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        淺析關于執行機構的描述性定義、類型以及選擇標準

        來源:上海自動化儀表有限公司作者:發表時間:2019-04-27 08:57:35


        描述性定義
              上海自動化儀表有限公司的執行機構是利用動力源來操作閥門的任何裝置。這種力量源泉可以 是人工操作手動變速箱來打開或關閉閥門,或者它可以是智能的具有復雜控制和測量設備的電子設 備。隨著微電路的出現執行機構變得更加復雜的趨勢。早期的執行機構已不復存在而不是帶位置傳 感開關的齒輪電機。今天的執行機構有更多高級功能。它們不僅可以作為打開和關閉閥門的設備, 也可以檢查閥門的健康狀況和健康狀況,并提供預測性維護數據。
        什么是執行機構?
              最廣泛定義的執行機構是一種從一個源產生線性或旋轉運動的裝置在控制源的作用下的力量 。執行機構采用流體,電動或其他動力源,并通過電動機,活塞或電動機轉換其他設備來執行工作 ?;緢绦袡C構用于將閥門完全打開或完全打開平倉。用于控制或位置調節閥的執行機構被給予定 位信號以高精度移動到任何中間位置。雖然最常見而且執行機構的重要用途是打開和關閉閥門,電 流執行機構的設計遠遠超出了基本的開啟和關閉功能。執行機構可以與位置傳感一起封裝在一起設 備,扭矩傳感,電機保護,邏輯控制,數字通信能力甚至PID控制全部采用緊湊的環保型外殼。
         

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        圖1:基本電動執行機構組件。
              隨著更多設施采用自動化,物理工作正在被機器及其機器所取代自動控制。需要上海自動化儀表有限公司的執行機構來提供控制之間的接口智能和閥門的物理運動已經增長。有一個重要的需求 提高了工作安全性和執行機構可以提供的環境保護。一些區域對人類有害或敵對。在這些情況下自 動啟動設備可以降低個人的風險。某些關鍵閥門需要打開或關閉在緊急情況下迅速發生。執行機構 可以防止嚴重環境災難以及對設施的破壞最小化。同某些過程需要高壓和大線量,打開所需的功率 或關閉閥門可能很重要。在這些情況 下增強了機械優勢高輸出電機的應用可以方便大閥門的操作。
        閥門和自動化
              為了成功實現過程自動化,必須確保閥門本身適合處理流程和產品在管道中的特殊要求。它 是應該決定閥門類型,閥門的關閉元件,裝飾的過程或產品要求和建筑材料。一旦選擇了閥門,下 一步就是考慮應用程序的自動化要求。通過檢查兩種基本類型的閥門操作可以簡化這些操作執行機 構的視角。
              1、旋轉或四分之一轉操作。該組包括旋塞閥,球閥,蝶閥和四分之一轉阻尼器。一個簡單的 90°運動需要規定的扭矩需求。
              2、閥門可歸類為多圈。這些閥門都有上升的非旋轉桿或非上升的旋轉桿。換句話說,他們需 要多圈使閥門關閉元件從打開到關閉。這個小組會包括截止閥,閘閥,刀閘,閘門等?;蛘?,線性 ,氣動或液壓活塞操作器或隔膜氣動執行機構可以用過的
         

