传感器,执行器

执行器解释:执行器类型,应用选择,维护

在工业和其他应用中使用的执行器需要仔细分析对应用程序的正确执行器之前的要求。

由Gilbert Welsford Jr. 2021年8月6日,
提供:CFE媒体与技术,控制工程

学习目标

  • 了解工业执行器类型。
  • 考虑如何为应用程序选择正确的执行器。
  • 看看如何维护执行机构

工业执行器需要仔细分析应用程序要求,然后选择申请的正确执行器。

什么是执行器?

致动器是一种机械或机电装置,它将控制信号的能量转换为机械运动。简单地说,致动器是一种允许控制运动或定位的装置。

执行器需要一个控制信号和能量来源来实现机械运动。执行器使用能量源 - 例如电气,压缩空气或液压 - 以及可以是手动的控制信号,自动电子系统,固定机械系统,软件运行系统或机器人控制系统。

通过将燃料流量调节到燃气轮机,在工业设备中的操作阀和液压缸中,执行器服务于控制运动的一般目的,并且是若干工业阀控制应用中的关键部件。

什么是不同类型的执行器?执行器根据它们产生的运动类型和它们用于控制应用的动力类型和能量源的类型分类。

驱动器类型:基于运动

执行器可以创建两种主要类型的运动 - 线性和旋转。

  • 线性执行器线性阀门执行器用于将电动、气动和液压能量转换为推拉运动或线性运动。线性驱动器可以在设定的线性平面上创造向前和向后的运动。在食品和饮料加工厂中,大多数需要直线运动的设备都使用线性阀门来控制原材料和成品的流量。
  • 旋转执行器旋转驱动器作圆周运动。具有旋转部件的机器有一个旋转驱动器来完成在圆形平面上的旋转运动。旋转执行机构广泛应用于控制阀和球阀上。旋转驱动器可以在给定的方向上保持旋转,并且可以来回移动。旋转阀执行机构是石油和天然气工业中常用的执行机构。

如果一个机构需要在两个运动平面上操作,既需要顺时针和逆时针的旋转运动,也需要上下的线性运动,则线性和旋转执行机构可以一起使用。

六种类型的执行机构-能源来源

下面给出了根据能量来源分类的不同类型的执行器

气动执行器气动执行机构利用真空或加压气体作为气缸内的活塞来产生机械运动。

有单作用圆柱体,具有一个端口,其中加压气体在一个方向上进入。压缩空气迫使活塞在一个方向上移动,压缩安装在活塞上的弹簧。双作用滚筒在没有弹簧的情况下延伸和缩回,并且有两个端口,空气可以进出进出。

气动执行机构是首选,因为它们安全,通常快速,成本效益和可以产生大量压力变化的大量扭矩。由于电动动力驱动器供电的高压,这些阀门快速响应,并且是您需要停止并立即启动主控制的应用中的首选选择。

在许多其他用途中,气动执行器通常用于用于控制发电厂的冷却水流的阀门。

电动执行机构电动执行器需要电能使运动能够进行。由于电动执行器的动力来源很容易获得,因此被认为更节能、更清洁。

如果占空比极端变化,电动执行器的最大问题是它们可以过热。由于惯性导致的速度较慢也使其在某些应用中不太受欢迎。一些常用的应用是蝴蝶或球阀的开口和关闭。电动致动器进一步分为机电致动器和电液致动器。

机电致动器:这些致动器将电信号转换成旋转运动,线性运动或两者的组合。机电执行器准确,寿命更长,需要低维护。

电动液压执行器这些致动器电动电动,但是向液压蓄能器移动,这又提供了运动的力。使用这些执行器时,不需要单独的液压泵;这降低了成本,增强了可靠性和安全性。

液压执行器液压执行机构有一个气缸,或一个带有活塞的流体马达,使用液压动力来产生机械运动。根据应用,机械运动依次转换为线性、旋转或振荡运动。

液体几乎是不可压缩的;压力和温度引起的密度变化可忽略不计。因此,从液压执行器阀产生的扭矩量高,使其非常强大。有单作用的液压致动器阀,其在活塞的一侧施加压力,将其沿相反方向移动。反向运动需要一个弹簧。另一方面,双作用液压致动器在活塞的两侧施加压力,用于从两侧的运动。

