除了控制系统本身，任何工艺系统中讨论得最全面的部件就是阀门。无论应用是简单的开启/关闭手动阀门，严峻的业务流量控制阀还是关键隔离阀，工程师和供应商都会花费数小时讨论、指定和设计能够承受多种操作因素的阀门组件。该软件包中同样重要但有时被忽视的一个组件是执行器。
决定自动化阀门需要考虑几个方面。以下是工程师在选择执行器时必须考虑的一些因素，但肯定不是全部:
- 应用程序
- 控制系统方案
- 资产可靠性和关键性
- 成本
1.应用程序
我们想通过这个阀门在系统中实现什么?这是流量控制回路，隔离阀，还是泵保护?应用过程中需要哪些因素(如压力、温度和流速)?虽然在指定阀门时通常会考虑这些因素，但它们对于理解它们如何影响执行器的性能仍然至关重要。
例如，如果执行器尺寸过小，或者没有正确指定阀门和工艺变量，它可能没有适当的力来完全关闭阀门，导致过程控制不可靠。为确保执行器的正常运行，阀门工作扭矩的一个典型给定倍数为25%。阀门扭矩要求和执行器输出能力之间的差异确保了该装置将继续良好地工作，并提供了针对工艺变化的保护措施。
图2:14型隔膜阀与PST 101气动定位器。
2.控制系统方案
用户应考虑控制系统将如何与执行器交互。他们还应该确定执行器是利用空气还是电力来操作。是否会有继电器输出和螺线管形式的控制信号或4-20毫安(mA)信号到控制器?执行机构需要什么样的反馈要求?例如，要求可以是0-10伏特形式的反馈信号，以验证阀门位置返回到可编程逻辑控制器(PLC)。
3.资产可靠性和关键性
选择错误的驱动器的另一个负面结果是控制的可重复性的损失。错误的执行器可以在应用程序中工作很短的时间，但是，如果该阀门发生故障，可能会对过程产生影响，从而影响用户或可能影响环境。用户应检查在失去控制或电源的情况下，设备需要采取什么行动。了解阀门、执行器和任何控制装置如何协同工作是成功的关键。各种驱动技术及其带来的好处是成功的关键。此外，研究任何要求特定性能水平的法律要求、规范或标准。不同行业和应用的法规和认证可能有所不同。
4.成本
虽然这不是做出最具技术和经济选择的唯一决定因素，但每个工程师在选择执行器时都必须考虑整体项目预算。在考虑初始投资成本的同时，还需要在资产的生命周期内运营和维护资产。根据空气或电力消耗或维护和维修成本的不同，在试图解决故障机组的问题时，较低的初始成本效益可能会随着时间的推移而丧失。
每个执行器至少要实现以下功能:
- 执行机构处理控制输入，将阀门关闭部件——无论是球阀、阀瓣还是阀塞——移动到所需的移动位置;它们必须能够在控制信号改变之前可靠地将闭合元件保持在该位置。在气动执行器中，这是通过向膜片或活塞施加空气来移动阀门来实现的。气动定位器和电气动定位器是转换小型气动或电子信号用于调制服务的常用方法。电动执行器接收电压、电流或电阻变化的控制信号，并通过电动机和齿轮传动系统进行响应，将旋转力转换为扭矩或推力。当完全关闭或打开关闭阀时，执行器必须有扭矩或推力，以提供所需的关闭扭矩和断开扭矩，以将关闭部件移出阀座。在气动执行器中，扭矩的大小取决于接收供气的表面尺寸，如活塞，以及施加的压力，通常以磅/平方英寸(psi)为单位。电动执行器利用电机尺寸和齿轮传动比来实现扭矩和速度输出。
- 执行器应以必要的速度操作阀门，以实现工艺的最佳结果，同时减少机械磨损，并确保尽可能长的包装生命周期。如果没有正确指定，应用大量快速和重复的力可能并将导致阀门和执行器的损坏。在气动应用中，可能需要增加驱动器的尺寸，以确保有更多的功率可用，或者可以使用定位器、螺线管、助推器或快速排气等专门的控制附件来增加循环时间。电动执行器的速度可以通过几种方式来控制。一些执行器有电子板操纵速度输出，同时仍然保持恒定的扭矩。其他执行器必须装配适当的齿轮传动比和电机配置，限制这种调整为纯机械。
- 执行机构应该有一定程度的故障安全，无论是故障关闭，故障打开或故障位置，并能够保持该位置，直到正常操作可以恢复。在气动系统中，根据故障安全要求，这一要求具有不同程度的复杂性。最常见的选择是弹簧返回单元，在失去供应空气或控制信号时强制执行器打开或关闭。有时，可能需要添加额外的附件，如蓄能器罐，专用螺线管和气动继电器，为没有弹簧的机组提供空气或满足故障位置要求。在电动执行器、电池或电容器中，故障保险是非常常见的解决方案。电池、电池组或电容器储存能量，并在电源或控制信号丢失时按需提供能量。然后，电机和齿轮系的机械张力将阀门固定在适当的位置，直到动力恢复。
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