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        執行機構類型
              有四種基本類型的執行機構。這些是所應用的電源類型的組合以及閥門所需的運動類型。
              1、電動多回轉執行機構:電動多回轉執行機構是其中之一最常見和可靠的執行機構配置。一 個或三個角行程執行機構相控電動機驅動馬刺和/或水平齒輪的組合,反過來驅動閥桿螺母。閥桿螺 母與閥桿接合以打開或關閉閥桿,經常通過Acme螺紋軸。電動多回轉執行機構是能夠的快速操作非 常大的閥門。為了保護閥門,限位開關關閉旅行結束時的電機。執行機構的扭矩傳感機構關閉超過 安全扭矩水平時的電動機。位置指示開關用于指示閥門的打開和關閉位置。通常是包括分離機構和 手輪,以便閥門可以操作手動應該發生電源故障。這種類型的執行機構的主要優點是所有附件都是包含在包裝中,受到物理和環境保護。它有一切基本和先進的功能結合在一個緊湊的外殼,可以防 水,防爆,在某些情況下,潛水。首要的電動多回轉執行機構的缺點是,如果發生電源故障,則閥 門保持在最后位置,無法輕易獲得故障安全位置除非有方便的儲存電能來源。
              2、電動角行程執行機構:這些單元非常類似于電動多轉執行機構。主要區別在于最終驅動元 件通常在一個象限中發出90°運動。新一代的角行程執行機構采用了大多數復雜的多回轉執行機構 中都有許多功能。例如,a非侵入式,紅外線,人機界面,用于設置,診斷等。角行程電動執行機構 結構緊湊,可用于較小的閥門。他們通常被評定為大約1,500英尺磅。更小的附加優勢角行程執行機 構是因為它們的功率要求較低,它們可以配備應急電源,如電池,以提供故障保護操作。
              3、流體動力角行程執行機構:氣動和液壓角行程執行機構非常多才多藝。它們可以在沒有現成電力的地方使用功率或簡單性和可靠性至關重要。他們也可以承受相當大的機械濫用它們的應用 范圍非常廣泛。例如,最小的可以提供幾英寸磅的扭矩,最大的能力產生超過一百萬英寸磅的扭矩 。幾乎所有流體動力執行機構利用氣缸和機構來轉換氣缸中產生的線性運動四分之一轉。主要類型 的機制是蘇格蘭軛,杠桿和鏈接和齒輪齒條。齒條齒輪類型提供恒定的扭矩輸出因此,它們適用于 較小的閥門。中國是對于需要更高扭矩要求的大型閥門有效中風的開始。氣動執行機構通常由電磁 閥控制安裝在執行機構上的閥門,有時與位置相結合指示開關。氣動或流體動力執行機構很容易影 響正故障模式通過增加一個相對的彈簧,在緊急情況下提供正向關閉。

         

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        圖3:液壓彈簧復位流體動力執行機構
         

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        圖4:氣動執行機構
              4、多回轉執行機構:經常使用這些類型的執行機構 需要多匝輸出來操作線性閥,例如閘門或球形閥 閥。這種類型的閥門經常使用電動執行機構。但是,如果有的話 沒有電力供應隨時可用,那么氣動或液壓馬達都可以 用于操作多回轉執行機構。
        選擇標準
        選擇閥門執行機構時,可以通過以下選擇找到正確的類型和尺寸 標準:
              1、電源:自動閥的常見電源是電或電 流體動力。如果選擇電力,通常需要三相電源 大閥門;但是,小型閥門可以在單相電源上運行。平時 電動閥門執行機構可以容納任何公共電壓。有時 可提供直流電源。這通常是緊急備用電源。流體動力的變化要大得多。首先,存在各種流體介質 作為壓縮空氣,氮氣,液壓油或天然氣。然后,有 這些媒體的可用壓力的變化。有各種氣缸尺寸, 對于特定的閥門尺寸,大多數變化都可以適應。
              2、閥門的類型:每當閥門的執行機構尺寸確定時,閥門的類型必須是已知,因此可以選擇正確類型的執行機構。有一些閥門需要多轉輸入,而其他人需要四分之一轉。這對我們有很大的影響所需的執行機構類型。與可用電源組合使用時,然后,執行機構的尺寸和類型迅速成為焦點。通常,多匝流體動力執行機構比多匝電動機更昂貴執行機構。然而,對于上升的非旋轉閥桿,線性流體動力執行機構可能更便宜。直到權力才能進行明確的選擇閥門的要求是確定的。在做出決定之后,那么閥門的扭矩要求是下一個選擇標準。
              3、計算閥門所需的扭矩:對于四分之一轉閥門,最佳方式確定所需的扭矩是通過獲得閥門制造商的扭矩數據。最閥門制造商已經測量了閥門操作所需的扭矩操作線壓力范圍。他們為客戶提供此信息。多回轉閥的情況不同。這些可以細分為幾個組:上升旋轉,上升非旋轉和非上升旋轉閥。在每一個在這些情況下,測量桿直徑以及鉛和螺距需要使用閥桿螺紋來確定閥門的自動化程度。這個信息加上閥門的大小和跨越的壓差閥門可用于計算扭矩需求。執行機構的類型和尺寸可以在供電后確定閥門,以及該閥門的扭矩需求已經確定。
              4、確定執行機構的尺寸:選擇執行機構類型和扭矩后確定了閥門的要求,然后可以使用執行機構制造商的尺寸計劃或表格之一。進一步考慮確定執行機構的尺寸是閥門所需的操作速度。因為速度有直接關系到執行機構所需的功率,更多的馬力需要以更快的速度操作閥門。流體動力執行機構可以使用流體控制閥調節操作速度。但是,三相型電動機操作者具有固定的速度操作。較小的角行程執行機構采用直流電機,可調節運作速度。
        控制
              具有自動閥的最大優點是可以遠程控制。這意味著操作員可以坐在控制室內控制一個過程而無需親自前往閥門并給它一個打開或關閉命令,這是自動閥門最基本的控制類型。通過將一對電線輸出到執行機構,可以輕松實現遠程控制閥門的能力
              從控制室。在導線上施加功率可以激勵線圈,啟動線圈中的運動電動或流體動力執行機構??梢允褂么藢㈤y門定位在中間位置控制類型。但是,需要反饋來驗證執行機構是否處于所需位置。一個更常見的定位執行機構的方法是將比例信號饋送到執行機構因為4-20 mA,所以使用比較器裝置的執行機構可以將自身定位在直接部分收到信號。
        調制控制
              如果需要執行機構來控制系統中的液位,流量或壓力,則可能需要執行機構經常搬家。使用相同的4-20毫安可以實現調制或定位控制信號。但是,信號會隨著所需的過程頻繁變化。如果率很高需要調制,然后需要特殊的調制控制閥執行機構適應此類職責所需的頻繁啟動。
         

