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      電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一種控制閥，有許多選項(xiàng)可用于滿足工廠范圍和個(gè)人自動化要求。雖然概念簡單，包括帶有輸入、輸出和操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)，但實(shí)際上在選擇合適的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)需要考慮很多因素。并且由于電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)在執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(yīng)輕視這一決定。在本指南中，我們將討論電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型、功能以及選擇正確的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)的關(guān)鍵考慮因素。

電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型：

      正如有許多類型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一樣，有幾種特定類型的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。然而，根據(jù)所應(yīng)用的動力類型和所需的運(yùn)動類型，大多數(shù)屬于幾個(gè)常見類別：

      1.氣動和液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)（流體動力）：四分之一轉(zhuǎn)。這些類型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是通用的，可用于電力不易獲得的地方，也可用于優(yōu)先考慮簡單性和可靠性的應(yīng)用中。它們還具有廣泛的功能，從提供幾英寸扭矩的小型執(zhí)行機(jī)構(gòu)到最大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以提供一百萬英寸磅的扭矩或更多。大多數(shù)氣動和液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用氣缸連接一些機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)將氣缸中產(chǎn)生的線性運(yùn)動轉(zhuǎn)換為執(zhí)行機(jī)構(gòu)操作所需的四分之一圈運(yùn)動。添加相反的彈簧可以在緊急情況下實(shí)現(xiàn)正向關(guān)閉。

      2.電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)：多轉(zhuǎn)。這些類型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是最常見和最可靠的。它們能夠快速操作一些最大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它們由單相或三相電動機(jī)驅(qū)動，驅(qū)動水平齒輪和馬刺的組合。隨后，這些齒輪和齒輪驅(qū)動閥桿螺母，閥桿螺母與閥桿接合以打開或關(guān)閉閥桿。它們通常包括分離機(jī)構(gòu)和手輪，以便在電源故障時(shí)進(jìn)行手動操作。

      3.手動執(zhí)行機(jī)構(gòu)：手動執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用杠桿，輪子和/或齒輪以便于移動。手動執(zhí)行機(jī)構(gòu)與自動執(zhí)行機(jī)構(gòu)不同，因?yàn)樽詣訄?zhí)行機(jī)構(gòu)具有外部電源，提供自動或遠(yuǎn)程操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的力和運(yùn)動。對于許多執(zhí)行機(jī)構(gòu)，手動操作不是一種選擇，因?yàn)閼?yīng)用程序包括遠(yuǎn)程管道中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)或由于操作所需的絕對力量。另外，對于位于有毒或惡劣環(huán)境中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，手動執(zhí)行機(jī)構(gòu)不是實(shí)用的解決方案，并且它們在需要立即關(guān)閉的安全預(yù)防措施的應(yīng)用中不那么有用。

 

 

 

      氣動和液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(zhí)行機(jī)構(gòu)使用來自泵的不可壓縮液體移動氣缸，而氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用加壓空氣移動氣缸。由于壓縮空氣消耗，氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)對于需要大缸徑的大型設(shè)備而言并不實(shí)用。

      另一方面，與氣動和電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)相比，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(jī)、泵、釋放閥、流體貯存器、熱交換器和降噪設(shè)備。

電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能：

所有電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須執(zhí)行多項(xiàng)功能，包括：

      1.將執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)閉構(gòu)件移動到適當(dāng)?shù)奈恢?。閉合構(gòu)件通常是塞子，圓盤或球，并且執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(dǎo)它。

      2.將執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)閉件固定到位。一旦處于所需位置，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須能夠?qū)⑵涔潭ǖ轿弧Ｔ谝恍?yīng)用中，例如節(jié)流應(yīng)用，這需要堅(jiān)固的彈簧或流體動力或機(jī)械剛度以將封閉構(gòu)件牢固地保持在適當(dāng)位置。

      3.以足夠的扭矩安裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)以滿足所需的關(guān)閉規(guī)范。某些類型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能需要用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸調(diào)整的特殊附件，以維持足夠的扭矩以保持關(guān)閉位置。

      4.有失敗模式。如果發(fā)生系統(tǒng)故障，則需要發(fā)生故障模式。根據(jù)應(yīng)用，故障模式可以是原樣，完全關(guān)閉或完全打開。

      5.具有適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)值。一些執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要一定量的旋轉(zhuǎn)，通常為90度或180度。多端口閥通常需要超過90度的旋轉(zhuǎn)，并且電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常優(yōu)選用于需要旋轉(zhuǎn)大于180度的應(yīng)用，因?yàn)樗鼈儾皇軝C(jī)械旋轉(zhuǎn)的限制。

      提供正確的運(yùn)行速度?？梢酝ㄟ^控制電路元件調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的循環(huán)速度，但循環(huán)速度小于典型執(zhí)行機(jī)構(gòu)循環(huán)時(shí)間的一半需要仔細(xì)選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)。高循環(huán)速度可能需要特別準(zhǔn)備的氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而不會有損壞執(zhí)行機(jī)構(gòu)部件的風(fēng)險(xiǎn)。

