閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用探討

摘 要：閥門是石化工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的裝置，閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指利用液體缸、氣缸、電機(jī)或其它的裝置驅(qū)動(dòng)閥門的機(jī)械機(jī)構(gòu)。閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇的好壞直接關(guān)系著石油管道運(yùn)輸和調(diào)節(jié)的安全，所以如何合理選用閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)至關(guān)重要。文章就閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和選用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：閥門；執(zhí)行機(jī)構(gòu)；選用

1 引言

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化控制技術(shù)也越來(lái)越高，閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)也由以前的人工操作變成了機(jī)械或自動(dòng)化控制。早期的閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)不過是打開或關(guān)閉閥門，現(xiàn)今的閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)還要檢測(cè)閥門和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)，它們包含了位置傳感器、力矩感應(yīng)裝置等，甚至可以通過復(fù)雜的控制和測(cè)量裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)閥門的連續(xù)自動(dòng)調(diào)節(jié)，所以如何選用閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，增強(qiáng)閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作安全性和環(huán)境保護(hù)性，是本文的重點(diǎn)內(nèi)容。

2 閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用探討

2.1 閥門執(zhí)行構(gòu)簡(jiǎn)介

閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一種利用某種驅(qū)動(dòng)能源在某種信號(hào)控制下提供直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力可能是氣體、液體、電力或其它能源，使用氣缸、液壓馬達(dá)、電機(jī)等進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)將閥門驅(qū)動(dòng)到全開或半開的位置[1]。現(xiàn)代石油化工行業(yè)中，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇時(shí)不僅要滿足閥門自身的控制需求和管道內(nèi)物質(zhì)的特殊要求，還要考慮便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化要求。下面對(duì)閥門的執(zhí)行結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹：

2.1.1 電動(dòng)單回轉(zhuǎn)式執(zhí)行結(jié)構(gòu)：它是一種與電動(dòng)多轉(zhuǎn)式執(zhí)行結(jié)構(gòu)類似但只能進(jìn)行90°即1/4轉(zhuǎn)的輸出的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，這種電動(dòng)單回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)十分緊湊，需要的電源很小，可以利用電池作為能源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，可以安裝于較小尺寸的閥門上或者利用電池做能源進(jìn)行閥門的故障緊急安全操作等。最新一代的電動(dòng)單回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用可機(jī)電一體化技術(shù)，不僅可以使用大部分多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能，還可以使用接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)計(jì)和故障診斷。

2.1.2 電動(dòng)多回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)：利用單相或三相電動(dòng)機(jī)做驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過齒輪或渦輪蝸桿傳遞后驅(qū)動(dòng)閥門的轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，達(dá)到最終控制閥門開關(guān)或閉合的效果。這種執(zhí)行機(jī)構(gòu)是工業(yè)生產(chǎn)中最常用、最可靠的。在安裝時(shí)，要注意閥門的安全保護(hù)，在閥門行程的終點(diǎn)會(huì)安全限位開關(guān)，以防過度旋轉(zhuǎn)；同時(shí)會(huì)安裝力矩傳感器，當(dāng)力矩超過安全值時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開電源；有時(shí)還需要安裝位置開關(guān)來(lái)顯示閥門的開閉狀態(tài)。由于石油化工行業(yè)的閥門及閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)大多布置在露天的環(huán)境，所以所有部件都需安裝有一個(gè)外殼，起到防水、防塵、防爆的作用。

2.1.3 氣壓和液壓?jiǎn)位剞D(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：利用氣動(dòng)或液動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)的裝置，這種裝置不需要電源，極其容易實(shí)現(xiàn)故障安全操作模式，另外由于其結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單，性能可靠的特點(diǎn)，經(jīng)常用于較小尺寸的閥門、撥叉，效率極高。

2.1.4 氣壓或液壓驅(qū)動(dòng)多回轉(zhuǎn)或直線輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)：利用氣壓或液壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的多回轉(zhuǎn)式或直線輸出式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，可靠性也比較強(qiáng)，常用于直通閥或閘閥的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，但是人們通常在無(wú)電源或電源使用不方便時(shí)才考慮使用流體驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

2.2 閥門執(zhí)行結(jié)構(gòu)的選用探討

2.2.1 在閥門執(zhí)行結(jié)構(gòu)的選用中，第一考慮的因素是驅(qū)動(dòng)能源的選用。閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的能源來(lái)源一般是電源或流體源，如果驅(qū)動(dòng)能源選擇電源，根據(jù)閥門的尺寸大小可以分別選三相電源（較大尺寸的閥門）、單相電源（中等尺寸的閥門）、直流電源（小尺寸的閥門）、電池（安全閥門的操作）；流體驅(qū)動(dòng)的類型比較多，如：壓縮空氣、氮?dú)狻⑻烊粴狻⒁簤河偷龋虼嗽谶x用閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)能源時(shí)要根據(jù)實(shí)際需要和周圍的環(huán)境進(jìn)行合理的選用。

2.2.2 在進(jìn)行閥門的執(zhí)行結(jié)構(gòu)選擇之前，必須知道要驅(qū)動(dòng)的閥門種類，確定閥門力矩大小。根據(jù)閥門的情況一般可以分為多回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)、單回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)、往復(fù)式驅(qū)動(dòng)等，力矩的大小選擇時(shí)，務(wù)必不能超過執(zhí)行結(jié)構(gòu)的額定值，或者由廠家直接進(jìn)行測(cè)試。

2.2.3 在閥門的執(zhí)行結(jié)構(gòu)類型和驅(qū)動(dòng)力矩都確定后，就要對(duì)執(zhí)行結(jié)構(gòu)所選的軟件進(jìn)行選型。在進(jìn)行軟件選型時(shí)，一方面要根據(jù)廠商提供的數(shù)據(jù)外，還要考慮閥門操作速度和頻率的匹配。如：三相異步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)有規(guī)定的行程時(shí)間，不能強(qiáng)行調(diào)節(jié)[2]。

2.2.4 在閥門執(zhí)行結(jié)構(gòu)選用的最后，要考慮開關(guān)控制的連續(xù)性以及操作人員的操作自主性。自動(dòng)化的閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)最大的特點(diǎn)就是要保證操作人員不用親臨現(xiàn)場(chǎng)操作，而是通過控制室的按鈕來(lái)控制閥門的開閉，驅(qū)動(dòng)能源就會(huì)自動(dòng)執(zhí)行，同時(shí)收集大量傳感器傳遞的閥門相關(guān)信息，這些信息對(duì)閥門的操作和維護(hù)有很大價(jià)值。

3 結(jié)束語(yǔ)

石油化工是一個(gè)危險(xiǎn)性大、環(huán)境較差的行業(yè)，自動(dòng)化水平較高的閥門執(zhí)行結(jié)構(gòu)不僅可以很大程度上的降低操作人員危險(xiǎn)，減輕操作人員的負(fù)擔(dān)，而且可以對(duì)管道的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，出現(xiàn)故障可以及時(shí)維修，所以閥門執(zhí)行結(jié)構(gòu)的選用至關(guān)重要。同時(shí)，現(xiàn)代化的閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型和結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)閥門的安裝和維修人員帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，本文通過對(duì)閥門執(zhí)行結(jié)構(gòu)的選用介紹，期望能給閥門的安裝和維修人員提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]李自奉，何彬?qū)W.淺談控制閥的選型與使用[J].石油化工自動(dòng)化，2008（3）：66.

[2]張衛(wèi)華.電動(dòng)閥門智能測(cè)控系統(tǒng)的研制[J].青島大學(xué)學(xué)報(bào)，2003（4）：253.