閥門的執行機構選用探討

摘 要：閥門是石化工業中應用最廣泛的裝置，閥門的執行機構是指利用液體缸、氣缸、電機或其它的裝置驅動閥門的機械機構。閥門執行機構選擇的好壞直接關系著石油管道運輸和調節的安全，所以如何合理選用閥門執行機構至關重要。文章就閥門的執行機構和選用進行探討。

關鍵詞：閥門；執行機構；選用

1 引言

隨著電子技術的發展，自動化控制技術也越來越高，閥門的執行機構也由以前的人工操作變成了機械或自動化控制。早期的閥門執行機構不過是打開或關閉閥門，現今的閥門執行機構還要檢測閥門和執行機構的工作狀態，它們包含了位置傳感器、力矩感應裝置等，甚至可以通過復雜的控制和測量裝置來實現閥門的連續自動調節，所以如何選用閥門執行機構，增強閥門執行機構的工作安全性和環境保護性，是本文的重點內容。

2 閥門執行機構選用探討

2.1 閥門執行構簡介

閥門執行機構是一種利用某種驅動能源在某種信號控制下提供直線或旋轉運動的驅動裝置。執行機構的動力可能是氣體、液體、電力或其它能源，使用氣缸、液壓馬達、電機等進行驅動，最終實現將閥門驅動到全開或半開的位置[1]。現代石油化工行業中，為了實現自動化，閥門執行機構選擇時不僅要滿足閥門自身的控制需求和管道內物質的特殊要求，還要考慮便于實現自動化要求。下面對閥門的執行結構進行介紹：

2.1.1 電動單回轉式執行結構：它是一種與電動多轉式執行結構類似但只能進行90°即1/4轉的輸出的執行結構，這種電動單回轉式執行機構的結構十分緊湊，需要的電源很小，可以利用電池作為能源進行驅動，可以安裝于較小尺寸的閥門上或者利用電池做能源進行閥門的故障緊急安全操作等。最新一代的電動單回轉式執行機構采用可機電一體化技術，不僅可以使用大部分多回轉執行機構的功能，還可以使用接口技術實現參數設計和故障診斷。

2.1.2 電動多回轉式執行機構：利用單相或三相電動機做驅動，經過齒輪或渦輪蝸桿傳遞后驅動閥門的轉動螺桿，達到最終控制閥門開關或閉合的效果。這種執行機構是工業生產中最常用、最可靠的。在安裝時，要注意閥門的安全保護，在閥門行程的終點會安全限位開關，以防過度旋轉；同時會安裝力矩傳感器，當力矩超過安全值時會自動斷開電源；有時還需要安裝位置開關來顯示閥門的開閉狀態。由于石油化工行業的閥門及閥門執行機構大多布置在露天的環境，所以所有部件都需安裝有一個外殼，起到防水、防塵、防爆的作用。

2.1.3 氣壓和液壓單回轉執行機構：利用氣動或液動進行驅動實現機構回轉的裝置，這種裝置不需要電源，極其容易實現故障安全操作模式，另外由于其結構極其簡單，性能可靠的特點，經常用于較小尺寸的閥門、撥叉，效率極高。

2.1.4 氣壓或液壓驅動多回轉或直線輸出執行機構：利用氣壓或液壓進行驅動的多回轉式或直線輸出式的執行機構。這種機構結構相對比較簡單，可靠性也比較強，常用于直通閥或閘閥的執行結構，但是人們通常在無電源或電源使用不方便時才考慮使用流體驅動執行機構。

2.2 閥門執行結構的選用探討

2.2.1 在閥門執行結構的選用中，第一考慮的因素是驅動能源的選用。閥門執行機構的能源來源一般是電源或流體源，如果驅動能源選擇電源，根據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）；流體驅動的類型比較多，如：壓縮空氣、氮氣、天然氣、液壓油等，因此在選用閥門執行機構的驅動能源時要根據實際需要和周圍的環境進行合理的選用。

2.2.2 在進行閥門的執行結構選擇之前，必須知道要驅動的閥門種類，確定閥門力矩大小。根據閥門的情況一般可以分為多回轉驅動、單回轉驅動、往復式驅動等，力矩的大小選擇時，務必不能超過執行結構的額定值，或者由廠家直接進行測試。

2.2.3 在閥門的執行結構類型和驅動力矩都確定后，就要對執行結構所選的軟件進行選型。在進行軟件選型時，一方面要根據廠商提供的數據外，還要考慮閥門操作速度和頻率的匹配。如：三相異步電機的驅動有規定的行程時間，不能強行調節[2]。

2.2.4 在閥門執行結構選用的最后，要考慮開關控制的連續性以及操作人員的操作自主性。自動化的閥門執行機構最大的特點就是要保證操作人員不用親臨現場操作，而是通過控制室的按鈕來控制閥門的開閉，驅動能源就會自動執行，同時收集大量傳感器傳遞的閥門相關信息，這些信息對閥門的操作和維護有很大價值。

3 結束語

石油化工是一個危險性大、環境較差的行業，自動化水平較高的閥門執行結構不僅可以很大程度上的降低操作人員危險，減輕操作人員的負擔，而且可以對管道的運行狀況進行監控，出現故障可以及時維修，所以閥門執行結構的選用至關重要。同時，現代化的閥門執行機構的類型和結構也越來越復雜，對閥門的安裝和維修人員帶來了很大的挑戰，本文通過對閥門執行結構的選用介紹，期望能給閥門的安裝和維修人員提供借鑒。

參考文獻

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

[2]張衛華.電動閥門智能測控系統的研制[J].青島大學學報，2003（4）：253.