• 調節閥是一款智能型產品,本文描述的是調節閥執行機構選用。這篇文章介紹了各種執行機構的性能和應用,如果您需要采購調節閥,請聯系我們。

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    調節閥執行機構選用

    發布時間:2016-06-22
    調節閥執行機構選用
    調節閥主要分為氣動調節閥、電動調節閥、自力式調節閥等系列,其執行器的選用復雜,種類也很多那么現實工況中執行器應該怎么選擇呢,任何一種調節閥執行機構都是一種利用能源去驅動調節閥的裝置。這種裝置可能是人力操作的齒輪組,用它去調節閥門,或者是一種具備復雜控制和測量裝置的智能電子部件,用它可實現調節閥的連續調節。隨著微電子技術的發展,執行機構變得更加復雜。早期的執行機構只不過是帶有位置感應開關的馬達齒輪傳動裝置。如今的調節閥執行機構已經具備了更多先進的功能,它們不僅可以啟閉或調節閥門而且可以檢測調節閥與執行機構的工作狀態為預測性維護提供各種數據。
    調節閥執行機構
    調節閥執行機構是什么:
    對于調節閥執行機構最廣泛的定義是: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并在某種控制信號作用下工作。調節閥執行機構使用液體、氣體、電力或其它能源并通過電機、氣缸或其它裝置將其轉化成驅動作用?;镜膱绦袡C構用于把調節閥驅動至全開或全關的位置。用與調節閥的執行機構能夠精確的使調節閥走到任何位置。盡管大部分執行機構都是用于開關閥門,但是如今的執行機構的設計遠遠超出了簡單的開關功能,上海臺臣調節閥執行器們包含了位置感應裝置,力矩感應裝置,電極保護裝置,邏輯控制裝置,數字通訊模塊及PID控制模塊等,而這些裝置全部安裝在一個緊湊的外殼內。
    因為越來越多的工廠采用了自動化控制,人工操作被機械或自動化設備所替代,人們要求執行機構能夠起到控制系統與調節閥機械運動之間的界面作用,更要求執行機構增強工作安全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害。某些特殊調節閥要求在特殊情況下緊急打開或關閉,調節閥執行機構能阻止危險進一步擴散同時將工廠損失減至最少。對一些高壓大口徑的調節閥,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并使用高輸出的電機,這樣平穩的操作大口徑調節閥。
    調節閥執行機構
    調節閥與自動化:
    為了成功的實現過程自動化,最重要的是要確保閥門自身能夠滿足過程及管道內介質的特殊要求。通常生產過程和工藝介質能夠決定調節閥的種類,閥芯的類型以及閥內件和閥門的結構和材料。調節閥選擇好后接下來就要考慮自動化的要求即執行機構的選擇??梢院唵蔚陌磧煞N基本的調節閥操作類型來考慮執行機構。目前共有四種類型的執行機構,它們能夠使用不同的驅動能源,能夠操作各種類型的調節閥。
    電動多回轉式執行機構
    電力驅動的多回轉式執行機構是最常用、最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桿最后驅動閥桿螺母,閥桿螺母使閥桿產生運動使閥門打開或關閉。多回轉式電動執行機構可以快速驅動大尺寸調節閥。為了保護調節閥不受損壞,安裝在在調節閥行程的終點的限位開關會切斷電機電源,同時當安全力矩被超過時,力矩感應裝置也會切斷電機電源,位置開關用于指示調節閥的開關狀態,安裝離合器裝置的手輪機構可在電源故障時手動操作調節閥。
    這種類型執行機構的主要優點是所有部件都安裝在一個殼體內,在這個防水、防塵、防爆的外殼內集成了所有基本及先進的功能。主要缺點是,當電源故障時,閥門只能保持在原位,只有使用備用電源系統,閥門才能實現故障安全位置(故障開或故障關)
    調節閥執行機構
    電動單回轉式執行機構
    這種執行機構類似于電動多回轉執行機構,主要差別是執行機構最終輸出的是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復雜功能,例如:使用非進入式用戶友好的操作界面實現參數設定與診斷功能。單回轉執行機構結構緊湊可以安裝到小尺寸調節閥上,通常輸出力矩可達800公斤米,另外應為所需電源較小,它們可以安裝電池來實現故障安全操作。