使用液压致动器的一些应用是用于高压蒸汽轮机管道的主止动阀和控制阀。

磁性执行器磁性致动器利用磁效果来产生机械力,旋转或线性运动,连续或有限的运动。磁致电致动器在各种HVAC应用中被发现,以关闭或混合流体和蒸汽。

热致动器热致动器响应于温度变化,使用活塞和热敏材料产生线性运动。

热致动器广泛用于流体混合和转移的应用中,并且在安全关闭过程中,需要基于温度设定点打开或关闭阀门所需的阀门。

热阀执行器即使存在电源故障也可以起作用,并且由于它们不受短路而可靠且安全。

在工程师新产品数据库中,执行机构涵盖了多个类别。提供:CFE媒体与技术,控制工程

在工程师新产品数据库中,执行机构涵盖了多个类别。提供:CFE媒体与技术,控制工程

如何选择正确的执行器

每个执行器都具有独特的目的和能源要求。重要的是要了解每个执行器如何选择右阀门执行器。

看一下以下几点来选择正确的执行机构:

  • 电源:在选择正确的阀门执行器时,最重要的因素之一是可用的电源。对于有不间断加压气源的工业现场,气动执行器是最合适的选择。然而,如果没有压缩空气可用,您可以选择电动或液压型。
  • 需要运动:选择执行器时的另一个重要考虑因素是应用程序所需的运动。确定设备所需的运动范围 - 线性,旋转或两者的组合 - 并选择阀门的右致动器。
  • 精确:一些行业需要比其他行业更高的精度和可重复性。气动执行器是特定运动的优越选择。
  • 安全 - NEMA评级要求:选择阀门执行器时,安全应是另一个关键因素。重要的是要知道执行器将使用哪种类型的环境。您需要考虑NEMA评级要求,并遵循NEMA指南以提高安全性。

NEMA外壳等级解释

最普遍的NEMA评级是NEMA 4,4x和7。

  • NEMA 4外壳适用于室内或室外,为人员提供防止偶然接触的程度,是防水 - 防止污垢,雨,雨夹雪,雪,风吹尘埃,飞溅水和软管导向水和外部地层冰。
  • NEMA 4X外壳与NEMA 4相同,但提供了额外的防腐蚀保护水平。
  • NEMA 7外壳可用于具有具体危险条件的区域,并可承受由气体内部爆炸产生的压力,并满足爆炸,水静电和温度设计测试规范。

例如,在靠近水源的地方操作电动执行器,而没有保护套和其他安全措施,可能是危险的。

维护一个致动器

像其他工厂设备一样的致动阀门受到危险环境,磨损和撕裂。所有阀门执行器应接受预防性维护:

  • 增加阀门执行器的寿命。
  • 增加执行机构的可靠性。
  • 在发生并影响操作之前识别任何问题。
  • 降低维护成本。
  • 防止重大关机和停机时间。

维护执行器时需要考虑以下几点:

  • 外部检查您的执行器是否定期磨损。
  • 检查是否有泄漏和液压油位。如果发现执行器有松动或损坏的部件,请更换。
  • 通过分析自动图和输出计算来检查性能。

执行机构广泛应用于许多工业和其他应用。在选择合适的执行器应用用途之前,必须仔细分析要求。

吉尔伯特·威尔福德JR.是创始人valveman.。由Mark T. Hoske,Content Manager编辑,控制工程CFE媒体与技术mhoske@cfemedia.com

关键词:执行器,执行器选择

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吉尔伯特·威尔福德JR.
作者生物:Gilbert Welsford Jr.是ValveMan的创始人,也是第三代阀门企业家。他从很小的时候就开始学习阀门,并在2011年创建了在线阀门商店ValveMan.com,将自己的创业天赋带入了这个家族企业。吉尔伯特专注于继承他祖父的遗产,继承他父亲的遗产,继承他的遗产。