自动闸阀的线性（直行程）执行器

作者：Cooper Etheridge

翻译：Gordon

文章出处：http://valvemagazine.com/web-only/categories/technical-topics/10388-linear-actuators-for-automating-gate-valves.html

阀门行业的大多数专业人员已经熟悉使用线性执行器操作截止阀。但是，许多人可能没有意识到线性执行器也可以用于带有上升杆的闸阀。闸阀操作历来是使用多回转电动执行器实现自动化的，但是线性执行器在需要更快的冲程速度，更高的推力，更精确的定位或特定的故障安全位置的应用中可能是首选。

线性执行器

与产生圆周运动的常规电动机相比，线性执行器可以是产生直线运动的任何装置。线性执行器的主要优点是，许多应用需要线性运动，包括阀门和阻尼器。线性执行器最简单的设计是在气缸内移动的活塞，这种配置只有一个运动部件。詹姆斯·瓦特（James Watt）在1770年代制造了第一台实用的蒸汽机，该发动机需要将活塞紧密安装在气缸中。尽管用于操纵阀的线性执行器通常使用液压或气动动力源，但是现代线性执行器可以以多种方式提供动力。

线性液压执行器提供了对活塞运动的更精确控制，因为液体实际上是不可压缩的。液压油被泵入油缸，以向前推动活塞，然后将液压流体抽出以将其向后拉。活塞的位移仅沿其轴线发生，从而使运动线性化。液压汽车千斤顶是线性液压执行器的最常见示例之一，通常由液压泵控制。

气动线性执行器在原理上与液压执行器类似，不同之处在于它们由压缩空气而非液压油驱动。结果，由于空气是可压缩的，它们的运动不如液压执行器精确。因此，气动线性执行器通常不是移动重载的最佳选择。另外，由于空气压缩机的尺寸而使其难以运输，并且在运行时会产生大量噪声。就是说，气动执行器的主要优点是可以用压缩空气提供动力，这在许多工业环境中都很容易获得。

闸阀

闸阀通过将障碍物或闸门抬离流体路径而打开。浇口面通常为楔形，以增加抵靠密封表面的压力，尽管它们也可以是平行的。与其他设计相比，闸阀的最大优势在于，当闸门完全打开时，它几乎不会对流体流动产生阻力。此外，闸阀沿管道轴线的空间很小。闸阀的主要缺点是，随着闸门的移动，流路的大小会以非线性方式变化，因此流量与阀杆行程不一致。对于某些闸阀设计，当闸门部分打开时，流体流动还会引起振动。

闸阀的最常见应用是简单地完全打开和关闭管道，而不是调节流体流量。它们通常用于直径至少为2英寸的较大管道，因为它们的设计比其他类型的阀门更简单。但是，由于流体压力将闸门推向其导轨，闸门阀在高压下变得越来越难操作。大型闸阀可能需要旁通控制器以在闸阀本身运行之前降低闸板上的流体压力。

对于泄漏不太严重的应用，可以使用闸阀，而闸阀或阀座上通常没有安装密封圈，通常用于加热或下水道。

阀杆

带执行器的闸阀使用带螺纹的阀杆，通过围绕螺纹的驱动螺母将执行器连接到闸门，从而可以通过手轮或马达旋转螺母。取决于螺纹的一端，阀杆可分为上升型或非上升型。

上升型阀杆直接连接到闸门，允许它们随闸门升高和降低。这种设计为操作员提供了阀门位置的视觉指示。线性执行器使用的闸阀通常具有上升的阀杆。

非上升型阀杆固定在执行器上，并旋入闸门，使阀杆随执行器一起旋转。这种设计掩盖了闸门在阀门内的运动，因此它可以使用拧在阀杆上的指针来指示阀门的位置。无立杆主要用于垂直空间有限的应用中。

改造

将线性执行器安装到闸阀非常简单。它需要卸下手轮和驱动螺母，露出螺纹杆。然后必须安装一个联轴器，以将阀杆连接到执行器的活塞杆，使执行器可以上下移动阀杆。图1示出了手动闸阀；图2显示了安装在地下闸阀上的线性执行器。

规格

线性执行器提供推力而不是扭矩，这是气缸尺寸的直接函数，因为执行器的推力是液压流体或空气施加的压力与气缸表面积的乘积。因此，更高的要求推力会增加执行器的最小尺寸，而更高的供应压力会降低它。因此，执行器应使用现场可用的最高供应压力，以最大程度地降低成本，这主要是由气缸尺寸决定的。

确定线性执行器最小尺寸要求的最佳实践是使用实际运行条件下所需的推力。根据ANSI定义，从阀的最大压差额定值计算所需推力通常会导致推力高于实际需要，从而不必要地增加了执行器的成本。

总结

气动和液压线性执行器已经证明了其在阀门行业以外的许多应用中的适应性。其紧凑的外形非常适合紧凑的管道运行，其简单而坚固的设计使线性执行器在一定范围的工作条件下均可靠。线性执行器为带有立杆的闸阀提供了有效的自动化解决方案。

作者Cooper Etheridge 是Automation Technology, Inc.公司的CEO