如何根据阀门扭矩、控制精度与防爆要求选择调节型执行器？

　　在石油化工、电力、冶金、水处理等工业自动化控制系统中，调节型执行器是驱动和控制阀门（如球阀、蝶阀、调节阀）的核心装置。它接收来自控制系统（如DCS、PLC）的指令信号（如4-20mA），精确地调节阀门的开度，从而实现对流量、压力、温度等工艺参数的连续控制。选择合适的调节型执行器，对于确保阀门可靠运行、满足工艺控制要求至关重要。下面将重点围绕阀门扭矩、控制精度和防爆要求这三个核心要素，为您提供详细的选型指南。
 

　　一、核心选型要素一：阀门扭矩——执行器输出能力的基石

　　阀门扭矩是选择执行器时首先要考虑的因素，它决定了执行器需要多大的输出力（或力矩）来驱动阀门。

　　1、阀门扭矩的组成：​阀门操作所需的扭矩主要包括：

　　密封扭矩：​阀门关闭时，阀座与密封面之间的摩擦力产生的扭矩，是最大扭矩的主要组成部分。

　　填料摩擦力矩：​阀杆与填料之间的摩擦力。

　　流体动力矩：​流体流经阀门时对阀板/阀芯产生的力。

　　启闭件重力/惯性力矩：​对于大口径或高压差阀门，阀板/阀芯的重力和惯性力也会产生附加力矩。

　　2、执行器选型原则：

　　安全系数：​执行器的额定输出扭矩必须大于阀门的最大操作扭矩，并留有一定的安全系数（通常为1.2-1.5倍）。安全系数过小，可能导致执行器无法正常开关阀门或过载损坏；过大则会造成浪费，且可能对阀门本身造成损伤。

　　扭矩特性匹配：​不同类型的阀门（如球阀、蝶阀、闸阀）其扭矩曲线（扭矩与开度的关系）不同。执行器的输出特性应尽可能与阀门的扭矩特性相匹配。

　　数据获取：​阀门扭矩数据最好由阀门制造商提供。如果无法获取，需根据阀门类型、口径、压力等级、密封形式等参数进行估算。

　　二、核心选型要素二：控制精度——调节性能的关键指标

　　对于调节型执行器，控制精度是其核心价值所在，直接决定了工艺参数的控制质量。

　　1、基本控制精度：​指执行器将阀门定位到指令信号要求位置的准确程度，通常用百分比（如±0.5%）、或死区（不灵敏区）来表示。高精度的执行器能够更精确地跟随控制信号的变化。

　　分辨率：​指执行器能够识别和响应的最小输入信号变化量。高分辨率是实现高精度控制的基础。

　　重复性：​指在相同条件下，执行器多次定位到同一位置的一致性。

　　2、选型要点：

　　定位器类型：​执行器的控制精度很大程度上取决于其配套的定位器。

　　模拟定位器：​精度相对较低，适用于控制要求不高的场合。

　　智能定位器（数字定位器）：​采用微处理器技术，具有高精度、高分辨率、良好的重复性，且支持多种控制特性（如线性、等百分比），是调节型执行器的选择。它还能提供阀位反馈、诊断信息等。

　　3、执行机构类型：

　　电动执行机构：​通常配合智能定位器，可以实现很高的控制精度（如±0.1%），且响应速度快。

　　气动执行机构：​配合气动定位器或电气阀门定位器，也能达到较高的控制精度，且具有本质安全、结构简单、维护方便等优点。

　　三、核心选型要素三：防爆要求——安全运行的保障

　　在石油、化工、天然气等存在爆炸性气体环境的场所，执行器必须满足相应的防爆要求，以防止成为点火源。

　　1、防爆等级与标准：

　　国际标准：​如IECEx、ATEX。

　　国家标准：​如中国的GB3836系列标准。

　　防爆等级通常包括防爆类型（如隔爆型“d”、增安型“e”、本质安全型“i”）、气体组别（如IIA、IIB、IIC，IIC为高级别）和温度组别（如T1-T6，T6为高级别，表示设备表面最高温度≤85℃）。

　　2、选型要点：

　　确定危险区域：​根据现场环境，确定执行器安装区域属于哪个危险区域（如Zone0、Zone1、Zone2）。

　　选择防爆类型：

　　隔爆型（Exd）：​将可能产生火花或高温的部件封闭在隔爆外壳内，即使内部发生爆炸，也不会引燃外部环境。适用于Zone1区。

　　增安型（Exe）：​对电气部件采取额外措施，使其在正常运行条件下不会产生电弧、火花或高温。适用于Zone1或Zone2区。

　　本质安全型（Exi）：​通过限制电路的能量，使其在任何故障状态下产生的电火花或热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境。适用于Zone0、Zone1区，通常用于仪表信号回路。

　　3、执行器选型：

　　电动执行器：​其电机、接线盒等部件必须符合相应的防爆标准。通常采用隔爆型或增安型。

　　气动执行器：​气动执行器本身不产生电火花，具有天然的安全性。但其配套的电气部件（如定位器、限位开关、电磁阀）必须满足防爆要求。

　　四、综合选型策略

　　在实际选型中，需要综合考虑以上三个要素，并兼顾其他因素：

　　1、优先级排序：​防爆要求是安全底线，必须首先满足；阀门扭矩是能力基础，必须足够；控制精度是性能目标，根据工艺需求选择。

　　2、成本与效益平衡：​高精度、高防爆等级的执行器成本更高。需在满足工艺和安全要求的前提下，选择性价比方案。

　　3、其他因素：

　　电源/气源条件：​现场是否有稳定的电源或气源。

　　维护便利性：​执行器的结构是否便于维护和故障诊断。

　　环境适应性：​执行器是否能适应现场的温度、湿度、腐蚀性环境等。

　　选择调节型执行器是一个系统工程，阀门扭矩决定了执行器的“力气”是否足够，控制精度决定了执行器的“大脑”是否聪明，防爆要求则决定了执行器在危险环境中的“生存能力”。通过深入分析这三个核心要素，并结合具体的工艺条件、环境因素和成本预算，您将能够选择到可靠的调节型执行器，为您的工业自动化控制系统提供强有力的驱动和控制保障。建议在选型过程中，多与执行器制造商的技术专家沟通，获取专业的技术支持和建议。