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傳感器和控制裝置是現(xiàn)代閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的基本要求

來(lái)源：上海自動(dòng)化儀表有限公司作者：發(fā)表時(shí)間：2018-09-15 08:46:46【小中大】

閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可提供線(xiàn)性或旋轉(zhuǎn)力。重要的是，它們?yōu)殚y門(mén)提供的力足以有效地操作閥門(mén)，但閥門(mén)的閥座或閥桿可能不會(huì)受到損壞。

因此，幾乎所有的執(zhí)行機(jī)構(gòu)都具有某種形式的力限制機(jī)構(gòu)。

傳感器和控制裝置是現(xiàn)代閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的基本要求

機(jī)制類(lèi)型：

在大多數(shù)應(yīng)用中，流體動(dòng)力致動(dòng)器的力輸出受系統(tǒng)壓力的限制。在幾乎所有情況下，該系統(tǒng)壓力由壓力調(diào)節(jié)器控制。

典型的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有內(nèi)部扭矩限制機(jī)構(gòu)。這是為了確保足夠的力來(lái)安裝閥門(mén)，防止過(guò)大的力量，這可能會(huì)使座椅磨損或?qū)е麻y門(mén)堵塞。

對(duì)于具有蝸輪和齒輪的致動(dòng)器，蝸桿軸與蝸輪的軸向力反作用力與致動(dòng)器的輸出扭矩成正比。蝸桿軸與彈簧的力成比例地移動(dòng)。或者，一些裝置使用電子壓力傳感器來(lái)測(cè)量蝸桿軸上的力反作用力。

電動(dòng)機(jī)電流測(cè)量或電動(dòng)機(jī)速度也表示產(chǎn)生的扭矩水平。

一旦達(dá)到預(yù)定的力或扭矩極限，扭矩傳感器就會(huì)跳閘，并且動(dòng)力被切斷到電動(dòng)機(jī)。可以調(diào)節(jié)預(yù)定的力，使得一種尺寸的致動(dòng)器可以用在不同的閥門(mén)或應(yīng)用上。

位置感知：

位置感應(yīng)有兩個(gè)重要原因：

提供有關(guān)閥門(mén)位置的反饋。這可以傳輸?shù)竭b控室或在致動(dòng)器上本地顯示。

允許閥門(mén)正確就位。

一些閥設(shè)計(jì)需要特定量的力來(lái)充分地定位封閉元件，使得管道介質(zhì)不能通過(guò)。通常，這些閥門(mén)是楔形閘門(mén)，球形或三重偏置蝶閥。

圖：帶電磁閥位置感應(yīng)的流體動(dòng)力方向控制閥（金色）

其他閥門(mén)，例如大多數(shù)四分之一轉(zhuǎn)閥門(mén)（球閥，閥芯和彈性閥座蝶閥），以及一些板式或刀閘閥，設(shè)計(jì)用于在特定位置密封。

為了確保這些“位置安置”閥門(mén)正確就位，執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須移動(dòng)到正確的位置并停止。實(shí)現(xiàn)此目的的一種方法是在致動(dòng)器中具有機(jī)械止動(dòng)件。這通常在用于四分之一轉(zhuǎn)閥的電動(dòng)或流體動(dòng)力致動(dòng)器上提供，但仍需要位置感測(cè)作為指示器。這種傳感通常是通過(guò)從部分回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸直接驅(qū)動(dòng)到切換跳閘機(jī)構(gòu)（例如凸輪或杠桿）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。此外，可以從同一軸驅(qū)動(dòng)電位計(jì)或4-20毫安變送器，以提供連續(xù)的遠(yuǎn)程位置指示。

出于操作目的，執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須始終知道它相對(duì)于閥門(mén)位置的位置。因此，在位置閥的多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中必須使用位置測(cè)量系統(tǒng)。經(jīng)常使用從致動(dòng)器的輸出驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。

多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要通用的計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)不同閥門(mén)所需的各種輸出轉(zhuǎn)向。

一些機(jī)制使用類(lèi)似于里程表但是雙向的齒輪旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器機(jī)構(gòu)來(lái)計(jì)算致動(dòng)器的輸出轉(zhuǎn)數(shù)。另一種方法使用旋轉(zhuǎn)螺紋軸，螺母與致動(dòng)器輸出轉(zhuǎn)動(dòng)成比例地行進(jìn)。兩種類(lèi)型的機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)都具有可容納的有限數(shù)量的輸出轉(zhuǎn)彎。

