無論您的最終工藝目標(biāo)是什么，都需要在整個(gè)過程中的各個(gè)位置控制流速。需要嚴(yán)格調(diào)節(jié)過程變量，例如流量，溫度，壓力，罐液位等，以實(shí)現(xiàn)所需目標(biāo)，同時(shí)保持操作安全性和可靠性。控制閥物理上控制過程介質(zhì)，而執(zhí)行器則是操作的心臟和大腦-根據(jù)工廠過程控制系統(tǒng)的“指令”機(jī)械定位閥門。

執(zhí)行器絕不是隨便買的商品，而是提供了至關(guān)重要的過程控制。確實(shí)，選擇正確的執(zhí)行器會(huì)在過程失敗和成功之間產(chǎn)生巨大差異。

例如，在將汽油和乙醇裝載到卡車上進(jìn)行運(yùn)輸之前，請考慮一下用于混合汽油和乙醇的執(zhí)行器的作用。目的是控制乙醇與汽油的準(zhǔn)確比例，但是由于乙醇與水的可混溶性，汽油和乙醇的熱膨脹率不同，以及需要將混合的混合物與水隔離，這構(gòu)成了挑戰(zhàn)。由于這些原因，通常在直接裝載到加油車中時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)混合，幾乎沒有變化比例的空間。要獲得所需的控制以避免昂貴的不合規(guī)格混合，首先要進(jìn)行準(zhǔn)確，一致和可靠的閥門致動(dòng)。

指定閥門執(zhí)行器的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)和需求評(píng)估

指定執(zhí)行器需要注意幾個(gè)細(xì)節(jié)，所有這些細(xì)節(jié)都應(yīng)在設(shè)計(jì)過程中盡早考慮。設(shè)計(jì)工程師應(yīng)在需求評(píng)估期間解決以下問題，以幫助指導(dǎo)規(guī)范過程。

?可用功率和成本： 將有多少能量用于執(zhí)行器的運(yùn)行？大多數(shù)工廠都希望盡可能高效地運(yùn)行以節(jié)省成本并實(shí)現(xiàn)環(huán)境可持續(xù)性目標(biāo)。高壓電動(dòng)執(zhí)行器不僅消耗更多的能量，而且運(yùn)行三相線的成本可能很高。運(yùn)行和支持氣動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施的成本甚至更高。一些較新的電動(dòng)執(zhí)行器可以在12伏特電壓下運(yùn)行，使工廠能夠?qū)⑵浒惭b在偏遠(yuǎn)地區(qū)，并用太陽能電池板或燃料電池供電。低功率要求也使備用電源經(jīng)濟(jì)。

?控制目標(biāo)： 您的過程對(duì)變化有多大的容忍度？執(zhí)行器的精度和可重復(fù)性在這里起著關(guān)鍵作用。執(zhí)行器是否需要間歇或連續(xù)工作？具有占空比限制的執(zhí)行器如果過于頻繁地啟動(dòng)和停止，則可能會(huì)過熱并跳閘，并且用于限制調(diào)制的死區(qū)可能太寬，無法提供足夠精細(xì)的分辨率來實(shí)現(xiàn)所需的控制。另一方面，能夠進(jìn)行連續(xù)調(diào)制的執(zhí)行器可以響應(yīng)恒定的控制請求并提供更好的分辨率。

?環(huán)境安全條件： 是否存在爆炸性氣體或粉塵？如果是，則執(zhí)行器選擇必須帶有適當(dāng)?shù)腃lass and Division認(rèn)證。

?環(huán)境操作條件： 預(yù)期的環(huán)境溫度范圍是多少？執(zhí)行器是否處于極端惡劣的天氣條件下或浸入水中？執(zhí)行器的外殼認(rèn)證和額定溫度范圍是否適合生產(chǎn)環(huán)境？并非所有的執(zhí)行器都能在所有條件下運(yùn)行。

?閥門類型： 過程使用旋轉(zhuǎn)直角回轉(zhuǎn)或線性控制閥嗎？為一種應(yīng)用選擇最佳的閥門類型本身就是一門科學(xué)，但是一旦為每種應(yīng)用做出選擇，就必須考慮適當(dāng)?shù)膱?zhí)行器樣式。

