目前，任何控制阀执行机构都是利用能源驱动调节阀的装置。该装置可能是人工操作的齿轮组，用于开关阀门，或具有复杂控制和测量装置的智能电子部件，可以实现阀门的连续调整。随着微电子技术的发展，执行机构变得更加复杂。早期的执行机构只是一个带有位置感应开关的电机齿轮传动装置。今天的执行机构具有更先进的功能，它们不仅可以打开或关闭阀门，还可以检测阀门和执行机构的工作状态，为预测性维护提供各种数据。
什么是执行机构？
对于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。
执行机构使用液体、气体、电力或其他能源，并通过电机、气缸或其他装置将其转换为驱动功能。基本的执行机构用于将阀门驱动到完全打开或完全关闭的位置。使用和控制阀的执行机构可以准确地使阀门进入任何位置。虽然大多数执行机构用于开关阀门，但今天的设计远远超过了简单的开关功能，包括位置感应装置、扭矩感应装置、电极保护装置、逻辑控制装置、数字通信模块和PID所有这些装置都安装在紧凑的外壳中。
由于越来越多的工厂采用自动控制，人工操作被机械或自动化设备所取代，人们要求执行机构在控制系统和阀门机械运动之间发挥界面作用，并要求执行机构提高工作安全性能和环境保护性能。在某些危险情况下，自动执行装置可以减少人员伤害。一些特殊的阀门需要在特殊情况下紧急打开或关闭，阀门执行机构可以防止危险进一步扩散，最大限度地减少工厂损失。对于一些高压大直径阀门，所需的执行机构输出扭矩非常大，因此所需的执行机构必须提高机械效率，使用高输出电机，以便大直径阀门的平稳运行。
阀门和自动化
为了成功实现工艺自动化，最重要的是确保阀门本身能够满足工艺和管道介质的特殊要求。通常，生产过程和工艺介质可以决定阀门的类型、阀芯的类型、阀内部件和阀门的结构和材料。
选择阀门后，应考虑自动化要求，即执行机构的选择。执行机构可以简单地考虑两种基本的阀门操作类型。
1.旋转阀(单旋转阀)包括旋塞阀、球阀、蝶阀、风门或挡板。这类阀门需要90度旋转所需扭矩的执行机构
2.多旋转阀，可以是非旋转提升阀杆或旋转非提升阀杆，也可以是需要多旋转操作驱动阀门到开关位置。这种阀门包括:直通阀(截止阀)、闸阀、刀闸阀等。作为一种选择，直线输出的气动或液动气缸或薄膜执行器也驱动上述阀门。
目前，有四种执行机构可以使用不同的驱动能源来操作各种类型的阀门。
1.电动多回转执行机构
电力驱动的多旋转执行机构是最常用、最可靠的执行机构之一。使用单相或三相电机驱动齿轮或蜗轮蜗杆最终驱动阀杆螺母。阀杆螺母移动阀杆，打开或关闭阀门。多旋转电动执行机构可以快速驱动大型阀门。为了保护阀门不受损坏，安装在阀门行程末端的限位开关将切断电机电源。同时，当安全扭矩超过时，扭矩感应装置也将切断电机电源。位置开关用于指示阀门的开关状态。安装离合器装置的手轮机构在电源故障时可手动操作阀门。
这类执行机构的主要优点是所有部件都安装在一个外壳中，所有基本和先进的功能都集成在这个防水、防尘和防爆的外壳中。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（故障开启或故障关闭）
2.电动单回转执行机构
这种执行机构类似于电动多回转执行机构，主要区别在于执行机构最终输出1/4转记90度的运动。新一代电动单回转执行机构结合了大多数多回转执行机构的复杂功能，如使用非进入式用户友好的操作界面实现参数设置和诊断功能。
单旋转执行机构结构紧凑，可安装在小型阀门上，通常输出扭矩可达800kgm，所需电源小，可安装电池实现故障安全操作。
3.流体驱动多回转或直线输出执行机构
这种类型的执行机构通常用于操作气动或液动操作的直通阀（截止阀）和闸阀。结构简单，工作可靠，易于实现故障安全操作模式。
通常，人们使用电动多回转执行机构来驱动闸阀和截止阀，只有在没有电源时才考虑使用液动或气动执行机构。
4.流体驱动单旋转执行机构
