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(you) 點是所有部件都安裝在一個(ge) 殼體(ti) 內(nei) ，在這個(ge) 防水、防塵、防爆的外殼內(nei) 集成了所有基本及先進的功能。主要缺點是，當電源故障時，閥門隻能保持在原位，隻有使用備用電源係統，閥門才能實現故障**位置（故障開或故障關(guan) ）
2.電動單回轉式執行機構
這種執行機構類似於(yu) 電動多回轉執行機構，主要差別是執行機構*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複雜功能，例如：使用非進入式用戶友好的操作界麵實現參數設定與(yu) 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(wei) 所需電源較小，它們(men) 可以安裝電池來實現故障**操作。
3.流體(ti) 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於(yu) 操作直通閥（截止閥）和閘閥，它們(men) 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**操作模式。
通常情況下人們(men) 使用電動多回轉執行機構來驅動閘閥和截止閥，隻有在無電源時才考慮使用液動或氣動執行機構。
4.流體(ti) 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(men) 不需要電源並且結構簡單，性能可靠。它們(men) 應用的領域非常廣泛。通常輸出從(cong) 幾公斤米到幾萬(wan) 公斤米。它們(men) 使用氣缸及傳(chuan) 動裝置將直線運動轉換為(wei) 直角輸出，傳(chuan) 動裝置通常有：撥叉、齒輪齒條，杠杆。齒輪齒條在全行程範圍內(nei) 輸出相同力矩，它們(men) 非常適用於(yu) 小尺寸閥門，撥叉具有較高效率在行程起點具有高力矩輸出非常適合於(yu) 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(guan) 等附件來實現對閥門的控製和監測。
這種類型執行機構很容易實現故障**操作模式
執行機構選擇要素
選擇一台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
*常用的驅動能源是電源或流體(ti) 源，如果選擇電源為(wei) 驅動能源，對於(yu) 大尺寸閥門一般選用三相電源，對於(yu) 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**操作。
流體(ti) 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(ti) 等，其次它們(men) 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，有些需要往複式驅動，它們(men) 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(jia) 格要貴，但是往複式直行程輸出的氣動執行機構價(jia) 格比電動多回轉執行機構便宜。3.力矩大小
對於(yu) 90度回轉的閥門如：球閥、碟閥、旋塞閥，*好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(men) 將這一力矩提供給客戶。對於(yu) 多回轉的閥門情況有所不同，這些閥門可分為(wei) ：往複式（提升式）運動-閥杆不旋轉、往複式運動-閥杆旋轉、非往複式-閥杆旋轉，必須測量閥杆的直徑，閥杆連接螺紋尺寸已決(jue) 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(ti) 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隻有固定的行程時間。
部分小規格的直流電動單回轉執行機構可調節行程速度。
開關(guan) 控製
自動控製閥*大的好處是可以遠距離的操作閥門，這就意味著操作人員可以坐在控製室控製生產(chan) 過程而不需要親(qin) 臨(lin) 現場去人工操作閥門的開和關(guan) 。人們(men) 隻需鋪設一些管線連接控製室和執行機構，驅動能源通過管線直接激勵電動或氣動執行機構，通常用的4-20mA信號來反饋閥門的位置。
連續控製
如果執行機構被要求用於(yu) 控製過程係統的液位、流量或壓力等參數，這是要求執行機構頻繁動作的工作，可以用4-20mA信號作為(wei) 控製信號，然而這個(ge) 信號可能會(hui) 和過程一樣頻繁的改變。如果需要非常高頻率動作的執行機構，隻有選擇特殊的能頻繁啟停的調節型執行機構。當一個(ge) 過程中需要多台執行機構時，可以通過使用數字通訊係統將各個(ge) 執行機構連接起來，這樣可大大降低安裝費用。數字通訊回路可以快速高效的傳(chuan) 遞指令和收集信息。目前有多種通訊方式如：FOUNDATIONFIELDBUS、PROFIBUS、DEVICENET、HART和專(zhuan) 為(wei) 閥門執行機構設計的PAKSCAN等。數字通訊係統不單單可以降低投資費用，它們(men) 還可以收集大量閥門信息，這些信息對於(yu) 閥門的預測性維護程序非常有價(jia) 值。
預測性維護
操作人員可以借助內(nei) 置的數據存儲(chu) 器來記錄閥門每次動作時力矩感應裝置測得的數據，這些數據可以用來監測閥門運行的狀態，可以提示閥門是否需要維修，也可以用這些數據來診斷閥門。
針對閥門可以診斷如下數據：
1.閥門密封或填料摩擦力
2.閥杆、閥門軸承的摩擦力矩
3.閥座摩擦力
4.閥門運行中的摩擦力
5.閥芯的所受的動態力
6.閥杆螺紋摩擦力
7.閥杆位置
上述大部分數據存在於(yu) 所有種類的閥門，但著重點不同，例如：對於(yu) 蝶閥，閥門運行中的摩擦力是可以忽略的，但對於(yu) 旋塞閥這個(ge) 力數值卻很大。
不同的閥門具有不同的力矩運行曲線，例如：對於(yu) 楔式閘飯，開啟和關(guan) 閉力矩都非常大，其它行程時隻有填料摩擦力和螺紋摩擦力，關(guan) 閉時，液體(ti) 靜壓力作用在閘板上增加了閥座摩擦力，*終楔緊效應使力矩迅速增大直到關(guan) 閉到位。所以根據力矩曲線的變化可以預測出將會(hui) 發生的故障，可以對預測性維護提供有價(jia) 值的信息。