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

 

 

 

    機制類型：

    在大多數(shù)應(yīng)用中，流體動力致動器的力輸出受系統(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。

 

    典型的電動執(zhí)行機構(gòu)具有內(nèi)部扭矩限制機構(gòu)。這是為了確保足夠的力來安裝閥門，防止過大的力量，這可能會使座椅磨損或?qū)е麻y門堵塞。

 

    對于具有蝸輪和齒輪的致動器，蝸桿軸與蝸輪的軸向力反作用力與致動器的輸出扭矩成正比。蝸桿軸與彈簧的力成比例地移動?；蛘?，一些裝置使用電子壓力傳感器來測量蝸桿軸上的力反作用力。

 

    電動機電流測量或電動機速度也表示產(chǎn)生的扭矩水平。

 

    一旦達(dá)到預(yù)定的力或扭矩極限，扭矩傳感器就會跳閘，并且動力被切斷到電動機?？梢哉{(diào)節(jié)預(yù)定的力，使得一種尺寸的致動器可以用在不同的閥門或應(yīng)用上。

 

    位置感知：

    位置感應(yīng)有兩個重要原因：

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

    允許閥門正確就位。

 

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

 

圖：帶電磁閥位置感應(yīng)的流體動力方向控制閥（金色）

 

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

 

    為了確保這些“位置安置”閥門正確就位，執(zhí)行機構(gòu)必須移動到正確的位置并停止。實現(xiàn)此目的的一種方法是在致動器中具有機械止動件。這通常在用于四分之一轉(zhuǎn)閥的電動或流體動力致動器上提供，但仍需要位置感測作為指示器。這種傳感通常是通過從部分回轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)輸出軸直接驅(qū)動到切換跳閘機構(gòu)（例如凸輪或杠桿）來實現(xiàn)的。此外，可以從同一軸驅(qū)動電位計或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)行機構(gòu)必須始終知道它相對于閥門位置的位置。因此，在位置閥的多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)中必須使用位置測量系統(tǒng)。經(jīng)常使用從致動器的輸出驅(qū)動的機構(gòu)。

 

    多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)需要通用的計數(shù)機構(gòu)，以適應(yīng)不同閥門所需的各種輸出轉(zhuǎn)向。

 

    一些機制使用類似于里程表但是雙向的齒輪旋轉(zhuǎn)計數(shù)器機構(gòu)來計算致動器的輸出轉(zhuǎn)數(shù)。另一種方法使用旋轉(zhuǎn)螺紋軸，螺母與致動器輸出轉(zhuǎn)動成比例地行進(jìn)。兩種類型的機械驅(qū)動機構(gòu)都具有可容納的有限數(shù)量的輸出轉(zhuǎn)彎。

 

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

 

 

圖：用于三相電機的電動機可逆啟動器

 

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

 

    絕對編碼器工作方式不同。它不需要在移動時通電，因為每個位置都有一個可以隨時讀取的唯一簽名。它不依賴于增量計數(shù)來維持位置參考。

 

    位置傳感機構(gòu)用于在位置閥上的閥行程末端使電機功率跳閘。

 

    方向控制：

    所有類型的執(zhí)行機構(gòu)都需要某種方向控制來在打開或關(guān)閉方向上移動閥門。對于電動執(zhí)行機構(gòu)，這通常采用電動機起動器的形式。對于流體動力致動器，使用方向控制閥。

 

    在兩種情況下，外部控制信號用于激勵電動機起動器的線圈或方向控制閥的電磁線圈。

 

    控制線將控制室連接到這些方向控制，通常為110VAC或24VDC。

 

    對于電動執(zhí)行機構(gòu)，重要的決定是如何控制電動機。兩種類型的電機控制布局是：

    一個單獨的電機控制中心（MCC），包含與閥門分開的一個中心位置的執(zhí)行器的電機啟動器。當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)位于惡劣環(huán)境中時，通常使用此配置。

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

    單獨的MCC最有可能來自電力行業(yè)，其中電動機起動器通常組合在一起?？刂凭€從控制室運行到MCC，帶有來自閥門執(zhí)行器位置指示和扭矩感應(yīng)開關(guān)的反饋線。電纜從MCC運行到各個執(zhí)行器。

 

    用于執(zhí)行機構(gòu)控制的MCC布局的優(yōu)點包括：

    電機啟動器均位于一個區(qū)域內(nèi)，便于維護(hù)。

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

    致動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)點包括：

    扭矩和限位開關(guān)可以連接在執(zhí)行器上，使設(shè)備可以自成一體并經(jīng)過工廠測試。

    需要較少的現(xiàn)場布線。

    自動相位校正可以包含在控制中。

    可以采用數(shù)字現(xiàn)場總線鏈路來減少多個控制和指示線，并且還帶回診斷信息。

    MCC布局是20世紀(jì)發(fā)電廠設(shè)計的全球標(biāo)準(zhǔn)，并且仍然可以在德國設(shè)計的水處理設(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)電動執(zhí)行機構(gòu)制造商都有產(chǎn)品設(shè)計以適應(yīng)任何配置。

 

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