    流體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于操作直通閥(截止閥)和閘閥,它們使用氣動或液動操作方式。結構簡單,工作可靠,很容易實現故障安全操作模式。通常情況下人們使用電動多回轉執行機構來驅動閘閥和截止閥,只有在無電源時才考慮使用液動或氣動執行機構。
    調節閥執行機構
    流體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,它們不需要電源并且結構簡單,性能可靠。它們應用的領域非常廣泛。通常輸出從幾公斤米到幾萬公斤米。它們使用氣缸及傳動裝置將直線運動轉換為直角輸出,傳動裝置通常有:撥叉、齒輪齒條,杠桿。齒輪齒條在全行程范圍內輸出相同力矩,它們非常適用于小尺寸調節閥,撥叉具有較高效率在行程起點具有高力矩輸出非常適合于大口徑調節閥。氣動執行機構一般安裝電磁閥、定位器或位置開關等附件來實現對閥門的控制和監測。


    氣動調節閥薄膜執行機構
    氣動操作的薄膜執行機構使用由控制器、定位器或其它來源提供的氣源。各種各樣的類型包括:正作用(增加氣源壓力把膜片向下推并使執行機構推桿伸出,圖3-32);反作用(增加氣源壓力把膜片向上推并使執行機構推桿縮回,圖3-32);可更換作用方向(可以組裝成正作用或者反作用的執行機構,圖3-33);旋轉閥的正作用執行機構(增加氣源壓力把膜片向下推,可能打開或關閉閥門,取決于閥軸上的執行機構杠桿的定位,圖3-34)。
    調節閥執行機構
    氣動調節閥薄膜式執行機構
    ● 凈輸出力是膜片力與彈簧反作用力之間的差值。
    ● 膜壓的膜片提供線性的特性和較大的行程。
    ● 要求的輸出力和可提供的供氣壓力決定了執行機構的尺寸。
    ● 薄膜執行機構簡單、可靠且經濟。
    2、活塞執行機構
    ● 活塞執行機構是氣動操作的,使用高達150 psig的高壓氣源,通常不需要氣源壓力調節器。
    ● 活塞執行機構提供最大的輸出力和很快的驅動速度。
    ● 活塞執行機構可以是雙作用的,以在2個方向上都提供最大的力;或者是彈簧復位的,以提供失氣-打開或失氣-關閉的工作方式(圖3-35)。
    可現場反轉的多彈簧執行機構圖 旋轉式控制閥的薄膜執行機構
    配備雙作用執行機構的調節閥
    ● 可以安裝各種各樣的附件以便在供氣壓力切斷時定位雙作用的活塞。這些附件包括氣動保位閥和鎖定系統。
    ● 也可以提供液壓緩沖器、手輪和不帶支架的執行機構。它們可以用來操作蝶閥、風門、以及類似的工業設備。
    ● 用于旋轉式調節閥(控制閥)的其它類型的活塞執行機構在氣缸的下端有一個滑動式密封。這使得執行機構推桿可以周向旋轉以及上下移動,而不會產生氣缸壓力的泄漏。這個特點使得執行機構桿可以直接安裝到固定在旋轉式閥軸上的執行機構杠桿上,因此不需要聯接件,也消除了運動損失的起源。
    調節閥執行機構
    電動調節閥執行機構介紹:
    直行程電子式電動執行器是以220V交流單相電源做為驅動電源,接受來自調節器控制信號(DC4 - 20mA或DCl  - SV),實現預定直線往復運動的新型執行器。本系列執行器被用作調節閥的執行機構時,幾乎具備了調節閥本身所要求的各種動作變換功能以及閥開度信號功能和手動功能。因此被廣泛應于發電、冶金、石化、輕工及環保等工業部門。
    防爆電動調節閥執行機構外觀
    調節閥執行機構
    防爆電動調節閥執行機構輸出軸限位的調整
    若輸出軸的限位調整不當(限位開關過早動作),則會影響行程調整,所以在輸出軸做行程調整之前,為了不使限位開關過早動作,應先松開限位凸輪上的固定螺釘,使限位開關的動作向后推遲
    1、輸出軸上升位置的限位調整
    ①當狀態開關設定為“正動作狀態”時即隨著輸入信號的減少,輸出軸向上運動,將輸入信號慢慢減小,當輸入信號處于3.7mA~3.95mA時,調整并緊固好外側限位凸輪,使限位開關動作,輸出軸停止向上運動。
    ②當狀態開關設定為“反動作狀態”時,即隨著輸入信號的增大,輸出軸向上運動,將輸入信號慢慢增大,當輸入信號處于20.2mA~20.5mA范圍時,調整并緊固好外側限位凸輪,使限位開關動作,輸出軸停止向上運動。
    2、輸出軸下降位置的限位調整
    ①當狀態開關設定為“正動作”時,即隨著輸入信號的增大,輸出軸向下運動,將輸入信號慢慢增大,當輸入信號處于20mA時,確認閥桿不動,即閥芯被關閉,繼續將輸入信號慢慢增大,使得輸出軸內的彈簧被壓縮,當輸出軸下降約T=1mm時,調整并緊固好內側限位凸輪,使限位開關動作,輸出軸停止向下運動,即設計保證T=1mm時,執行器達到額定輸出力。
