阀门的执行机构和选用方法
第五章 调节阀和执行机构
第五章执行器第一节概述一、执行器基础知识执行器是自动控制系统的终端部分，直接安装在工艺管道上，通过接受调节器发出的控制信号，改变阀门的开度或电机的转速来改变管道中的介质流量，从而把被调参数控制在所要求的范围内，从而达到生产过程自动化。
因此，执行器是自动控制系统中一个极为重要而又不可缺少的组成部门。
执行器按其能源形式可分为气动、电动和液动三大类。
气动执行器习惯称为气动薄膜调节阀，它以压缩空气为能源，具有机构简单、动作可靠、平稳、输出推力大、本质防爆、价格便宜、维修方便等独特的优点，因此被广泛应用在石油、化工、冶金、电力等工业部门中。
执行器常称调节阀，又称控制阀。
它由执行机构和调节机构（也称调节阀）两部分组成，其中，执行机构是调节阀的推动部分，它按控制信号的大小产生相应的推力，通过阀杆使调节阀阀芯产生相应产生相应的位移（或转角）。
调节机构是调节阀的调节部分，它与调节介质直接接触，在执行机构的推动下，改变阀芯与阀座间的流通面积，从而达到调节流量的目的。
二、气动执行器一个气动调节系统由气源及减压过滤系统、电/气转换器（电/气阀门定位器）、气动执行器（执行机构和调节机构）构成。
1．气动执行机构气动执行机构主要由膜盒、膜片、弹簧和阀杆等组成。
气动执行机构有薄膜式（有弹簧）及活塞式（无弹簧）两类，后者往往采用较高的气压范围，使用于需要推力较大的场合。
薄膜式执行机构的输入气压一般为20～100kPa；但也有40～200 kPa的，这时在调节器与执行机构之间应装设比例继动器或高气源阀门定位器，将调节器的输出气压提高。
执行机构是调节阀的推动装置，它根据控制信号压力的大小而产生相应的输出力来推动调节机构动作。
当压力信号p增大时，推杆向下动作的为正作用；推杆向上动作的为反作用，但其工作原理是相同的。
当压力信号进入薄膜气室时，橡胶膜片由于气体的作用而产生推力，使阀杆移动，压缩弹簧，直至弹簧的反作用与膜片上的作用力相平衡。
阀门配件(附件) 阀门配件种类
阀门配件(附件) 阀门配件种类阀门本身是由阀体和各种操作机构组成，其中又包含了很多的零部件和配件，包括操作方式不同又有手动、气动、电动等等。
不同的使用方式所装配的部件也是有分别的。
阀门配件主要有：1，气动执行机构：主要分为单作用和双作用，单作用是弹簧复位式结构，双作用是气开气关原理，调节型一般选用双作用气动执行器。
2，电动执行机构：常见的有直行程、角行程、精小型和防爆型，电动执行器的结构相对复杂、造价要高，但其性能稳定、启闭迅速、适合远距离控制系统。
3，液压执行机构：液压执行器是由液压能转换成机械能的一种装置，主要有直线式和旋转式两种。
其造价较高结构相对复杂，是工况特殊和要求高使用的产品，市场通用率较小。
4，气液联动执行机构：气液联动执行器把管线天然气或氮气作为动力，液压油作为传动介质驱动管线阀门的开启和关闭。
主要是用在天然气、液化气、氮气、气液罐、气体等中作为多功能驱动装置的。
5，电液联动执行机构：电液联动执行器由控制模块和动力模块两部分组成，智能可控电机接受控制模块的功能命令，控制动力模块，以线行或角位移输出大力距，气动控制对象，同时通过自身移位反馈，完成调节过程，实现各种功能控制。
6，手动执行机构：手动执行器是完善电流不稳定和气压不足时进行的手动控制，当气压和电流发生特殊情况无法控制或安装维修无电流和气压时，将手动反馈器开启，可快速进行手动控制。
阀门组成配件：手柄、手轮、蜗轮、阀体、阀芯、阀杆、阀盖、阀门消音器、毛坯、螺栓螺母、卡箍、弹簧、膜片、填料、盘根、O形圈、聚四氟乙烯制品垫片、法兰、非标准坚固件等。
定位器与附件：气动阀门定位器、电气阀门定位器、智能阀门定位器、电液伺服器、伺服放大器、电气转换器、过滤减压阀、阀位变送器、保位阀、电磁阀、限位开关、气动放大器、智能模块、电液伺服器、伺服放大器、报警器、防爆线圈、快速排气阀其他阀门配件：阀门试验机手柄手轮蜗轮阀体阀芯阀杆阀盖阀门消音器信号发生器毛坯模具螺栓螺母卡箍弹簧膜片填料盘根 O形圈流量汁聚四氟乙烯制品垫片法兰弯头快速接头伸缩器流量计过滤器非标准坚固件。
