选择直动式执行器还是反向作用执行器？避免错误。

过程控制在很大程度上依赖于可靠的自动化，因为控制信号需要通过控制阀及其执行机构转化为运动。选择合适的执行机构决定了安全等级、运行效率和较长的使用寿命，有助于延长阀门的整体使用寿命，而错误的选择则会导致代价高昂的问题和安全风险，可能导致产品损失或危及生产安全。本选择指南为您提供了在直动式阀门和反动式阀门之间进行选择的基本信息，同时还向您展示了如何防止典型错误，以确保可靠的阀门系统。

了解执行器动作类型

每个执行器对输入控制信号修改的机械反应源自其预先确定的 "动作类型"。系统的 "大脑 "利用输入信号向执行器发出执行任务的指令。动作类型决定了执行器如何通过其内部的 "肌肉 "组件将指令转化为物理动作。

动作类型这一基本概念贯穿于包括气动、液压和电动在内的所有三个主要过程控制执行器类别。尽管动力源和内部组件各不相同，但输入信号变化与所产生的物理运动之间的基本联系是选择合适设备时的关键分类因素。

直接作用执行器

直动式（DA）执行器通过控制信号与输出运动之间的直接关系实现功能。当控制信号在指定的操作范围内上升时，执行器的输出（可以是阀杆位置或旋转角度）会呈直接比例增长。

典型的气动 DA 执行器在膜片或活塞上的气压升高时，会在回位弹簧和工艺负载的作用下将阀杆推得更远。当连接到阀杆操作阀时，阀门会打开得更大。电动 DA 执行器中增加的电信号（4-20mA 电流）会转化为电子指令，驱动阀门向最大行程位置（0% 至 100% 打开）移动。

反向作用执行机构

反向作用（RA）执行器的功能与输入信号增加导致输出动作按比例减少的关系有关。在整个工作范围内，执行器的输出动作会随着控制信号的增加而按比例减少。

标准气动 RA 执行器的内部设计元件将弹簧与气室相连，这样上升的气压会迫使执行器阀杆向与阀门开启相反的方向移动。由于气压升高，当阀杆向指定方向移动时，与这种结构连接的阀门将关闭得更紧。电气输入信号的增加会触发电动 RA 执行器，使其理解阀门向低行程位置（从 100% 打开到 0% 关闭）移动的指令。

直接作用执行器与反向作用执行器：它们有哪些区别？

这两种执行器的作用原理大不相同，但故障模式却截然不同。要在应用中取得成功，就必须充分认识到这些区别。 主要区别在于信号解释方法和控制信号或电源失效时的默认行为。

这两款设备的基本差异见下图：

特点	直接表演（DA）	反向作用 (RA)
输入信号与操作	信号 ↑ → 行动 ↑	信号 ↑ → 行动 ↓
典型气动响应	增加气压 → 更加开放/延伸	气压升高 → 更加闭合/收缩
常见故障保护结果（气动弹簧复位）	与普通弹簧回复设计和阀门动作配合使用时，通常会产生故障关闭 (FC) 效果	与普通弹簧回位设计和阀门动作配合使用时，通常会导致故障开启 (FO)
示例（阀门）	信号增加 → 阀门打开	信号增加 → 阀门关闭
输入/输出曲线（简化版）	正斜率	负斜率

该表展示了标准气动故障安全操作（FC 用于 DA，FO 用于 RA），但电动和液压执行器故障安全不需要 DA/RA 逻辑。故障安全机制取决于弹簧、备用件和配置等设计元素，以实现 FC、FO 或 Fail-Last 操作，而不受正常信号操作的影响。即使故障安全结果由气动逻辑决定，正常控制期间的信号-动作关系仍由 DA/RA 确定。

如何根据需求选择合适的推杆

要选择合适的执行器，就必须对应用服务要求和市场上的可选方案进行系统评估，同时考虑到所涉及的具体阀门类型。

评估需求：最初的选择过程始于了解阀门工艺应用的各个方面，包括控制功能和安全特性，这些功能和特性决定了基于安全和工艺稳定性的开-关-失效或最后-失效设计选择。可用的控制信号和动力源（气动、电动、液压）决定了所需的执行器技术。必须仔细评估温度、压力和介质类型等工艺条件，因为它们决定了阀门和执行器的要求。

关联需求：系统需要完成将需求与合适的行动类型和技术相匹配的任务。操作安全的基本要求通常是实现关键的故障安全状态。信号/电源丢失时的 "故障-关闭 "操作可通过使用气动直动执行器作为标准解决方案来实现。故障-打开应用需要使用气动反向动作执行器。应该对电动和液压执行器进行检查，以确定包含故障安全功能（弹簧、电池、蓄能器）的型号，从而满足 FC/FO 的需求。标准电动系统和某些液压系统的功能可接受 "最后失效 "选项。最后一步需要将正常操作信号-动作逻辑与所选的执行器和阀门组合进行整合。

应用实例：气体管线上的防静电阀的标准解决方案包括一个气动 DA 执行器和一个关闭阀，并有故障关闭要求。排气阀需要一个气动 RA 执行器和一个打开阀，以满足气压失效时的故障-打开要求。关键冷却水阀需要在断电时实现故障-打开功能，因此使用带备用电池的电动执行器。

常见的选择错误及原因

在选择直动式和反动式执行机构时经常会出现错误，导致阀门操作不当、控制系统不稳定以及危险状况，特别是在紧急停机或工艺中断时，可能会导致产品损失或危及生产安全。出现选择错误的主要原因是用户没有掌握基本概念或忽视进行全面的应用评估，包括错误判断特定功能组合的有效性。

