坚持创新性 满足高要求--拨叉式变扭矩气动执行器技术及其应用

作者:本网编辑 文章来源:深圳市得锐自动化设备有限公司 发布时间:2013-03-25

意大利欧玛尔(OMAL S.P.A)自控阀门公司作为一家业界领先的执行器和阀门设计制造厂商,他们用创新的技术,最大限度地提升执行器及阀门的可靠性、控制精度和全寿命周期,从而帮助用户提高了生产效率和灵活性。

对于熟悉流体控制系统和集成设备的能源行业工程师而言,使用执行器和阀门有什么要点需要额外注意?首先,就现有使用情况来看,石油化工和天然气等技术业界对于产品耐用性有很高的期望,一般需要保证20~25年的使用期,因此特别看重每种元件的可靠性。同时希望执行器和阀门能够提供持久的承压能力与精确控制性,避免腐蚀性流体和气蚀的损害,在系统连接方面可保证长期的稳定性,满足能源行业对温度、环境变化和振动的严格要求。通过产品结构和性能的结合,可以使不同流量的介质得以精确控制,相对于常规系统,能源利用率可以大幅度提高。此外,要求控制系统能够在最小的空间拥有最大的功能,特别是长周期高负荷运行、流通能力要求高和需要确保管道容器密封的行业而言尤为重要。

作为世界上少数既生产执行器又生产自控阀门的制造厂商之一,OMAL欧玛尔对产品的技术性能、应用质量、工艺配套、能耗和技术支持、维修保养、环境和安全保障等方面予以整体考虑,特别是生产研发的以拨叉式结构技术为基础的气动执行器,由于启闭转矩和动态响应灵敏、性能安全可靠、满足恶劣环境应用等特点,在油气管道行业的自控系统中占有较大优势。

独特的拨叉式结构设计

油气管道行业是典型的高技术高风险型行业,自控系统需要连续不间断进行生产控制,因此执行器同样有连续不可间断的高可靠性要求。OMAL欧玛尔的“拨叉式气动执行器”传动系统为嵌入式转动结构,与普通齿轮齿条式执行器的啮合式平行结构有本质上的不同。拨叉式结构转盘特殊的凹形力矩曲线设计使力距能“智能”地随阀门阻力变化,高强度合金钢制作的拨叉盘与自润滑转动销的连接不受磨损,传动时二者几乎没有摩擦阻力,这种方式使所有元件构成一个完整的系统,保证了大扭矩输出和更柔性的转矩控制。工作时,输出扭矩能随着角度的改变而改变,并在开启和关闭点时达到最大值,其输出扭矩特性非常契合蝶阀、球阀的控制要求。而齿轮齿条式执行器扭矩恒定,齿轮轴和铝合金直齿条均通过一对一的齿与齿之间咬合,在承受载荷冲击中,齿牙极易受损(详见图1)。在同类应用情况下,OMAL欧玛尔气动执行器的耐用性比齿轮齿条式执行器大5~10倍,同时降低了因材料脆性断裂、设备故障和不可预测性事故带来的风险。

优良的密封与润滑技术

拨叉式执行器采用了缩醛树脂材料轴套、PTFE(特氟隆)填充碳石墨的导向点及密封构成多点导向密封技术,转动销采用自润滑专利技术,使密封性能提高,摩擦系数降低,同时起支撑和固定作用,使拨叉臂的运动更平稳。PTFE(特氟隆)填充碳石墨具有使用寿命长、适应性能好等优点,能够在高温、污染、腐蚀等环境下使用,而且使用时不需要额外添加润滑剂,一般应用在受冲击负荷、往复运动损耗的工况,或是高温、低温等其他不能使用润滑油的强介质场所。

体积更灵巧

OMAL欧玛尔气动执行器的拨叉力臂略小于转盘周径,外围缸径只需要略大于转盘周径即可,结构简洁紧凑。在如今力求精简项目投资的趋势下,OMAL欧玛尔的执行器在这一点上体现出了巨大优势。众所周知,设备和管线的重量增加,造成了整个组块更庞大,对结构强度和能耗要求更高,这些直接造成工程投资几何比例增长,所以追求“瘦身”一直是石油化工工程设计和产品选型的重要指标之一。

尽管一组执行器或阀门所降低的能耗并不像单一的生产设备那样可以直观衡量,但系统的优化往往更能颠覆性地实现环保节能。在同等承压下,体积更小的设备能很好地满足油气管道企业尽量使生产设备少占用生产场地的需要,而在耗气量相比其它同类设备都少的情况下,每年可为工厂节省数百万元。某涂料厂在其工艺车间切断阀的改造工程中,原计划在一些管线较密集的地方选用齿轮齿条式执行器,但在安装中发现管线密集且工况要求较高的地方,齿轮齿条式执行器无法满足扭矩大而安装空间狭小的需要。OMAL欧玛尔为此量身定制了“拨叉式执行器+平板球阀”的解决方案,在自控系统中发挥了重要作用。

坚持创新

为了让执行器更具可靠性及对系统工况变化有更好的适应性,OMAL欧玛尔长期致力于创新技术在其产品领域的应用,其创新性管理涵盖整个价值链——从产品设计和开发,到产品生产、销售和服务。

在公司内部,可靠性研究工作从未间断过,研发的每款产品都制定了相应的可靠性规格和过程实施计划,在设计阶段就为产品制定严格的可靠性要求。例如,拨叉式执行器在测试过程中经受超过150万次的工作循环测试,在实际应用中,甚至经受了超过4500万次的循环工作。

在工业生产领域,OMAL欧玛尔全过程已实现高度的自动化、精密化和智能化,整个生产车间只需要数名员工在中控室内进行电脑操作即能完成。应用数字技术和三维空间检测技术的智能系统可以对所有生产阶段进行跟踪、检验和记录,全部检验报告一律保存5年。

小结

传统的阀门制造厂商已经从简单的流体设备供应商变成了综合的能源、信息、解决方案服务商,除了为用户提供优质产品外,还需要改进流体设备、实现系统升级、提高能源利用效率并降低能耗。对于石油、石化、天然气等能源企业来说,如何逐步与优质的制造商建立长期的合作,如何选择合适的设备,如何了解主要设备制造技术和国内外发展趋势,日益成为热议的话题。

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