?執(zhí)行器尺寸： 使用哪種類型的閥門以及需要多少力來致動(dòng)它們？執(zhí)行器必須與閥門類型及其所需的扭矩或推力相匹配。尺寸過小的致動(dòng)器可能無法在所有條件下都操作閥門，而尺寸過大的致動(dòng)器可能會(huì)損壞閥桿。在某些情況下，就像蝶閥相比于運(yùn)行扭矩具有更高的座扭矩要求，可能需要使用較小的較低扭矩的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來指定連桿連接，而不是將較大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接安裝到閥桿上。可以使用聯(lián)動(dòng)裝置來表征執(zhí)行器應(yīng)用于閥門的扭矩曲線。所以，正確設(shè)計(jì)的連桿機(jī)構(gòu)可以使用尺寸較小的執(zhí)行器，以實(shí)現(xiàn)閥門所需的較低運(yùn)行扭矩，同時(shí)在閥座處產(chǎn)生更高的扭矩。優(yōu)點(diǎn)是更經(jīng)濟(jì)和節(jié)省空間/重量的致動(dòng)器。無論采用哪種安裝方式，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸過大和尺寸過小都會(huì)導(dǎo)致閥門控制不佳。

在控制閥執(zhí)行器中的目標(biāo)

需求評(píng)估完成后，您將可以更好地選擇合適的執(zhí)行器來滿足過程要求。

執(zhí)行器的精度和重復(fù)超精細(xì)運(yùn)動(dòng)的能力至關(guān)重要。從某種意義上說，執(zhí)行器對(duì)于過程幾乎是不可見的。避免使執(zhí)行器的死區(qū)時(shí)間或死區(qū)變化很大，從而限制了對(duì)閥位置進(jìn)行小而即時(shí)的更改的能力。較寬的死區(qū)使執(zhí)行器在過程發(fā)生重大變化之前一直等待，直到對(duì)閥門做出反應(yīng)并重新定位。相反，需要尋找一種在幾毫秒內(nèi)達(dá)到其全速和扭矩并在幾毫秒內(nèi)停止的執(zhí)行器，從而提供快速，可靠和精確的閥門操作。還要研究執(zhí)行器的可靠性記錄：如果執(zhí)行器傾向于每隔幾個(gè)月停止工作，則可能會(huì)大大延遲生產(chǎn)。

在評(píng)估執(zhí)行器選件時(shí)，工程師需要意識(shí)到氣動(dòng)，液壓和常規(guī)電動(dòng)執(zhí)行器設(shè)計(jì)的局限性。例如，氣動(dòng)執(zhí)行器容易產(chǎn)生粘滯/打滑響應(yīng)，死區(qū)時(shí)間過多，性能隨條件變化而變化以及性能隨時(shí)間下降的情況。他們還需要昂貴且不可靠的空氣系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可能會(huì)結(jié)冰或被污染。

液壓執(zhí)行器可以提供良好的控制性能，因?yàn)榕c為氣動(dòng)執(zhí)行器提供動(dòng)力的空氣不同，液壓流體不可壓縮，從而消除了粘滯/打滑和不一致的響應(yīng)。但是，它們更加復(fù)雜，可能需要昂貴的維護(hù)。液壓油泄漏是另一個(gè)問題，可能造成過程和/或安全隱患。泄漏可能會(huì)使飲用水或食品加工等過程受到污染的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)在爐子或鍋爐周圍的燃燒應(yīng)用中使用時(shí)，它們還會(huì)引起火災(zāi)危險(xiǎn)。

基于蝸輪和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的常規(guī)電動(dòng)執(zhí)行器消除了氣動(dòng)和液壓方面的缺點(diǎn)，但也有其自身的問題。它們施加了占空比限制，以防止過熱和電機(jī)損壞，使其適合于開閉或過程控制應(yīng)用，但不適用于需要連續(xù)良好控制的地方。它們還犧牲了閥的位置，以提供更大的執(zhí)行器死區(qū)，從而避免調(diào)制，并且不超過電動(dòng)機(jī)的工作極限。這個(gè)問題，再加上蝸輪蝸桿引起的反沖和電動(dòng)機(jī)慣性滑行，導(dǎo)致限制循環(huán)，氣門控制不一致和差，以及較長的停機(jī)時(shí)間和維護(hù)費(fèi)用。

