关于阀门执行机构的设计选用论述

         控制阀常用的有气动、电动和液动执行机构。电动和液动执行机构比气动执行机构结构复杂、价格昂贵，下面主要论述气动薄膜和气动活塞两种执行机构的设计选用。

        气动薄膜式执行机构由膜片、压缩弹簧、托盘、推杆、支架、轴套和膜盖等部件组成，膜片呈盆形由丁腈橡胶和锦纶丝布制成。直行程的执行机构分为正作用和反作用两种，当信号压力增加时推杆向下作用的称为正作用执行机构；反之，则称为反作用执行机构。气动薄膜式执行机构由于装有平衡弹簧，气动信号压力使薄膜室产生的推力减去弹簧的反作用力才是气动薄膜执行机构的输出力。输出力F可由下式计算：

式中：F———输出力，N；p———信号压力，Pa；p0———弹簧启动压力，Pa；pr———弹簧范围，Pa；Ae———膜片有效面积，m2；l———阀门行程，cm；L———阀门全行程，cm；pF———有效输出压力，Pa。

        由于膜片能承受的压力较低，一般情况下最大膜室压力不超过250kPa，被弹簧抵消部分压力后，剩余的输出力就变得很小了。高差压、高静压或大尺寸的贴壁角阀选用的气动薄膜式执行机构，其膜片有效面积Ae必须足够得大，才能使执行机构有足够的输出力去克服作用在阀芯上的不平衡力。增大膜片的Ae也意味着阀门的执行机构的体积变得很大，但由于安装空间的限制，特别是对于那些安装在设备底部裙座内用于排放或冲洗的贴壁角阀，大尺寸的执行机构是没有办法被接受的。

        若要增加执行机构的输出力而又不增加其体积，另一种方式就是增加p。工厂的仪表气源压力通常是700kPa左右，气动薄膜式执行机构没有充分利用仪表气源的压力，而采用气动活塞式执行机构则可以解决这个问题。气动活塞式执行机构能输出较大的驱动力且有很快的驱动速度。单作用弹簧复位的气动活塞式执行机构（直行程）输出力F计算公式与气动薄膜式执行机构（直行程）相同，但气缸所能承受的压力要比薄膜大得多，较小的体积就可以产生很大的推力。双作用的气动活塞式执行机构，由于没有了弹簧的反作用力，可以在两个方向上都提供较大的推动力。但由于没有了弹簧复位功能，双作用两位式气动活塞式执行机构为实现气开、气关，需配置储气罐。气动活塞式执行机构可分为两位式和比例式。双作用两位式的执行机构通过两位五通的电磁阀对气路进行切换，将活塞由高压侧推向低压侧，带动推杆推动阀芯实现阀门的全开或全关。用于冲洗或泄料的贴壁角阀多选用这种执行机构。双作用两位式气动活塞式执行机构的气路如图1所示。双作用比例式的执行机构通过双作用式阀门定位器使推杆的行程跟随输入信号成比例的变化，从而带动阀芯移动，实现阀门开度的变化，用于调节的贴壁角阀多选用这种执行机构。双作用比例式气动活塞式执行机构的气路如图2所示。

   图1 双作用两位式气动活塞式执行机构的气路

图2 双作用比例式气动活塞式执行机构的气路

         贴壁角阀直接安装在设备壁或管道壁上，不能设置旁路，因而在设计选型时一般会在执行机构配置手轮，当阀门气路故障时，可采用手轮进行手动控制。为了降低阀门尺寸和操作方便，手轮多采用侧装。

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