阀门选用规定
阀门选用规定阀门的形式和组成阀门类型、压力等级、阀体、阀芯、端部、特征列表螺栓材料要求内部螺栓(阀门内的湿螺栓) 应具有阀门内件的相同强度和腐蚀等级。
阀体和阀盖螺栓的选择应基于以下阀体材料:注1: GALV应提供plus Xylan Fluoropolymer含氟聚合物涂层，涂层应满足最高温度。
注2: 需要ASTM A194补充要求S3。
应根据ASME b1.1使用统一的英制螺纹。
齿轮操作机构要求在ASME (或API) 的额定压差条件下，基于长度为24英寸的阀杆上(用于计算扭矩的距离应为22英寸)，开启扭矩超过100磅力的所有手动操作阀门应配备齿轮操作机构。
一般情况齿轮操作机构配置如下。
Gear operator requirements此外，在操作条件下需要超过300英尺磅扭矩的蝶阀应配备齿轮操作器。
所有阀门的通用要求阀门填料材料闸阀和截止阀的阀门填料由两种类型的石墨环组成。
第一种类型是具有石墨涂层的交织编织石墨丝，95% 纯碳，无石棉，可漂白氯化物含量小于50ppm，具有适用于介质的腐蚀抑制剂。
第二种类型是无端点模成型柔性石墨，95% 纯碳，无石棉，可漂白氯化物含量小于50ppm，无粘合剂，无润滑剂或添加剂与腐蚀抑制剂，满足介质要求。
推荐的阀杆光洁度为32 RMS，填料函为125 RMS。
编织和柔性石墨环的装配方式如下：对于API 602阀门，在填料的顶部和底部有一个编织石墨环，两个柔性石墨环放置在编织石墨环之间。
对于API 600阀门，最低要求与API 602和606阀门相同，但要使用三个柔性石墨环。
当填料函允许更多的环时，则最多两个柔性石墨环和两个编织石墨环可以被添加到填料函的底部。
编织石墨环必须放置在填料函的底部。
额外的密封环应在石墨和编织石墨环的顶部安装到阀体。
弹性和热塑性材料应尽量减少弹性材料的使用。
热塑性材料，如聚四氟乙烯和PEEK (聚醚醚酮) 应尽可能代替弹性密封材料，特别是阀座和阀杆密封。
常用阀门和执行机构的原理
常用阀门和执行机构的原理阀门是一种用于控制流体的装置，广泛应用于各个工业领域。
而执行机构则是用于驱动阀门的装置，控制阀门的开启与关闭。
下面将详细介绍几种常用阀门以及其对应的执行机构的工作原理。
1.截止阀和手动执行机构截止阀是一种最常见的阀门，用于控制流体的开启和关闭。
它由阀体、阀盖、阀座、阀芯和手轮组成。
阀体和阀盖分别通过螺纹连接，中间夹有阀座，阀座上有一个圆柱形的阀芯，阀芯可以在阀座上实现上下运动。
手动执行机构则通过手轮转动，使得阀芯的运动方向发生改变，进而实现截止阀的开启和关闭。
当手轮转动时，阀芯下移，阀芯与阀座之间的间隙变大，流体可以通过阀体上的通道流过，实现截止阀的开启。
当手轮转动方向相反时，阀芯上移，阀芯与阀座之间的间隙变小，流体无法通过阀体上的通道流过，实现截止阀的关闭。
2.调节阀和气动执行机构调节阀是一种可以根据需要调节流量的阀门。
它由阀体、阀盖、阀芯和调节机构组成。
气动执行机构则是调节阀的一种常用执行机构。
调节阀的工作原理是通过调节阀芯的位置，改变阀体和阀芯之间的间隙大小，从而控制流体的流动量。
气动执行机构通过空气的压力来控制阀芯的运动。
当气压施加在执行机构的一个端口时，阀芯会被推向另一个方向，改变阀芯与阀体之间的间隙，进而控制流体的流动量。
3.蝶阀和液压执行机构蝶阀是一种通过旋转阀盘来控制流体流动的阀门。
它由阀体、阀盘和阀杆组成。
液压执行机构是一种常用于驱动蝶阀的执行机构。
蝶阀的工作原理是通过旋转阀盘来改变阀体通道的断面积，从而控制流体的流量。
液压执行机构通过液压油的压力来控制阀杆的运动，进而使阀盘旋转。
当液压油加压到执行机构的一端时，液压油的压力将阀杆推向另一个方向，进而使阀盘旋转。
因为阀盘是连接在阀杆上的，所以阀盘的旋转将导致阀体通道的断面积发生变化，从而控制流体的流量。
4.气动阀和电动执行机构气动阀是一种利用气动执行机构来实现开启和关闭的阀门。
