气动执行器在工业阀门控制中应用广泛,它依靠压缩空气推动活塞或者拨叉机构,把气压转化为旋转力矩,驱动阀杆转动。与电动执行器相比,气动执行器在防爆、响应速度和高频操作方面有一定特点,因此在石化、天然气和粉尘环境中用得比较多。不过气动执行器的工作表现,很大程度上取决于气源的质量和处理方式。
压缩空气从空压站送到用气点,中间要经过干燥、过滤和减压。空气中的水分若未充分去除,会在管路低点和执行器内部积聚。冬季或者环境温度较低时,水分可能结冰,堵塞气路或者卡住活塞。空气中的油分和粉尘若进入执行器,会加速密封件磨损和活塞杆划伤。因此,气源处理三联件通常包括过滤器、减压阀和油雾器,根据执行器要求决定是否加油。过滤器的滤芯应定期清洗或者更换,减压阀的压力设定应与执行器的额定气压匹配。
气源压力不足是气动执行器动作异常的常见原因。管道压降过大、用气点距离空压站过远、同时用气设备过多,都可能导致执行器入口压力低于设定值。压力不足时,执行器输出力矩下降,阀门可能无法全关或者全开。若阀门在关闭过程中卡住,执行器可能在未到达限位前就停止动作,控制系统收到错误的位置反馈。因此,在气源管路设计时,应计算最不利点的压力,必要时增设储气罐或者加大管径。
气动执行器的动作速度可以通过排气节流阀进行调节。开关速度过快,阀门可能产生水锤或者冲击,密封面容易受损;速度过慢,则响应不及时,影响工艺控制。调节时应结合阀门的行程和介质特性,从小到大逐渐调整,找到合适的开闭时间。对于大口径阀门,还应注意执行器在动作过程中的扭矩变化,避免在中间位置因负载增大而停滞。
维护方面,气动执行器的密封件和活塞是易损件。长期使用后,O形圈或者唇形密封可能老化、磨损,导致内漏。内漏会使执行器输出力矩下降,动作变得迟缓或者不到位。发现内漏时,应拆解执行器,检查缸筒内壁有无划伤,活塞和端盖的密封件是否损坏。更换密封件时应选用与原设计材质和尺寸一致的产品,并注意安装方向。复装后应进行气密性试验,确认无泄漏后再投入使用。
在寒冷地区使用的气动执行器,气源管路的伴热和保温不可忽视。若气源含水,低温下容易在管路或者执行器内部结冰。可以在气源处理装置后加装干燥器,或者在管路低点设置排水阀,定期排放积水。执行器本身若安装在室外,宜加装防护罩,减少雨雪直接侵入。
气动执行器在阀门控制中的表现,和气源质量、管路设计和维护水平都有关系。气源处理做到位,压力稳定,动作速度调节合理,执行器在系统中就能可靠地驱动阀门。