人们通常会犯这样的错误，即假设直动式执行器在关闭位置发生故障，而反动式执行器在打开位置发生故障，而不考虑气动电动或液压执行器技术。大多数弹簧回复气动执行器的标准故障安全操作都遵循 "故障-关闭/故障-打开 "模式，而电动和液压执行器则提供独立于其信号作用方向的故障安全选项。在危急情况下，使用具有失效保护设计（Fail-Last）而非失效闭合（Fail-Close）的电动数控执行器是可以避免的重大错误。

当工程师只指定正常的操作控制逻辑（"我想让阀门在信号高电平时打开"），而没有明确定义必要的故障安全状态时，就会出现故障。故障安全状态是选择正确操作类型的主要决定因素，因为当两个系统相互矛盾时，故障安全状态优先于正常控制逻辑。当发生断电或信号丢失（故障-打开、故障-关闭、故障-最后）时，如果没有准确定义所需的状态，就会产生危险的默认行为。

当操作员由于缺乏对阀门固有动作的全面了解而错误地配对控制阀时，系统响应就会变得复杂。有些控制阀需要根据内部组件的行为进行 "气开 "或 "气关 "操作，而无需外部驱动。系统响应和故障安全结果来自于执行器和阀门的联合运行。气动反向作用执行器与 "气-开 "阀门连接时，可能会产生复杂的系统响应，这可能不容易解释。

致动器与阀门系统的协调性

执行机构是包括阀门及其本身在内的重要系统的一部分。自动化阀门组件的功能取决于其两个基本组件之间的完美协调。要实现和谐运行，除了选择合适的执行机构动作类型外，还需要在机械元件与信号传输和性能特征之间实现完美协调，而信号传输和性能特征又因动力源技术的不同而各异。

将预期行动转化为系统性能：重要的契合点

选择直动式还是反动式执行机构决定了控制信号与阀门位置调节之间的关系。系统可靠性取决于执行器和阀门之间的物理和功能调整，以实现重要的故障安全状态。

这包括确保

机械泄漏和行程匹配： 执行器输出轴或阀杆与阀杆或阀轴之间必须有适当的接口（通常为铰链），以便将执行器运动转化为所需的阀门运动。这就将旋转转化为阀体内部的运动，而夹环等连接方法也会带来潜在问题。线性阀有行程长度，而旋转阀有旋转角度，两者都必须绝对符合从全关到全开阀门行程的对齐参数。如果执行机构和阀门之间没有行程连接，无论是直接连接还是反向连接，都无法实现全开和全关。由于无法控制所需的控制位置，控制动作类型就成为可能的逻辑问题，因为锅和未达到故障安全位置会影响动作逻辑的安全性。

性能兼容性（推力/扭矩）：执行机构应能产生足够的线性推力或旋转扭矩，以便在所有工艺参数下可靠、平稳地操作阀门。执行机构应能够克服静态和动态摩擦力，同时管理阀盘/阀球/阀芯位置之间存在的压差以及作用在阀座上的力。调制和故障安全操作必须在受控压力范围内完成，以降低压力冲击的风险。所需功率将决定性能能力。正是在这种情况下，执行机构的性能才会得到改善。紧凑型执行器无法在指令直接/反向动作范围内达到功率，因此无法实现故障安全。

信号接口完整性：控制信号的传输需要气动或液压管路以及电线/总线的安全连接，以确保可靠性和兼容性。无论执行器的配置如何（直接或反向），信号接口的错误都会导致信号无法执行。

简而言之，尽管通过神经输入提供的指令可以被描述为物理执行的动作输出，但运动安全逻辑中包含的正负身体协调之间的相互作用决定了身体执行的灵巧性。这种故障表明，即使主要选择模式是直接或反向逻辑强力压倒安全机制选择，系统也无法再根据所选动作达到必要的控制位置，或在控制状态中保持预定的故障安全位置，从而确保控制结果铰链无法发挥作用。

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确保长期可靠性

当您选择了合适的执行机构及其相应的阀门型号时，机器的可靠性能就开始了。可靠的设计（通常建立在成熟的模块化平台上）以及根据执行器技术类型协议进行的定期维护将提高可靠性、延长运行寿命并防止意外故障的发生。

气动执行机构：工艺空气供应的质量是需要考虑的基本要素。空气必须无污染、干燥、经过过滤，并在正确的压力范围内供应。经常检查空气过滤器、排水管和放气阀。检查空气管路和接头是否泄漏。定期检查执行器密封件以及外部腐蚀和损坏情况。必须按照制造商的手册对润滑点（如有）进行维修。

用于液压执行器：可靠性在很大程度上取决于液压油的清洁度和整体质量。持续监控液压油的液位和过滤系统。在有压力的情况下，检查液压管路和接头，查找可能存在的泄漏。检查密封件和执行器本体是否有潜在的损坏或腐蚀。检查制造商关于更换液压油和维护过滤器的建议。

对于电动执行机构：可靠性包括检查电气连接的紧固性和腐蚀情况。注意电机或齿轮箱发出的任何异常声音。检查外壳是否有环境侵入或损坏。对于备用电池执行机构，应遵守制造商关于测试和更换的规定。如果存在黄油嘴或储油罐（可能性不大，但有可能），请按照手册进行维修。

结论

选择直动式或反动式执行机构是一项重要的决策，它取决于您的工艺要求和重要的故障安全标准。了解两者的基本区别可避免在进行此类重要选择时出现典型的误区，但实现可靠、安全的自动化阀门操作是一个比最初决定更为广泛的问题。一个适当的执行器-阀门系统需要关注其组件的质量、长期维护水平以及阀门本身。根据上述推理--从全面评估需求和适当的初始决策开始，通过实现与组件的协同作用、注重质量和建立长期可靠的维护--可在整个关键过程控制应用中实现一致的阀门功能。