电动执行机构则是利用电动装置来驱动阀门的一种执行机构。
电动阀门的选型方法过程以及注意事项 电动阀技术指标
电动阀门的选型方法过程以及注意事项电动阀技术指标电动阀门选型的方法：1、断定公称压力、不是用Pmax去套PN、而是由温度、压力、材质三个条件从表中找出相应的PN并充分于所选阀之PN值。
2、断定的阀型、电动阀门选型的方法：1、断定公称压力、不是用Pmax去套PN、而是由温度、压力、材质三个条件从表中找出相应的PN并充分于所选阀之PN值。
2、断定的阀型、其走漏量充分工艺要求。
3、断定的阀型、其作业压差应小于阀的答应压差、如不可、则须从特别角度考虑或另选它阀。
4、介质的温度在阀的作业温度范围内、环境温度符合要求。
5、依据介质的不干净情形考虑阀的防堵问题。
6、依据介质的化学功能考虑阀的耐腐蚀问题。
7、依据压差和含硬物介质、考虑阀的冲蚀及耐磨损问题。
8、归纳经济效果考虑的功能、价格比。
电动阀门选择过程：1、阀芯形状结构紧要依据所选择的流量特性和不平衡力等要素考虑。
2、耐磨损性当流体介质是含有高浓度磨损性颗粒的悬浮液时、阀的内部资料要坚固。
3、耐腐蚀性由于介质具有腐蚀性、尽量选择结构简略阀门。
4、介质的温度、压力当介质的温度、压力高且更改大时、应选用阀芯和阀座的资料受温度、压力变化小的阀门。
5、避开闪蒸和空化闪蒸和空化只发生在液体介质。
在实践生产过程中、闪蒸和空化会构成振荡和噪声、缩短阀门的运用寿命、因此在选择阀门时应避开阀门发生闪蒸和空化。
电动调整阀选型应当注意事项：1、供电类型2、操控类型（开关型、调理型）3、调整阀的操控信号、反应信号4、阀体的尺度、类型5、连接方式6、运用环境—专业分析仪器服务平台,试验室仪器设备交易网,仪器行业专业网络宣扬媒体。
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阀门通用技术要求
阀门通用技术要求1通用要求1.1本部分条款适用于招标辅机配套供货阀门的通用要求1.2投标方提供的阀门均应符合国标，或ANSlB16.34、ANSIB31.1以及ΛWWΛ标准。
阀门选用的压力、温度等级应符合相应的运行工况，符合系统设计要求及有关法规和标准要求。
阀门的设计应按ANSl标准压力一温度等级考虑，1.3强度试验：阀门强度试验的计量单位应符合规定，试验值应加大圆整到最近的O.IMPa的倍数值。
具体规定如下：1.3.1PN系列阀门，水压强度试验压力按公称压力的1.5倍；也可将工作压力转换成相对应的公称压力取1.5倍进行强度试验。
1.3.2CIaSS系列阀门，水压强度试验压力按温度为38℃时最大允许工作压力值的1.5倍。
1.3.3安全阀进口的水压强度试验压力应按设计压力的1.5倍，出口侧按出口法兰压力级别的1.5PN或在温度为38C最大允许工作压力的1.5倍。
整定压力应按JB/T9624或GB/T12243的规定，并调整到整定压力范围的下限值出厂。
1.4密封性试验：阀门密封性试验的计量单位应符合规定，试验值应加大圆整到最近的0.1MPa的倍数值。
具体规定如下：1.4.1PN系列阀门，水压密封试验和上密封试验时的压力按公称压力的1.1倍；也可将工作压力转换成相对应的公称压力取Ll倍进行密封试验；当介质温度超过425℃,可按工作压力的1.25倍进行阀门密封试验。
1.4.2ClaSS系列阀门，水压密封试验和上密封试验时的压力按温度为38℃时最大允许工作压力值的Ll倍进行密封试验。
1.4.3安全阀密封试验压力按90%整定压力或最低回座压力（取较小值）进行密封试验。
1.4.4PN系列蝶阀、止回阀的密封试验压力应按公称压力的L0倍；Claas系列蝶阀、止回阀的密封试验压力按温度为38C时最大允许工作压力值的LO倍或按设计压差的1.1倍进行密封试验。
1.4.5低压气密封试验压力按0.4MPa~0.7MPa进行试验。
阀门选用及工程设计要求
