气动执行器的选型

气动执行器的选型

气动执行器的选型

气动执行机构的操作要求有两个外部影响因素：一是信号，二是动力源。

信号通常是120/240 VAC或12/24VDC的离散电压，可以为电磁阀供电。如果使用定位器控制执行机构的旋转，信号通常是模拟（4~20 mA）或数字信号。电磁阀或数字定位器控制着执行机构汽缸的供气和排气，交替控制阀门的位置。电磁阀用来完成阀的开、关位置的转换。定位器也有同样的功能，但主要用于调节控制功能，并能支持更先进的应用，如安全仪表系统中的部分行程测试。随着数字式定位器成本的日益降低，其应用在持续增长。气动执行机构的常用动力源是约为60~100 psig的压缩空气。

每一种气动执行器在切断气源后都会有一个故障位置。双作用执行器故障断气时（通气开、通气关），阀门会停在最后的位置处。但如果管道流体压力产生的动力矩大于阀门的摩擦力矩时，就会出现阀门旋转。弹簧复位式执行机构在阀断气时阀门会恢复至初始位置。这样的设计通常被选用于有故障安全要求的关键场合。

一旦阀门的扭矩要求确定后，即可正确地进行执行机构的选型。在选型前，确切的信息是必须的。客户应提供执行机构的最低供气压力和动作模式（如：双动式或弹簧复位式）。如执行机构要求弹簧复位式，故障模式（即：故障关或故障开）也必须加以确定。请遵循以下指导方针：

双动用操作：所选择的执行机构在最小供气压力时的输出扭矩应大于计算所得的阀门扭矩。弹簧复位操作，故障关：所选择的执行机构在最小供气压力情况下弹簧行程末端时的输出扭矩应大于关闭阀门所需要的扭矩。

弹簧复位操作，故障开：所选择的执行机构在最小供气压力情况下气动行程末端时的扭矩输出应大于打开阀门所需要的扭矩。

当为阀门或挡板选择齿轮齿条和拨叉式执行机构时，工程师应注意在阀门估计的操作扭矩与阀门的实际输出扭矩间留出安全余量。在缺少终端用户的指令下，如果需要添加一个安全系数来规定和修正阀门扭矩值时，可以遵循以下说明：

安全系数应加在阀门扭矩上，而不是执行机构的扭矩上。

如果终端用户有建议、或阀门目录中的扭矩数据指定“选型扭矩”或“执行机构选型扭矩”，那么不再需要添加安全系数。

如果终端用户没有建议、或阀门目录中的扭矩数据指示“阀门扭矩”，那么需要在阀门扭矩上加上以下安全系数：a. “阀门扭矩”加10%，用于选择作为双动执行机构。b.“阀门扭矩”加15%，用于选择弹簧复位式执行机构。

在为安全关断阀（SSOV）和紧急关断阀（ESD）选择执行机构时，通常有特殊的性能要求。如果阀门的动作频率低于每月一次，那么建议安全系数为计算所得的阀门扭矩乘以2。多数SSOV都有特定的关闭时限（一般很快）。如果客户要求一个4″的自动SSOV一秒钟关闭，这也很正常。为了确保满足该要求，执行机构制造商应实施操作时间的计算。备有证明文件的计算通常被要求用来确认执行机构选型的一致性和恰当性。

多数自动化阀门规格书（上述四种）都会要求配备手动操作装置，为顺应这一要求，指定先进的执行机构控制附件是非常重要的。为了确保安全和恰当的操作，气动执行机构必须配备气动锁定和通气（LOV）装置。该LOV可以排空残存在汽缸里、可能阻止活塞行进并导致设备损坏的空气。更重要的是，该装置可以防止不当操作，特别是远程操作中的不当操作。

阀门执行机构的选择和购买要求有具备资质的人员进行全程评估，且相关用户及其合同支持方有责任建立一个定义明确的产品规范，工厂的性能和员工的安全也都建立在这个规范之上。