流程工业控制过程中快速驱动的作用

毋庸置疑，在石油和天然气开采或加工、石化产品制造、发电等工况条件严苛的应用中，执行机构（或任何其他组件）发生突如其来的故障将会造成无法承受的安全故障和停机带来的成本损失。例如，液化天然气（LNG）处理工厂即使只停工一小时，对该地区所造成的财政损失就高达100万美元。

控制系统中，没有什么比执行机构的可靠性更为重要了，因为它驱动或控制其他关键生产设备或系统。实际上，早在大约2000年以前，罗马人就将驱动系统用于输送水的阀门、管道和配件中。

在现代流程工业中，用于压缩机或汽轮机旁路的防喘振阀需拥有最佳性能，这样才能提供卓越的精度和可靠性，即使是在最严苛的极高温和极低温或腐蚀性流体等环境条件下。执行机构的作用是控制阀的性能，这些阀的尺寸有可能非常大，需要较大的力度来开启或关闭。

现在可选的驱动系统种类很宽泛，但不论何种应用，专业采购者都应谨慎，不能仅考虑价格因素。执行机构本身的故障不仅会在更换备件时造成停机，还会损坏阀门和风门档板，并带来成本损失。当然在远程区域对设备进行紧急维修时也会对成本产生影响。

近年来，越来越严苛的操作条件和压力对关键控制组件的要求也越来越高，旨在更迅速地响应启动或停止的操作要求，这反过来也要求驱动系统能够更快地响应。在最极端的应用中，这可能意味着1吨重的阀门需要在一秒钟内完成1米长的行程，同时能承受阀内流体压力产生的同一量级的推力。当考虑到这是利用弹性流体运动，如压缩空气来实现的，并保持无位置调整的1mm精度，就会明白为什么选择最恰当的执行机构至关重要了。

衡量速度应以空载时的数据为重要依据，因为速度会随着负荷的增加而减少。速度的减小与作用力的大小、以及初始速度有直接联系。

为了提供所需的额外速度，最近几年已经开发出了多项新技术和专利，包括电动数字定位器和流量放大器，它们仅是执行系统的一部分。流量放大器可提供巨大的流量和严密关断，无需大行程的阀门，也就是说仅需小的先导阀。

另一个例子是快速定位系统，对大多数应用工况而言，由于它具备较高的流量精度控制，无需放大器或快速泄放阀。

这些系统的关键是它们集速度和精度于一体。反应速度快但不精确的执行机构不仅没用，还具有潜在危险。

同样，精确高但达不到所需速度的执行机构将无法满足最严苛的应用工况。

快速驱动系统拥有不同类型和精密度。在这些规格中，有些应用需要简单的开关型执行机构，而有些可能需要在两秒钟内打开自动防故障装置（4.5bar压力下的执行机构推力达127.093 N）。液化天然气应用中通常会遇到最复杂的工况。

根据不同的应用、操作条件和温度，以及介质的腐蚀性，可采用不同材质的快速执行机构和附件。

快速驱动领域的最新进展包括用于控制球阀和蝶阀等旋转阀的角行程执行器。这些产品专为重型负载的应用开发，与此同时，其产品线也应不断扩大的市场需求而扩展。

对安全的需求是快速驱动领域不断创新的主要驱动因素，特别是为满足安全完整性等级要求（SIL），这些要求包括用于定位器更精确的控制算法以及诊断能力，发展至今，它还能将关键的过程信息直接反馈至控制室。

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Mattia Tami，IMI关键流体技术