如何根據(jù)閥門扭矩、控制精度與防爆要求選擇調(diào)節(jié)型執(zhí)行器？

　　在石油化工、電力、冶金、水處理等工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)型執(zhí)行器是驅(qū)動和控制閥門（如球閥、蝶閥、調(diào)節(jié)閥）的核心裝置。它接收來自控制系統(tǒng)（如DCS、PLC）的指令信號（如4-20mA），精確地調(diào)節(jié)閥門的開度，從而實(shí)現(xiàn)對流量、壓力、溫度等工藝參數(shù)的連續(xù)控制。選擇合適的調(diào)節(jié)型執(zhí)行器，對于確保閥門可靠運(yùn)行、滿足工藝控制要求至關(guān)重要。下面將重點(diǎn)圍繞閥門扭矩、控制精度和防爆要求這三個核心要素，為您提供詳細(xì)的選型指南。
 

　　一、核心選型要素一：閥門扭矩——執(zhí)行器輸出能力的基石

　　閥門扭矩是選擇執(zhí)行器時首先要考慮的因素，它決定了執(zhí)行器需要多大的輸出力（或力矩）來驅(qū)動閥門。

　　1、閥門扭矩的組成：?閥門操作所需的扭矩主要包括：

　　密封扭矩：?閥門關(guān)閉時，閥座與密封面之間的摩擦力產(chǎn)生的扭矩，是最大扭矩的主要組成部分。

　　填料摩擦力矩：?閥桿與填料之間的摩擦力。

　　流體動力矩：?流體流經(jīng)閥門時對閥板/閥芯產(chǎn)生的力。

　　啟閉件重力/慣性力矩：?對于大口徑或高壓差閥門，閥板/閥芯的重力和慣性力也會產(chǎn)生附加力矩。

　　2、執(zhí)行器選型原則：

　　安全系數(shù)：?執(zhí)行器的額定輸出扭矩必須大于閥門的最大操作扭矩，并留有一定的安全系數(shù)（通常為1.2-1.5倍）。安全系數(shù)過小，可能導(dǎo)致執(zhí)行器無法正常開關(guān)閥門或過載損壞；過大則會造成浪費(fèi)，且可能對閥門本身造成損傷。

　　扭矩特性匹配：?不同類型的閥門（如球閥、蝶閥、閘閥）其扭矩曲線（扭矩與開度的關(guān)系）不同。執(zhí)行器的輸出特性應(yīng)盡可能與閥門的扭矩特性相匹配。

　　數(shù)據(jù)獲取：?閥門扭矩?cái)?shù)據(jù)最好由閥門制造商提供。如果無法獲取，需根據(jù)閥門類型、口徑、壓力等級、密封形式等參數(shù)進(jìn)行估算。

　　二、核心選型要素二：控制精度——調(diào)節(jié)性能的關(guān)鍵指標(biāo)

　　對于調(diào)節(jié)型執(zhí)行器，控制精度是其核心價值所在，直接決定了工藝參數(shù)的控制質(zhì)量。

　　1、基本控制精度：?指執(zhí)行器將閥門定位到指令信號要求位置的準(zhǔn)確程度，通常用百分比（如±0.5%）、或死區(qū)（不靈敏區(qū)）來表示。高精度的執(zhí)行器能夠更精確地跟隨控制信號的變化。

　　分辨率：?指執(zhí)行器能夠識別和響應(yīng)的最小輸入信號變化量。高分辨率是實(shí)現(xiàn)高精度控制的基礎(chǔ)。

　　重復(fù)性：?指在相同條件下，執(zhí)行器多次定位到同一位置的一致性。

　　2、選型要點(diǎn)：

　　定位器類型：?執(zhí)行器的控制精度很大程度上取決于其配套的定位器。

　　模擬定位器：?精度相對較低，適用于控制要求不高的場合。

　　智能定位器（數(shù)字定位器）：?采用微處理器技術(shù)，具有高精度、高分辨率、良好的重復(fù)性，且支持多種控制特性（如線性、等百分比），是調(diào)節(jié)型執(zhí)行器的選擇。它還能提供閥位反饋、診斷信息等。