气动和液动单旋转执行机构非常普遍。它们不需要电源，结构简单，性能可靠。它们被广泛使用。通常输出从几公斤到几万公斤。它们使用气缸和传动装置将直线运动转换为直角输出。传动装置通常包括：拨叉、齿轮齿条和杠杆。齿轮齿条在整个行程范围内输出相同的扭矩。它们非常适合小型阀门。拨叉在行程起点效率高，扭矩输出高，非常适合大口径阀门。气动执行机构一般安装电磁阀、定位器或位置开关附件，以控制和监控阀门。
这类执行机构容易实现故障安全操作模式
执行机构选择要素
在选择合适的阀门执行机构类型和规格时，必须考虑以下因素：
1.驱动能源，最常用的驱动能源是电源或流体源。如果选择电源作为驱动能源，大型阀门一般选择三相电源，小型阀门可选择单相电源。一般来说，电动执行机构可以选择多种电源类型。有时可以选择直流电源。此时，可通过安装电池实现电源故障的安全操作。
流体源有很多种。首先，它们可以是不同的介质，如压缩空气、氮气、天然气、液压流体等。其次，它们可以有各种压力。第三，执行机构有各种尺寸以提供输出力活力矩。
2、阀门类型，当选择阀门执行机构时，必须了解阀门的类型，以便选择正确的执行机构类型。有些阀门需要多旋转驱动，有些需要单旋转驱动，有些需要往复驱动，这影响了执行机构类型的选择。通常，多旋转气动执行机构比电动多旋转执行机构更贵，但往复直行程输出的气动执行机构比电动多旋转执行机构更便宜。
3、力矩大小
对于球阀、盘阀、旋塞阀等90度旋转阀，最好通过阀门制造商获得相应的阀门扭矩。大多数阀门制造商测试阀门在额定压力下所需的操作扭矩，并向客户提供该扭矩。对于不同的多旋转阀，这些阀可分为：往复（提升）运动-阀杆不旋转、往复运动-阀杆旋转、非往复阀杆旋转，必须测量阀杆的直径，阀杆连接螺纹尺寸已确定执行机构规格。
4.选择执行机构。
一旦确定了执行机构的类型和阀门所需的驱动扭矩，就可以使用执行机构制造商提供的数据表或选择软件进行选择。有时需要考虑阀门的速度和频率。
流体驱动的执行机构可以调整行程速度，但三相电源的电动执行机构只有固定的行程时间。
一些小型直流电动单回转执行机构可以调整行程速度。
开关控制
自动控制阀最大的优点是可以远距离操作阀门，这意味着操作人员可以坐在控制室里控制生产过程，而无需到现场手动操作阀门的开关。人们只需铺设一些管道连接控制室和执行机构，通过管道直接激励电气或气动执行机构，通常使用4-20mA反馈阀门位置的信号。
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，则可以使用4-20mA信号作为一个控制信号，但它可能会像这个过程一样频繁地改变。如果执行机构需要非常高频的行动，只能选择特殊的可以频繁启动和停止的调整执行机构。当一个过程中需要多个执行机构时，每个执行机构都可以通过使用数字通信系统连接起来，这可以大大降低安装成本。数字通信电路可以快速有效地传输指令和收集信息。目前，有多种通信方式，如：FOUNDATION FIELDBUS、PROFIBUS、DEVICENET、HART专为阀门执行机构设计的和PAKSCAN等等。数字通信系统不仅可以降低投资成本，还可以收集大量阀门信息，对阀门的预测性维护程序非常有价值。
预测性维护
操作人员可以使用内置数据存储器记录每个动作过程中扭矩感应装置测量的数据，可以用来监控阀门的运行状态，提示阀门是否需要维护或诊断。
阀门可诊断以下数据：
1.阀门密封或填料摩擦力
2.阀杆和阀轴承的摩擦力矩
三、阀座摩擦力
4.阀门运行中的摩擦力
5.阀芯的动态力
6、阀杆螺纹摩擦力
7、阀杆位置
上述数据大多存在于各种阀门中，但重点不同。例如，对于蝶阀，阀门运行中的摩擦力可以忽略不计，但旋塞阀的力值非常大。不同的阀门有不同的扭矩运行曲线。例如，对于楔形闸门，打开和关闭扭矩非常大。在其他行程中，只有填料摩擦和螺纹摩擦。关闭时，液体静压作用在闸板上增加阀座摩擦。最后，楔形紧固效应迅速增加扭矩，直至关闭到位。因此，根据扭矩曲线的变化，可以为预测性维护提供有价值的信息，也可以预测将出现的故障。
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