工業(yè)過程設(shè)計(jì)和控制是復(fù)雜的事務(wù)。有許多物理限制和相互作用的變量會(huì)影響產(chǎn)量，效率，產(chǎn)品質(zhì)量，操作安全性和環(huán)境?？刂茐毫ψ兯推鲗?duì)所有人都至關(guān)重要。

 無論您的最終工藝目標(biāo)是什么，都需要在整個(gè)過程中的不同點(diǎn)控制流速。流量，溫度，壓力，油箱水平等過程變量需要嚴(yán)格控制，以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，同時(shí)保持操作安全性和可靠性。雖然控制閥是物理控制過程介質(zhì)的，但執(zhí)行器是操作的核心和大腦 - 根據(jù)工廠過程控制系統(tǒng)的“指令”機(jī)械定位閥門。

 壓力變送器不僅僅是一種插件，而是提供極為重要的過程控制。實(shí)際上，選擇正確的執(zhí)行器會(huì)在過程失敗和成功之間產(chǎn)生巨大差異。

 例如，考慮在將汽油和乙醇裝載到卡車上運(yùn)輸之前用于混合汽油和乙醇的執(zhí)行器的作用。目標(biāo)是控制乙醇與汽油的準(zhǔn)確比例，但汽油和乙醇的不同熱膨脹率 - 以及由于乙醇在水中的混溶性而將混合的混合物與水分離的需要 - 帶來了挑戰(zhàn)。由于這些原因，混合通常是在直接裝載到油罐車中時(shí)實(shí)時(shí)完成的，并且比率變化的空間很小。獲得所需的控制以避免昂貴的不合格混合物，從準(zhǔn)確，一致和可靠的壓力變送器驅(qū)動(dòng)開始。

 用于指定壓力變送器的設(shè)計(jì)考慮因素和需求評(píng)估
 指定執(zhí)行器需要注意幾個(gè)細(xì)節(jié)，所有這些都應(yīng)該盡可能早地在設(shè)計(jì)過程中考慮。設(shè)計(jì)工程師應(yīng)在需求評(píng)估期間解決以下問題，以幫助指導(dǎo)規(guī)范過程。


 電源可用性和成本： 運(yùn)行壓力變送器需要多少能量大多數(shù)工廠希望盡可能高效地運(yùn)行以節(jié)省資金并實(shí)現(xiàn)環(huán)境可持續(xù)性目標(biāo)。高壓電動(dòng)執(zhí)行器不僅消耗更多能量，而且運(yùn)行三相線路成本也很高。運(yùn)行和支持氣動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施的成本更高。一些較新的電動(dòng)執(zhí)行器可以在12伏電壓下運(yùn)行，使工廠能夠?qū)⑺鼈儼惭b在偏遠(yuǎn)地區(qū)，并將其從太陽能電池板或燃料電池中運(yùn)行。低功率要求也使備用電源經(jīng)濟(jì)。

 控制目標(biāo)： 您的流程對(duì)變化有多大的容忍度壓力變送器的精度和可重復(fù)性在這里起著關(guān)鍵作用。執(zhí)行器是否需要間歇或連續(xù)工作具有占空比限制的執(zhí)行器如果經(jīng)常啟動(dòng)和停止會(huì)過熱和跳閘，并且用于限制調(diào)制的死區(qū)可能太寬而無法提供足夠精確的分辨率來實(shí)現(xiàn)所需的控制。另一方面，能夠連續(xù)調(diào)制的致動(dòng)器可以響應(yīng)恒定的控制請(qǐng)求并提供更好的分辨率。

 環(huán)境安全條件： 是否存在爆炸性氣體或粉塵如果是，則執(zhí)行器選擇必須具有適當(dāng)?shù)募?jí)別和部門認(rèn)證。

 環(huán)境運(yùn)行條件： 預(yù)期的環(huán)境溫度范圍是多少執(zhí)行器是否在惡劣的極端天氣或外部淹沒？執(zhí)行機(jī)構(gòu)的外殼認(rèn)證和額定溫度范圍是否適合生產(chǎn)環(huán)境？并非所有執(zhí)行器都能在所有條件下運(yùn)行。