阀门选用及工程设计要求选用阀门时：1、减压阀，平衡阀等必须加旁通；2、全开全闭最好谁用球阀、闸阀；3、尽量少用截止阀；4、阀门的阻力计算应当引起注意；5、电动阀一定要选好的。
A．按介质通断性质选用阀门蝶阀蝶阀的蝶板安装于管道的直径方向。
在蝶阀阀体圆柱形通道内，圆盘形蝶板绕着轴线旋转，旋转角度为0°~90°之间，旋转到90°时，阀门则牌全开状态。
蝶阀结构简单、体积小、重量轻，只由少数几个零件组成。
而且只需旋转90°即可快速启闭，操作简单，同时该阀门具有良好的流体控制特性。
蝶阀处于完全开启位置时，蝶板厚度是介质流经阀体时唯一的阻力，因此通过该阀门所产生的压力降很小，故具有较好的流量控制特性。
蝶阀有弹密封和金属的密封两种密封型式。
弹性密封阀门，密封圈可以镶嵌在阀体上或附在蝶板周边。
采用金属密封的阀门一般比弹性密封的阀门寿命长，但很难做到完全密封。
金属密封能适应较高的工作温度，弹性密封则具有受温度限制的缺陷。
如果要求蝶阀作为流量控制使用，主要的是正确选择阀门的尺寸和类型。
蝶阀的结构原理尤其适合制作大口径阀门。
蝶阀不仅在石油、煤气、化工、水处理等一般工业上得到广泛应用，而且还应用于热电站的冷却水系统。
常用的蝶阀有对夹式蝶阀和法兰式蝶阀两种。
对夹式蝶阀是用双头螺栓将阀门连接在两管道法兰之间，法兰式蝶阀是阀门上带有法兰，用螺栓将阀门上两端法兰连接在管道法兰上。
阀门的强度性能是指阀门承受介质压力的能力。
阀门是承受内压的机械产品，因而必须具有足够的强度和刚度，以保证长期使用而不发生破裂或产生变形。
球阀球阀是由旋塞阀演变而来。
它具有相同的旋转90度提动作，不同的是旋塞体是球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。
球面和通道口的比例应该是这样的，即当球旋转90度时，在进、出口处应全部呈现球面，从而截断流动。
球阀只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。
完全平等的阀体内腔为介质提供了阻力很小、直通的流道。
气动执行机构、电动执行机构及执行器优缺点与选择方法
气动执行机构、电动执行机构及执行器优缺点与选择方法（一）、执行机构选择方法：1、执行机构选择的主要考虑因素：1.1可靠性；1.2经济性；1.3动作平稳、足够的输出力矩；1.4结构简单、维护方便。
2、电动执行机构与气动执行机构的选择比较：2.1气动执行机构简单可靠：老式电动执行机构可靠性差是它过去的一贯弱点，现电子式执行机构的发展彻底解决了这一问题，可以在5~10年内免维修，它的可靠性甚至超过了气动执行机构。
2.2驱动源：气动执行机构的最大不足就是需别设置气源站，增加了费用；电动阀的驱动源随地可取。
2.3价格方面：气动执行机构必须附加阀门定位器，再加上气源，其费用与电动阀不相上下（进口电气阀门定位器与进口电子式执行机构价格相当；国产定位器与国产电动执行器不相上下）。
2.4推力和刚度：两者相当。
2.5防火防爆：“气动执行机构+电气阀门定位器”略好于电动执行机构。
3、选择方法：3.1在可能的情况下，建议选用进口电子式执行机构配国产阀，以用于国产化场合、新建项目等。
3.2薄膜执行机构虽存在推力不够、刚度小、尺寸大的缺陷，但其结构简单，所以，目前仍是使用最多的执行机构。
3.3活塞执行机构选择注意方面：①、气动薄膜执行机构推力不够时，选用活塞执行机构来提高输出力；对大压差的调节阀（如中压蒸汽切断），当DN≥200时，甚至要选双层活塞执行机构；②、对普通调节阀，还可选用活塞执行机构去代替薄膜执行机构，使执行机构的尺寸大大减小，就此观点而言，气动活塞调节阀使用会更多；③、对角行程类调节阀，其角行程执行机构，典型的结构是双活塞齿轮齿条转动式。
值得强调的是，传统的“直行程活塞执行机构+角铁+曲柄连杆”方式。
（二）、电动和气动执行器的对比：1、抗过载能力和使用寿命：1.1电动执行器只能用于间断性操作，因此不适用于持续的闭环操作。
1.2而气动执行器具有抗过载能力且在其整个使用寿命中是免维护的。
1.3不需要换油也不需要其它润滑。
