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電動執行機構的類型、功能以及選擇注意事項
來源：上海自動化儀表有限公司作者：發表時間：2019-08-29 09:26:05【小中大】
電動執行機構是一種控制閥，有許多選項可用于滿足工廠范圍和個人自動化要求。雖然概念簡單，包括帶有輸入、輸出和操作執行機構的機構，但實際上在選擇合適的電動執行機構時需要考慮很多因素。并且由于電動執行機構在執行機構在控制回路中的整體性能中起著更重要的作用，因此工程師不應輕視這一決定。在本指南中，我們將討論電動執行機構的類型、功能以及選擇正確的電動執行機構時的關鍵考慮因素。
電動執行機構的類型：
正如有許多類型的執行機構一樣，有幾種特定類型的電動執行機構。然而，根據所應用的動力類型和所需的運動類型，大多數屬于幾個常見類別：
1.氣動和液壓執行機構（流體動力）：四分之一轉。這些類型的執行機構是通用的，可用于電力不易獲得的地方，也可用于優先考慮簡單性和可靠性的應用中。它們還具有廣泛的功能，從提供幾英寸扭矩的小型執行機構到最大的執行機構，可以提供一百萬英寸磅的扭矩或更多。大多數氣動和液壓執行機構使用氣缸連接一些機構，該機構將氣缸中產生的線性運動轉換為執行機構操作所需的四分之一圈運動。添加相反的彈簧可以在緊急情況下實現正向關閉。
2.電動執行機構：多轉。這些類型的執行機構是最常見和最可靠的。它們能夠快速操作一些最大的執行機構，它們由單相或三相電動機驅動，驅動水平齒輪和馬刺的組合。隨后，這些齒輪和齒輪驅動閥桿螺母，閥桿螺母與閥桿接合以打開或關閉閥桿。它們通常包括分離機構和手輪，以便在電源故障時進行手動操作。
3.手動執行機構：手動執行機構使用杠桿，輪子和/或齒輪以便于移動。手動執行機構與自動執行機構不同，因為自動執行機構具有外部電源，提供自動或遠程操作執行機構所需的力和運動。對于許多執行機構，手動操作不是一種選擇，因為應用程序包括遠程管道中的執行機構或由于操作所需的絕對力量。另外，對于位于有毒或惡劣環境中的執行機構，手動執行機構不是實用的解決方案，并且它們在需要立即關閉的安全預防措施的應用中不那么有用。
氣動和液壓執行機構一起描述并且操作類似。但是，它們在氣缸移動方式上略有不同。液壓執行機構使用來自泵的不可壓縮液體移動氣缸，而氣動執行機構使用加壓空氣移動氣缸。由于壓縮空氣消耗，氣動執行機構對于需要大缸徑的大型設備而言并不實用。
另一方面，與氣動和電動執行機構相比，液壓執行機構可以具有更高的單位成本。它們還傾向于泄漏流體，并且它們需要各種配套部件：包括電動機、泵、釋放閥、流體貯存器、熱交換器和降噪設備。
電動執行機構的功能：
所有電動執行機構必須執行多項功能，包括：
1.將執行機構關閉構件移動到適當的位置。閉合構件通常是塞子，圓盤或球，并且執行機構必須具有足夠的力以即使在困難或不期望的條件下也能移動它。此外，它必須配備必要的控制來指導它。
2.將執行機構關閉件固定到位。一旦處于所需位置，電動執行機構必須能夠將其固定到位。在一些應用中，例如節流應用，這需要堅固的彈簧或流體動力或機械剛度以將封閉構件牢固地保持在適當位置。
3.以足夠的扭矩安裝執行機構以滿足所需的關閉規范。某些類型的執行機構可能需要用于執行機構尺寸調整的特殊附件，以維持足夠的扭矩以保持關閉位置。
4.有失敗模式。如果發生系統故障，則需要發生故障模式。根據應用，故障模式可以是原樣，完全關閉或完全打開。
5.具有適當的旋轉值。一些執行機構需要一定量的旋轉，通常為90度或180度。多端口閥通常需要超過90度的旋轉，并且電動執行機構通常優選用于需要旋轉大于180度的應用，因為它們不受機械旋轉的限制。
提供正確的運行速度。可以通過控制電路元件調節執行機構的循環速度，但循環速度小于典型執行機構循環時間的一半需要仔細選擇執行機構。高循環速度可能需要特別準備的氣動執行機構，而不會有損壞執行機構部件的風險。
選擇電動執行機構的注意事項：
現在我們已經介紹了執行機構和電動執行機構的基本類型，以及電動執行機構必須執行的主要功能，在為您的應用選擇合適的執行機構時，需要考慮一些重要的考慮因素。需要考慮的因素有很多，從使用因素到尺寸，供應壓力要求，安全性和可靠性，成本考慮等等。
1.使用因素：
使用因素是選擇合適的電動執行機構時的重要考慮因素。這些因素包括：