更常見(jiàn)的方法是使用可以測(cè)量更大跨度輸出轉(zhuǎn)彎的電子編碼器。

圖：用于三相電機(jī)的電動(dòng)機(jī)可逆啟動(dòng)器

通常用于閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的兩種類(lèi)型的編碼器是絕對(duì)式和增量式。增量編碼器將計(jì)算設(shè)置期間在其存儲(chǔ)器中建立的設(shè)定位置的圈數(shù)。它只能在通電時(shí)計(jì)數(shù); 如果增量編碼器斷電且執(zhí)行器移動(dòng)，則會(huì)失去位置參考。因此，備用電池通常包含在設(shè)計(jì)中，以便在執(zhí)行機(jī)構(gòu)失去主電源的情況下為編碼器和處理器供電。

絕對(duì)編碼器工作方式不同。它不需要在移動(dòng)時(shí)通電，因?yàn)槊總€(gè)位置都有一個(gè)可以隨時(shí)讀取的唯一簽名。它不依賴(lài)于增量計(jì)數(shù)來(lái)維持位置參考。

位置傳感機(jī)構(gòu)用于在位置閥上的閥行程末端使電機(jī)功率跳閘。

方向控制：

所有類(lèi)型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)都需要某種方向控制來(lái)在打開(kāi)或關(guān)閉方向上移動(dòng)閥門(mén)。對(duì)于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這通常采用電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器的形式。對(duì)于流體動(dòng)力致動(dòng)器，使用方向控制閥。

在兩種情況下，外部控制信號(hào)用于激勵(lì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器的線(xiàn)圈或方向控制閥的電磁線(xiàn)圈。

控制線(xiàn)將控制室連接到這些方向控制，通常為110VAC或24VDC。

對(duì)于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，重要的決定是如何控制電動(dòng)機(jī)。兩種類(lèi)型的電機(jī)控制布局是：

一個(gè)單獨(dú)的電機(jī)控制中心（MCC），包含與閥門(mén)分開(kāi)的一個(gè)中心位置的執(zhí)行器的電機(jī)啟動(dòng)器。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)位于惡劣環(huán)境中時(shí)，通常使用此配置。

電機(jī)啟動(dòng)器與位于閥門(mén)上的執(zhí)行器成為一體。這種配置提供了更簡(jiǎn)單且通常更便宜的安裝。

單獨(dú)的MCC最有可能來(lái)自電力行業(yè)，其中電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器通常組合在一起。控制線(xiàn)從控制室運(yùn)行到MCC，帶有來(lái)自閥門(mén)執(zhí)行器位置指示和扭矩感應(yīng)開(kāi)關(guān)的反饋線(xiàn)。電纜從MCC運(yùn)行到各個(gè)執(zhí)行器。

用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制的MCC布局的優(yōu)點(diǎn)包括：

電機(jī)啟動(dòng)器均位于一個(gè)區(qū)域內(nèi)，便于維護(hù)。

電機(jī)控制裝置可以防止振動(dòng)，蒸汽，污垢，水和其他污染物進(jìn)入。

致動(dòng)器需要較小的空間包絡(luò)并且重量較輕。

積分控制方法的優(yōu)點(diǎn)包括：

扭矩和限位開(kāi)關(guān)可以連接在執(zhí)行器上，使設(shè)備可以自成一體并經(jīng)過(guò)工廠測(cè)試。

需要較少的現(xiàn)場(chǎng)布線(xiàn)。

自動(dòng)相位校正可以包含在控制中。

可以采用數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)鏈路來(lái)減少多個(gè)控制和指示線(xiàn)，并且還帶回診斷信息。

MCC布局是20世紀(jì)發(fā)電廠設(shè)計(jì)的全球標(biāo)準(zhǔn)，并且仍然可以在德國(guó)設(shè)計(jì)的水處理設(shè)施和發(fā)電廠中看到。相比之下，整體控制和啟動(dòng)器是石油，天然氣，石化和大多數(shù)其他行業(yè)的首選。

大多數(shù)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)制造商都有產(chǎn)品設(shè)計(jì)以適應(yīng)任何配置。

本文中描述的上海自動(dòng)化儀表股份有限公司傳感器和控制裝置是現(xiàn)代閥門(mén)執(zhí)行器所需的基本要求，無(wú)論是流體還是電動(dòng)。有許多改進(jìn)和附加控制可用于提高性能和保護(hù)自動(dòng)閥組件。然而，如果沒(méi)有這種力和位置的基本控制，閥門(mén)致動(dòng)器就不能有效地執(zhí)行。

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