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阀门的执行机构以及选用
【摘要】一种能提供直线或旋转运动的驱动装置，它利用某种驱动能源并在某种控制信号作用下工作，这是对于执行机构最广泛的定义。
执行机构使用液体、气体、电力或其它能源并通过电机、气缸或其它装置将其转化成驱动作用，基本的执行机构用于把阀门驱动至全开或全关的位置。
用与控制阀的执行机构能够精确的使阀门走到任何位置。
因为越来越多的工厂采用了自动化控制，人工操作被机械或自动化设备所替代，人们要求执行机构能够起到控制系统与阀门机械运动之间的界面作用，更要求执行机构增强工作安全性能和环境保护性能。
在本文就阀门的执行机构及其选用做简单的介绍。
【关键词】阀门；执行机构；自动化；选用
前言：随着微电子技术的发展，执行机构变得更加复杂，早期的执行机构只不过是带有位置感应开关的马达齿轮传动装置。
如今的执行机构已经具备了更多先进的功能，它们不仅可以打开或关闭阀门而且可以检测阀门与执行机构的工作状态为预测性维护提供各种数据。
尽管大部分执行机构都是用于开关阀门，但是如今的执行机构的设计远远超出了简单的开关功能，它们包含了位置感应装置，力矩感应装置，电极保护装置等。
任何一种控制阀执行机构都是一种利用能源去驱动阀门的装置。
这种装置可能是人力操作的齿轮组，用它去开关阀门，
或者是一种具备复杂控制和测量装置的智能电子部件，用它可实现阀门的连续调节。
一、阀门的执行机构介绍
为了成功的实现过程自动化，最重要的是要确保阀门自身能够满足过程及管道内介质的特殊要求。
通常生产过程和工艺介质能够决定阀门的种类，阀芯的类型以及阀内件和阀门的结构和材料。
阀门选择好后接下来就要考虑自动化的要求，它们能够使用不同的驱动能源，能够操作各种类型的阀门。
1、首先一种是电动单回转式的执行机构，它与电动多回转执行机构类似但是存在最终输出的是1/4转即90度的运动的差别，这种单回转式执行机构相对来说比较紧凑，甚至可以安装到小尺寸的阀门上，且在运行过程中所需要的电源较小，可以利用电池来实现故障安全操作。
同时，新一代电动单回转式执行机构结合了大部分多回转执行机构的复杂功能，使用非侵入式用户友好的操作界面实现参数设定与诊断功能等。
2、在阀门的执行机构中，最常用、最可靠的执行机构类型便是电力驱动的多回转式执行机构。
这种执行机构运用原理是使用单相或三相电动机驱动齿轮或蜗轮蜗杆最后驱动阀杆螺母，利用阀杆螺母的转动使阀杆产生运动，最终控制阀门打开或关闭的效果。
在运用过程中为了保护阀门不受损坏，安装在在阀门行程的终点的限位开关会切断电机电源，同时当安全力矩被超过时，力矩感应装置也会切断电机电源，
位置开关用于指示阀门的开关状态。
因此，对于这种把所有部件都安装在一个小小的躯壳内的执行机构，在外壳的保护下有防水、防尘、防爆的优势。
3、在阀门的在执行机构运用中利用气动和液动单回转执行机构进行驱动的方式比较常用，这也称之为流体驱动单回转式执行机构。
这种类型执行机构很容易实现故障安全操作模式。
在运行过程中这是一种不需要电源就可以工作的形式，并且具有结构简单，性能可靠的别特点，非常适用于小尺寸阀门，拨叉具有较高效率。
4、另外，还存在一种名叫流体驱动多回转式或直线输出的执行机构，它是利用气动或液动的操作方式，结构相对来说更为简单，运作起来也比较可靠，经常用于直通阀和闸阀的操作，通常人们只有在无电源的时才会考虑使用液动或气动执行机构来进行电动多回转式执行机构。
二、阀门执行机构的选用
1、在阀门执行机构的选用中首先要考虑的是驱动能源的选用，一般电动执行机构可有多种电源类型供选择，最常用的基本上可以分为电源或是流体源。
例如，如果选择电源为驱动能源，对于大尺寸阀门一般选用三相电源，对于小尺寸阀门可选用单相电源。
有时也可选直流供电，此时可通过安装电池实现电源故障安全操作。
流体源种类比较多，如：压缩空气、氮气、天然气、液压流体等，因此，在选用流体源事要仔细根据电动执行机构的需要和周遭环境进行选择和使用。