①兼容性：有哪些電源？如上所述，電執行機構本質上需要電力來操作。如果沒有現成的電源，氣動或液壓電動執行機構是合理的選擇。氣動執行機構需要40到120 psi的空氣供應。可能難以獲得更高的壓力，并且較低的壓力將需要具有較大直徑的隔膜或活塞以便獲得必要的扭矩。電動執行機構需要110 VAC的電源，但電動執行機構可以購買其他尺寸的直流和交流電機。
②溫度范圍：氣動執行機構可在-20至70°C的溫度范圍內工作，或在某些情況下在-40至121°C的溫度范圍內工作合適的密封件，潤滑脂和軸承就位。電動執行機構的工作溫度范圍為-40至65°C。
③危險區域：氣動執行機構由于其防爆特性通常在危險或有毒環境中是首選，但如果缺少壓縮空氣或氣動執行機構不能滿足其他操作規范，則可以使用電動執行機構。在危險環境中使用的電動執行機構必須具有外殼，以防止爆炸。
2.尺寸和力量：
力是指執行機構的扭矩要求，意味著將執行機構從打開位置移動到關閉位置所需的力量。在滑動桿閥中，所需的力將是線性推拉力; 多轉或部分回轉閥需要旋轉力。確定所需的力量取決于許多因素，例如：最小和最大供應壓力、執行機構類型、失敗模式、執行機構扭矩。執行機構的尺寸和設計以及執行機構上的壓差也是考慮因素，以及閥桿填料摩擦，介質溫度以及執行機構和閥桿的機械特性。請注意，對于四分之一轉執行機構，無法準確計算執行機構的扭矩需求。相反，需要在各種壓差條件下對每個執行機構尺寸進行物理測量。
由于適當確定電動執行機構尺寸的復雜性，因此必須由經過技術培訓的專家確定執行機構的尺寸。僅選擇超大型執行機構也不是安全措施；超大的電動執行機構可能會損壞執行機構的閥桿（除非使用額外的組件，如安全閥），加上浪費。尺寸過小的執行機構根本無法按需操作執行機構，這在緊急關閉閥（ESDV）中尤為重要。
最小和最大供應壓力是最重要的尺寸因素。通常提供的常規壓力不應用于確定執行機構的尺寸。執行機構必須能夠產生足夠的扭矩，以便在最小供應壓力下操作執行機構，確保即使供應壓力處于最低點也能正常工作。還必須考慮最大壓力，因為執行機構必須能夠安全地處理最大潛在壓力。調節器和安全閥可用于執行機構尺寸過大或無法安全處理最大供應壓力的應用中。
3.速度：
所需的操作速度決定了執行機構的功率要求。電動執行機構具有減速電機，因此在不進行齒輪調整的情況下控制這些執行機構的速度是困難的。在某些情況下可以添加脈沖電路以允許更慢的操作。
對于電動執行機構，所需的運行速度決定了所需的電機功率。對于流體動力執行機構，除了方向控制閥的尺寸之外，所需的運行速度還決定了供應和排出管線的必要尺寸。
4.運動頻率：
操作頻率會影響機械驅動器的耐用性和控制器的穩健性。顯然，不經常運行的執行機構意味著機械部件和控制裝置的磨損更少。然而，其他執行機構，例如調節過程執行機構，在接近恒定或連續的基礎上運行，需要更耐用的執行機構和執行機構組件。
執行機構功能通常定義為每小時指定的啟動次數。根據ISA電動電動執行機構規范指南，標準換向接觸器的額定電流應至少為每小時60次。可選的固態可逆接觸器應電氣互鎖，可用于高速調節服務，額定每小時至少1200次啟動。
5.安全：
選擇電動執行機構時應始終考慮安全性，如果可能，應使用基于應用規范的最安全，最可靠的選項。但是，在某些情況下，由于減輕情況，不能使用理想的執行機構。如果必須使用與最理想的解決方案不同類型的執行機構，則通常可以添加其他組件以提高安全性并滿足法規要求。
大多數電動執行機構都沒有彈簧復位選項，但備用電池通常是這些執行機構可行的故障安全選項。或者，電動液壓執行機構可用于實現彈簧返回功能，僅需要電源。這是通過給液壓泵通電來完成的，該液壓泵對彈簧復位氣缸加壓，在發生電源故障時將執行機構驅動到原始位置。
6.成本：
上面討論的所有因素都會影響電動執行機構的成本。通常，所需的扭矩越大，操作所需的功率越大，執行機構越大且越昂貴。在為應用選擇合適的電動執行機構時，包括安全和理想操作所需的任何其他組件，可能意味著更高的前期成本，最終配置將受益于更高的可靠性和耐用性。編寫清晰明確的技術規范，勤勉地進行質量控制，確保充分的供應商資格，是為您的應用采購合適的執行機構的關鍵步驟。
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