三通球閥氣動(dòng)執(zhí)行器如何選型？

大家都知道三通球閥和普通球閥不一樣，它可以實(shí)現(xiàn)分流、混流、換向以及三通道的完全開(kāi)放。三通球閥的氣動(dòng)執(zhí)行器和普通球閥的氣動(dòng)執(zhí)行器也有很大的不同之處，特別是氣動(dòng)Y型三通球閥，其氣動(dòng)執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)角度在大于135度，如何才能正確選擇三通球閥的氣動(dòng)執(zhí)行器呢？

三通球閥氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作要求有兩個(gè)外部影響因素：一是信號(hào)，二是動(dòng)力源。

信號(hào)通常是120/240 VAC或12/24VDC的離散電壓，可以為電磁閥供電。如果使用定位器控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，信號(hào)通常是模擬(4~20 mA)或數(shù)字信號(hào)。電磁閥或數(shù)字定位器控制著執(zhí)行機(jī)構(gòu)汽缸的供氣和排氣，交替控制閥門的位置。電磁閥用來(lái)完成閥的開(kāi)、關(guān)位置的轉(zhuǎn)換。定位器也有同樣的功能，但主要用于調(diào)節(jié)控制功能，并能支持更先進(jìn)的應(yīng)用，如安全儀表系統(tǒng)中的部分行程測(cè)試。隨著數(shù)字式定位器成本的日益降低，其應(yīng)用在持續(xù)增長(zhǎng)。三通球閥氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的常用動(dòng)力源是約為60~100 psig的壓縮空氣。

每一種氣動(dòng)執(zhí)行器在切斷氣源后都會(huì)有一個(gè)故障位置。雙作用執(zhí)行器故障斷氣時(shí)(通氣開(kāi)、通氣關(guān))，三通球閥會(huì)停在最后的位置處。但如果管道流體壓力產(chǎn)生的動(dòng)力矩大于三通球閥的摩擦力矩時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)閥門旋轉(zhuǎn)。彈簧復(fù)位式執(zhí)行機(jī)構(gòu)在閥斷氣時(shí)閥門會(huì)恢復(fù)至初始位置。這樣的設(shè)計(jì)通常被選用于有故障安全要求的關(guān)鍵場(chǎng)合。

一旦三通球閥的扭矩要求確定后，即可正確地進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型。在選型前，確切的信息是必須的。客戶應(yīng)提供執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最低供氣壓力和動(dòng)作模式(如：雙動(dòng)式或彈簧復(fù)位式)。

如執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求彈簧復(fù)位式，故障模式(即：故障關(guān)或故障開(kāi))也必須加以確定。請(qǐng)遵循以下指導(dǎo)方針：

雙動(dòng)用操作：所選擇的執(zhí)行機(jī)構(gòu)在最小供氣壓力時(shí)的輸出扭矩應(yīng)大于計(jì)算所得的三通球閥扭矩。

彈簧復(fù)位操作，故障關(guān)：所選擇的執(zhí)行機(jī)構(gòu)在最小供氣壓力情況下彈簧行程末端時(shí)的輸出扭矩應(yīng)大于關(guān)閉三通球閥所需要的扭矩。

彈簧復(fù)位操作，故障開(kāi)：所選擇的執(zhí)行機(jī)構(gòu)在最小供氣壓力情況下氣動(dòng)行程末端時(shí)的扭矩輸出應(yīng)大于打開(kāi)閥門所需要的扭矩。

當(dāng)為三通球閥或擋板選擇齒輪齒條和撥叉式執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，工程師應(yīng)注意在三通球閥估計(jì)的操作扭矩與閥門的實(shí)際輸出扭矩間留出安全余量。在缺少終端用戶的指令下，如果需要添加一個(gè)安全系數(shù)來(lái)規(guī)定和修正三通球閥扭矩值時(shí)，可以遵循以下說(shuō)明：

安全系數(shù)應(yīng)加在閥門扭矩上，而不是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的扭矩上。

如果終端用戶有建議、或三通球閥目錄中的扭矩?cái)?shù)據(jù)指定“選型扭矩”或“執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型扭矩”，那么不再需要添加安全系數(shù)。

如果終端用戶沒(méi)有建議、或三通球閥目錄中的扭矩?cái)?shù)據(jù)指示“閥門扭矩”，那么需要在閥門扭矩上加上以下安全系數(shù)：a. “閥門扭矩”加10%，用于選擇作為雙動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。b.“閥門扭矩”加15%，用于選擇彈簧復(fù)位式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

在為安全關(guān)斷閥(SSOV)和緊急關(guān)斷閥(ESD)選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，通常有特殊的性能要求。如果三通球閥的動(dòng)作頻率低于每月一次，那么建議安全系數(shù)為計(jì)算所得的閥門扭矩乘以2。多數(shù)SSOV都有特定的關(guān)閉時(shí)限(一般很快)。如果客戶要求一個(gè)4″的自動(dòng)SSOV一秒鐘關(guān)閉，這也很正常。為了確保滿足該要求，執(zhí)行機(jī)構(gòu)制造商應(yīng)實(shí)施操作時(shí)間的計(jì)算。備有證明文件的計(jì)算通常被要求用來(lái)確認(rèn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型的一致性和恰當(dāng)性。

多數(shù)自動(dòng)化閥門規(guī)格書(上述四種)都會(huì)要求配備手動(dòng)操作裝置，為順應(yīng)這一要求，指定先進(jìn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制附件是非常重要的。為了確保安全和恰當(dāng)?shù)牟僮鳎瑲鈩?dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須配備氣動(dòng)鎖定和通氣(LOV)裝置。該LOV可以排空殘存在汽缸里、可能阻止活塞行進(jìn)并導(dǎo)致設(shè)備損壞的空氣。更重要的是，該裝置可以防止不當(dāng)操作，特別是遠(yuǎn)程操作中的不當(dāng)操作。

三通球閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇和購(gòu)買要求有具備資質(zhì)的人員進(jìn)行全程評(píng)估，且相關(guān)用戶及其合同支持方有責(zé)任建立一個(gè)定義明確的產(chǎn)品規(guī)范，工廠的性能和員工的安全也都建立在這個(gè)規(guī)范之上。