　　3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型：

　　電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)：?通常配合智能定位器，可以實(shí)現(xiàn)很高的控制精度（如±0.1%），且響應(yīng)速度快。

　　氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)：?配合氣動定位器或電氣閥門定位器，也能達(dá)到較高的控制精度，且具有本質(zhì)安全、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

　　三、核心選型要素三：防爆要求——安全運(yùn)行的保障

　　在石油、化工、天然氣等存在爆炸性氣體環(huán)境的場所，執(zhí)行器必須滿足相應(yīng)的防爆要求，以防止成為點(diǎn)火源。

　　1、防爆等級與標(biāo)準(zhǔn)：

　　國際標(biāo)準(zhǔn)：?如IECEx、ATEX。

　　國家標(biāo)準(zhǔn)：?如中國的GB3836系列標(biāo)準(zhǔn)。

　　防爆等級通常包括防爆類型（如隔爆型“d”、增安型“e”、本質(zhì)安全型“i”）、氣體組別（如IIA、IIB、IIC，IIC為高級別）和溫度組別（如T1-T6，T6為高級別，表示設(shè)備表面最高溫度≤85℃）。

　　2、選型要點(diǎn)：

　　確定危險區(qū)域：?根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，確定執(zhí)行器安裝區(qū)域?qū)儆谀膫€危險區(qū)域（如Zone0、Zone1、Zone2）。

　　選擇防爆類型：

　　隔爆型（Exd）：?將可能產(chǎn)生火花或高溫的部件封閉在隔爆外殼內(nèi)，即使內(nèi)部發(fā)生爆炸，也不會引燃外部環(huán)境。適用于Zone1區(qū)。

　　增安型（Exe）：?對電氣部件采取額外措施，使其在正常運(yùn)行條件下不會產(chǎn)生電弧、火花或高溫。適用于Zone1或Zone2區(qū)。

　　本質(zhì)安全型（Exi）：?通過限制電路的能量，使其在任何故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花或熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性氣體環(huán)境。適用于Zone0、Zone1區(qū)，通常用于儀表信號回路。

　　3、執(zhí)行器選型：

　　電動執(zhí)行器：?其電機(jī)、接線盒等部件必須符合相應(yīng)的防爆標(biāo)準(zhǔn)。通常采用隔爆型或增安型。

　　氣動執(zhí)行器：?氣動執(zhí)行器本身不產(chǎn)生電火花，具有天然的安全性。但其配套的電氣部件（如定位器、限位開關(guān)、電磁閥）必須滿足防爆要求。

　　四、綜合選型策略

　　在實(shí)際選型中，需要綜合考慮以上三個要素，并兼顧其他因素：

　　1、優(yōu)先級排序：?防爆要求是安全底線，必須首先滿足；閥門扭矩是能力基礎(chǔ)，必須足夠；控制精度是性能目標(biāo)，根據(jù)工藝需求選擇。

　　2、成本與效益平衡：?高精度、高防爆等級的執(zhí)行器成本更高。需在滿足工藝和安全要求的前提下，選擇性價比方案。

　　3、其他因素：

　　電源/氣源條件：?現(xiàn)場是否有穩(wěn)定的電源或氣源。

　　維護(hù)便利性：?執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)是否便于維護(hù)和故障診斷。

　　環(huán)境適應(yīng)性：?執(zhí)行器是否能適應(yīng)現(xiàn)場的溫度、濕度、腐蝕性環(huán)境等。

　　選擇調(diào)節(jié)型執(zhí)行器是一個系統(tǒng)工程，閥門扭矩決定了執(zhí)行器的“力氣”是否足夠，控制精度決定了執(zhí)行器的“大腦”是否聰明，防爆要求則決定了執(zhí)行器在危險環(huán)境中的“生存能力”。通過深入分析這三個核心要素，并結(jié)合具體的工藝條件、環(huán)境因素和成本預(yù)算，您將能夠選擇到可靠的調(diào)節(jié)型執(zhí)行器，為您的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)提供強(qiáng)有力的驅(qū)動和控制保障。建議在選型過程中，多與執(zhí)行器制造商的技術(shù)專家溝通，獲取專業(yè)的技術(shù)支持和建議。