為了實(shí)現(xiàn)精度，可重復(fù)性和可靠性的最佳組合，為連續(xù)，精確和調(diào)制控制而設(shè)計(jì)的電動(dòng)執(zhí)行器通常是明智的選擇，并且它們是關(guān)注過程控制性能的應(yīng)用的理想選擇。在所有條件下，連續(xù)工作的執(zhí)行器應(yīng)能夠在整個(gè)執(zhí)行器行程的0.10％到0.15％的范圍內(nèi)進(jìn)行位置變化，以避免由于最終控制元件的不良定位而導(dǎo)致不一致。

“最可靠的電動(dòng)執(zhí)行器使用同步永磁電動(dòng)機(jī)代替感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，以避免電動(dòng)機(jī)燒毀。”

最可靠的電動(dòng)執(zhí)行器使用同步永磁電動(dòng)機(jī)代替感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，以避免電動(dòng)機(jī)燒毀。他們還使用高效的正齒輪，以實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器輸出以及閥門的精確，可重復(fù)的定位。這些執(zhí)行器以低功耗運(yùn)行，可以大幅度降低運(yùn)行成本，同時(shí)提供多種具有成本效益的功率選擇。低功耗還減少了停電的憂慮，因?yàn)樵谕ｋ姷那闆r下為故障定位響應(yīng)提供備用電源或保持正常運(yùn)行更為簡單。更少的齒輪磨損可防止性能下降，提高可靠性并大大降低維護(hù)要求。

現(xiàn)在，市場上已經(jīng)推出了具有變速功能，甚至更高的效率以及能夠在低至12 VDC的直流電壓下運(yùn)行的連續(xù)占空比調(diào)制執(zhí)行器設(shè)計(jì)的高級(jí)版本。這些新設(shè)計(jì)在保持高可靠性和低維護(hù)優(yōu)勢的同時(shí)，進(jìn)一步提高了靈活性，效率，性能和應(yīng)用適應(yīng)性。

“正確的閥門執(zhí)行器可以長時(shí)間提供響應(yīng)迅速，嚴(yán)密且穩(wěn)定的過程控制，而幾乎不需要維護(hù)。”

選擇執(zhí)行器供應(yīng)商時(shí)，除了產(chǎn)品性能外，還要考慮供應(yīng)商的能力。從初始設(shè)計(jì)到安裝和安裝后支持的整個(gè)過程中，他們是否都有內(nèi)部工程師與您合作？下班后有空嗎？他們是否進(jìn)行集中設(shè)計(jì)和制造，以便完全控制交貨日期和緊急請求？他們是否全面測試每個(gè)執(zhí)行器的性能，還是僅進(jìn)行抽查？他們可以支持舊版產(chǎn)品并支持多少年？他們的產(chǎn)品保修期為多長時(shí)間？保修期是否可以無限次地開始/停止？

結(jié)論

執(zhí)行器對(duì)過程質(zhì)量，生產(chǎn)率，安全性，能耗，設(shè)備壽命和環(huán)境有重大影響。正確的執(zhí)行器可以隨時(shí)間提供響應(yīng)迅速，緊密而穩(wěn)定的過程控制，而幾乎不需要維護(hù)。無論負(fù)載和條件如何變化，它們都應(yīng)立即響應(yīng)調(diào)制控制器的需求信號(hào)，并連續(xù)響應(yīng)負(fù)載限制。它們不應(yīng)受到粘滯/打滑響應(yīng)，由諸如慣性滑行或其他性能不一致之類的因素引起的過沖。

由于這些原因，過程工程師需要仔細(xì)考慮他們的執(zhí)行器選擇。在過程控制性能是一個(gè)因素的情況下，連續(xù)工作的電動(dòng)執(zhí)行器能夠隨著時(shí)間的推移以及不斷變化的過程條件進(jìn)行精確，一致的控制。他們還應(yīng)該考慮執(zhí)行器的制造商和供應(yīng)商，因?yàn)橹С趾苤匾瑹o論是今天，明天還是從現(xiàn)在開始。確保專注于產(chǎn)品的性能，其歷史和與控制目標(biāo)有關(guān)的功能。不是所有執(zhí)行器都一樣創(chuàng)建。