選擇電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的注意事項(xiàng)：

      現(xiàn)在我們已經(jīng)介紹了執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基本類型，以及電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須執(zhí)行的主要功能，在為您的應(yīng)用選擇合適的執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，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(yīng)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(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)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(zhí)行機(jī)構(gòu)本質(zhì)上需要電力來操作。如果沒有現(xiàn)成的電源，氣動或液壓電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是合理的選擇。氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要40到120 psi的空氣供應(yīng)?？赡茈y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(zhí)行機(jī)構(gòu)需要110 VAC的電源，但電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以購買其他尺寸的直流和交流電機(jī)。

      ②溫度范圍：氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可在-20至70°C的溫度范圍內(nèi)工作，或在某些情況下在-40至121°C的溫度范圍內(nèi)工作合適的密封件，潤滑脂和軸承就位。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作溫度范圍為-40至65°C。

      ③危險(xiǎn)區(qū)域：氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)由于其防爆特性通常在危險(xiǎn)或有毒環(huán)境中是首選，但如果缺少壓縮空氣或氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能滿足其他操作規(guī)范，則可以使用電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在危險(xiǎn)環(huán)境中使用的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須具有外殼，以防止爆炸。

2.尺寸和力量：

      力是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)的扭矩要求，意味著將執(zhí)行機(jī)構(gòu)從打開位置移動到關(guān)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(zhuǎn)或部分回轉(zhuǎn)閥需要旋轉(zhuǎn)力。確定所需的力量取決于許多因素，例如：最小和最大供應(yīng)壓力、執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型、失敗模式、執(zhí)行機(jī)構(gòu)扭矩。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸和設(shè)計(jì)以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的壓差也是考慮因素，以及閥桿填料摩擦，介質(zhì)溫度以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥桿的機(jī)械特性。請注意，對于四分之一轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，無法準(zhǔn)確計(jì)算執(zhí)行機(jī)構(gòu)的扭矩需求。相反，需要在各種壓差條件下對每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸進(jìn)行物理測量。

 

 

 

      由于適當(dāng)確定電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸的復(fù)雜性，因此必須由經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn)的專家確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸。僅選擇超大型執(zhí)行機(jī)構(gòu)也不是安全措施；超大的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能會損壞執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥桿（除非使用額外的組件，如安全閥），加上浪費(fèi)。尺寸過小的執(zhí)行機(jī)構(gòu)根本無法按需操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這在緊急關(guān)閉閥（ESDV）中尤為重要。

      最小和最大供應(yīng)壓力是最重要的尺寸因素。通常提供的常規(guī)壓力不應(yīng)用于確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸。執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須能夠產(chǎn)生足夠的扭矩，以便在最小供應(yīng)壓力下操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，確保即使供應(yīng)壓力處于最低點(diǎn)也能正常工作。還必須考慮最大壓力，因?yàn)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)必須能夠安全地處理最大潛在壓力。調(diào)節(jié)器和安全閥可用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸過大或無法安全處理最大供應(yīng)壓力的應(yīng)用中。

3.速度：

      所需的操作速度決定了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功率要求。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有減速電機(jī)，因此在不進(jìn)行齒輪調(diào)整的情況下控制這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(zhí)行機(jī)構(gòu)，所需的運(yùn)行速度決定了所需的電機(jī)功率。對于流體動力執(zhí)行機(jī)構(gòu)，除了方向控制閥的尺寸之外，所需的運(yùn)行速度還決定了供應(yīng)和排出管線的必要尺寸。

4.運(yùn)動頻率：

      操作頻率會影響機(jī)械驅(qū)動器的耐用性和控制器的穩(wěn)健性。顯然，不經(jīng)常運(yùn)行的執(zhí)行機(jī)構(gòu)意味著機(jī)械部件和控制裝置的磨損更少。然而，其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)，例如調(diào)節(jié)過程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在接近恒定或連續(xù)的基礎(chǔ)上運(yùn)行，需要更耐用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件。

      執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能通常定義為每小時(shí)指定的啟動次數(shù)。根據(jù)ISA電動電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)規(guī)范指南，標(biāo)準(zhǔn)換向接觸器的額定電流應(yīng)至少為每小時(shí)60次。可選的固態(tài)可逆接觸器應(yīng)電氣互鎖，可用于高速調(diào)節(jié)服務(wù)，額定每小時(shí)至少1200次啟動。

 

 

 

5.安全：

      選擇電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)始終考慮安全性，如果可能，應(yīng)使用基于應(yīng)用規(guī)范的最安全，最可靠的選項(xiàng)。但是，在某些情況下，由于減輕情況，不能使用理想的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如果必須使用與最理想的解決方案不同類型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，則通?？梢蕴砑悠渌M件以提高安全性并滿足法規(guī)要求。

      大多數(shù)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)都沒有彈簧復(fù)位選項(xiàng)，但備用電池通常是這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)可行的故障安全選項(xiàng)?；蛘?，電動液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)可用于實(shí)現(xiàn)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(fù)位氣缸加壓，在發(fā)生電源故障時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)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(zhí)行機(jī)構(gòu)的成本。通常，所需的扭矩越大，操作所需的功率越大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)越大且越昂貴。在為應(yīng)用選擇合適的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，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(shù)規(guī)范，勤勉地進(jìn)行質(zhì)量控制，確保充分的供應(yīng)商資格，是為您的應(yīng)用采購合適的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵步驟。