 閥門類型： 該過程是使用旋轉(zhuǎn)四分之一轉(zhuǎn)還是線性壓力變送器為應(yīng)用選擇最佳閥門類型本身就是一門科學(xué)，但是一旦為每種應(yīng)用做出選擇，就必須考慮適當(dāng)?shù)膱?zhí)行器類型。

 執(zhí)行器尺寸： 使用什么類型的壓力變送器以及需要多大的力來驅(qū)動(dòng)它們壓力變送器必須與閥門類型及其所需的扭矩或推力相匹配。尺寸過小的執(zhí)行器可能無法在所有條件下操作閥門，而尺寸過大的執(zhí)行器可能會(huì)損壞閥桿。在某些情況下，與運(yùn)行轉(zhuǎn)矩相比具有較高的安裝扭矩要求的蝶閥，使用較小的較低扭矩執(zhí)行器指定連桿連接而不是將較大的壓力變送器直接安裝到閥桿上可能是合適的。連桿可用于表征致動(dòng)器施加到閥門的扭矩曲線。所以，正確設(shè)計(jì)的連桿使得可以使用較小的致動(dòng)器，其尺寸適合于閥門所需的較低運(yùn)行扭矩，同時(shí)在閥座處產(chǎn)生更高的扭矩。優(yōu)點(diǎn)是更經(jīng)濟(jì)且空間/重量有效的致動(dòng)器。無論安裝方法如何，超大尺寸和尺寸過小的執(zhí)行器都會(huì)導(dǎo)致閥門控制不良。  在控制閥執(zhí)行器中尋找什么
 完成需求評(píng)估后，您將能夠更好地指定正確的壓力變送器以滿足工藝要求。

 執(zhí)行器的精度和重復(fù)超精細(xì)運(yùn)動(dòng)的能力至關(guān)重要。從某種意義上說，執(zhí)行器幾乎應(yīng)該對(duì)過程不可見。避免執(zhí)行器具有廣泛變化的死區(qū)時(shí)間或死區(qū)，這限制了對(duì)閥門位置進(jìn)行小的即時(shí)更改的能力。寬死區(qū)導(dǎo)致執(zhí)行器等待，直到反應(yīng)和重新定位閥門之前過程發(fā)生劇烈變化。相反，尋找一個(gè)在毫秒內(nèi)達(dá)到其全速和扭矩并且以毫秒為單位停止的執(zhí)行器，從而提供快速，可靠和精確的閥門操作。還要研究執(zhí)行器的可靠性跟蹤記錄：如果它每隔幾個(gè)月就會(huì)停止工作，那么生產(chǎn)可能會(huì)有很大的延遲。

 在評(píng)估執(zhí)行器選項(xiàng)時(shí)，工程師需要了解氣動(dòng)，壓力變送器設(shè)計(jì)的局限性。例如，氣動(dòng)執(zhí)行器易受粘/滑響應(yīng)，死時(shí)間過長，隨著時(shí)間的變化而性能不一致以及性能隨時(shí)間降低。它們還需要昂貴且不可靠的空氣系統(tǒng)，其可能凍結(jié)或被污染。

 液壓執(zhí)行器可以提供良好的控制性能，因?yàn)榕c為氣動(dòng)執(zhí)行器提供動(dòng)力的空氣不同，液壓油是不可壓縮的，因此消除了粘/滑和不一致的響應(yīng)。但是，它們更復(fù)雜，可能需要昂貴的維護(hù)。液壓油泄漏是另一個(gè)問題，可能造成過程和/或安全隱患。泄漏會(huì)使飲用水或食品加工等過程受到污染的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)用于爐子或鍋爐周圍的燃燒應(yīng)用時(shí)，它們也會(huì)引起火災(zāi)。