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        圖5:數字通信系統
              如果一個過程中有許多執行機構,安裝的資金成本可以降低利用通過從一個執行機構到另一個執行機構的通信回路的數字通信。一個數字通信回路可以快速發送命令并收集執行機構狀態并降低成本有效。有許多類型的數字通信,如Foundation Fieldbus,Profibus,DeviceNet,Hart以及專為閥門執行機構設計的專有通信系統像Pakscan這樣的用途。數字通信系統具有許多優點節省資金成本。他們能夠收集大量關于閥門狀況的數據,并且這樣可以用于預測性維護程序。
        預測性維護
              電機操作員可以利用內置數據記錄器和高精度扭矩傳感閥門在行程中移動時記錄數據的機制。扭矩曲線可以是用于監控閥門運行條件的變化并預測何時進行維護需要。它們也可用于排除閥門故障。閥門上的力可包括以下內容:
              1、閥門密封或填料摩擦
              2、閥軸,軸承摩擦
              3、閥門關閉元件座椅摩擦
              4、行程摩擦中的閉合元件
              5、封閉元件上的水動力
              6、閥桿活塞效應
              7、閥桿螺紋摩擦
              其中大多數存在于所有類型的閥門中,但程度不同。例如,蝶閥中的關閉元件行程摩擦可以忽略不計。其中作為非潤滑旋塞閥在旅行摩擦中有重要意義。閥門執行機構設計用于將其扭矩限制在預設水平使用扭矩開關,通常在關閉方向。扭矩增加超過這個水平將停止執行機構。在打開方向上,扭矩開關經常被繞過以進行初始脫開操作。產生的扭矩曲線可用于分析閥門狀況。
         

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        圖6:閘閥扭矩曲線
              不同類型的閥門具有不同的輪廓。例如,楔形閘閥具有重要意義打開和關閉位置的扭矩。在行程的剩余部分期間扭矩需求由極端螺紋軸上的填料和螺紋摩擦組成。在座位上,封閉元件上的靜水力增加了座位摩擦力,最終增加了楔入效應座椅中的閉合元件導致扭矩需求快速增加直到就座完成。因此,扭矩曲線的變化可以很好地指示未決問題和可以為有效的預測閥門維護計劃提供有價值的信息。

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