    ②當狀態開關設定為“反動作狀態”時,即隨著輸入信號的減少,輸出軸向下運動,將輸入信號慢慢減小,當輸入信號處于4mA時,確認閥桿不動,即閥芯被關閉,繼續輸入信號慢慢變小,使得輸出軸內的彈簧被壓縮,當輸出軸下降約T=1mm時,調整并緊固好內側限位凸輪,使限位開關動作,輸出軸停止向下運動,即設計保證T=1mm時,執行器達到額定輸出力。
    調節閥執行機構
    執行器驅動能源:
    最常用的驅動能源是電源或流體源,如果選擇電源為驅動能源,對于大尺寸調節閥一般選用三相電源,對于小尺寸調節閥可選用單相電源。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安全操作。流體源種類很多,首先可以是不同的介質如:壓縮空氣、氮氣、天然氣、液壓流體等,其次它們可以具備各種壓力,第三執行機構具有各種尺寸以提供輸出力活力矩。
    調節閥類型:
    當選擇調節閥用執行機構時,必須要知道調節閥的種類,這樣才可以選擇正確的執行機構類型。有些調節閥需要多回轉驅動,有些需要單回轉驅動,有些需要往復式驅動,它們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格要貴,但是往復式直行程輸出的氣動執行機構價格比電動多回轉執行機構便宜。
    調節閥執行機構
    調節閥執行機構力矩大
    對于90度回轉的閥門如:球閥、碟閥、旋塞閥,最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,他們將這一力矩提供給客戶。對于多回轉的閥門情況有所不同,這些閥門可分為:往復式(提升式)運動-閥桿不旋轉、往復式運動-閥桿旋轉、非往復式-閥桿旋轉,必須測量閥桿的直徑,閥桿連接螺紋尺寸已決定執行機構規格。
    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只有固定的行程時間。部分小規格的直流電動單回轉執行機構可調節行程速度。
    開關控制
    自動調節閥最大的好處是可以遠距離的操作調節閥,這就意味著操作人員可以坐在控制室控制生產過程而不需要親臨現場去人工操作閥門的開和關。人們只需鋪設一些管線連接控制室和執行機構,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信號來反饋調節閥的位置。
    調節閥執行機構
    調節閥執行器連續控制:
    如果執行機構被要求用于控制過程系統的液位、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信號作為控制信號,然而這個信號可能會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,只有選擇特殊的能頻繁啟停的調節型執行機構。當一個過程中需要多臺執行機構時,可以通過使用數字通訊系統將各個執行機構連接起來,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遞指令和收集信息。目前有多種通訊方式如:FOUNDATION FIELDBUS、PROFIBUS、DEVICENET、HART和專為調節閥執行機,構設計的PAKSCAN等。數字通訊系統不單單可以降低投資費用,它們還可以收集大量調節閥信息,這些信息對于調節閥的預測性維護程序非常有價值。
    調節閥執行機構
    調節閥執行器預測性維護
    操作人員可以借助內置的數據存儲器來記錄調節閥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調節閥運行的狀態,可以提示調節閥是否需要維修,也可以用這些數據來診斷調節閥。
    針對調節閥可以診斷如下數據:
    1、調節閥密封或填料摩擦力
    2、閥桿、閥門軸承的摩擦力矩
    3、閥座摩擦力
    4、調節閥運行中的摩擦力
    5、閥芯的所受的動態力
    6、閥桿螺紋摩擦力
    7、閥桿位置
    調節閥執行機構

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