 基于蝸輪和感應(yīng)壓力變送器設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)電動(dòng)執(zhí)行器消除了氣動(dòng)和液壓缺點(diǎn)，但也存在其自身的問題。它們施加了占空比限制以防止過熱和電機(jī)損壞，使其適用于開關(guān)或過程控制應(yīng)用，但不適用于需要持續(xù)良好控制的場(chǎng)合。它們還犧牲了閥門定位，以實(shí)現(xiàn)更寬的執(zhí)行器死區(qū)，以避免調(diào)制并且不超過電機(jī)的負(fù)載限制。這個(gè)問題加上蝸輪引起的間隙和電機(jī)滑行，有助于限制循環(huán)，不一致和不良的閥門控制，以及高停機(jī)時(shí)間和維護(hù)。

 為實(shí)現(xiàn)精度，可重復(fù)性和可靠性的最佳組合，設(shè)計(jì)用于連續(xù)，精確和調(diào)制控制的壓力變送器通常是明智的選擇，并且它們非常適用于需要考慮過程控制性能的應(yīng)用。連續(xù)執(zhí)行型執(zhí)行器應(yīng)能夠在所有條件下始終如一地在完整執(zhí)行器行程的0.10％至0.15％范圍內(nèi)進(jìn)行位置變化，以避免由于最終控制元件的不良定位而導(dǎo)致的不一致。

 最可靠的壓力變送器使用同步永磁電機(jī)代替感應(yīng)電機(jī)，以避免電機(jī)燒壞。它們還使用高效的正齒輪傳動(dòng)裝置，以實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器輸出和閥門的精確，可重復(fù)定位。這些執(zhí)行器以低功耗工作，可以大幅降低運(yùn)營成本，同時(shí)提供更多種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的電源選擇。低抽取也減少了停電問題，因?yàn)樗梢愿唵蔚貫槭恢庙憫?yīng)提供備用電源，或者在停電時(shí)維持正常運(yùn)行。減少齒輪磨損可防止性能下降，提高可靠性并大大降低維護(hù)要求。

 先進(jìn)版本的連續(xù)工作調(diào)制執(zhí)行器設(shè)計(jì)具有可變速度功能，甚至更高的效率以及在低至12 VDC的直流電壓下運(yùn)行的能力，現(xiàn)已上市。這些新設(shè)計(jì)進(jìn)一步提高了靈活性，效率，性能和應(yīng)用適用性，同時(shí)保持了高可靠性和低維護(hù)優(yōu)勢(shì)。

 在選擇壓力變送器供應(yīng)商時(shí)，還要考慮產(chǎn)品性能以及供應(yīng)商的能力。他們是否有內(nèi)部工程師，他們將在從初始設(shè)計(jì)到安裝和安裝后支持的整個(gè)過程中與您合作？他們可以在下班后獲得支持嗎他們是否集中設(shè)計(jì)和制造，以便他們完全控制交貨日期和緊急要求他們是否完全測(cè)試每個(gè)執(zhí)行器的性能，還是僅進(jìn)行抽查他們可以支持傳統(tǒng)產(chǎn)品和多少年他們的產(chǎn)品保修期有多長，保修期是否延長到無限次啟動(dòng)/停止

 結(jié)論
 執(zhí)行器對(duì)過程質(zhì)量，生產(chǎn)率，安全性，能耗，設(shè)備壽命和環(huán)境有重大影響。正確的執(zhí)行器可以隨著時(shí)間的推移提供響應(yīng)性，緊密和穩(wěn)定的過程控制，幾乎不需要維護(hù)。無論負(fù)載和條件如何變化，它們都應(yīng)立即響應(yīng)調(diào)制控制器需求信號(hào)，并且不受任何限制。它們不應(yīng)受到粘滯/滑動(dòng)響應(yīng)，由于電機(jī)滑行或其他性能不一致等因素導(dǎo)致的過沖。

 由于這些原因，工藝工程師需要仔細(xì)考慮其執(zhí)行器選擇。在過程控制性能是一個(gè)因素的情況下，連續(xù)工作電動(dòng)執(zhí)行器能夠在不斷變化的工藝條件下隨時(shí)間精確，一致地控制。他們還應(yīng)該考慮執(zhí)行器制造商和供應(yīng)商，因?yàn)橹С质马?xiàng) - 今天，明天和幾年后。務(wù)必關(guān)注產(chǎn)品的性能，歷史以及對(duì)您的控制目標(biāo)至關(guān)重要的功能。所有執(zhí)行器都不是一樣的。