在石油、天然氣和石化行業(yè)中，通過系統(tǒng)中的閥門精確控制產(chǎn)品流量至關(guān)重要，而流量的調(diào)節(jié)取決于閥門執(zhí)行器。這些關(guān)鍵設(shè)備必須在條件下可靠、安全地運(yùn)行，比如極低的溫度、干旱或高降雨量的環(huán)境、沙漠或北極的偏遠(yuǎn)地區(qū)以及化學(xué)品的腐蝕作用、長時間的高濕度或鹽度。在具有潛在爆炸性的環(huán)境中，還需要防爆，在某些應(yīng)用中，還需要防火等等。
 

　　除了打開和關(guān)閉閥門的核心功能外，執(zhí)行器還形成了過程和監(jiān)控系統(tǒng)之間的重要接口，提供與工廠網(wǎng)絡(luò)中使用的任何分布式控制系統(tǒng) (DCS) 的無縫集成。此外，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 發(fā)揮作用的情況下，配備強(qiáng)大電子設(shè)備的電動執(zhí)行器必須充當(dāng)信息中心，提供對各種過程和診斷數(shù)據(jù)的直接訪問。
 

　　低運(yùn)營成本和低維護(hù)成本是工廠或管道沿線分布式系統(tǒng)的一個重要因素。電動執(zhí)行器是許多工業(yè)應(yīng)用的理想選擇。該電源易于安裝且不受溫度影響，而且執(zhí)行器幾乎無需維護(hù)。閥門電氣操作的用戶界面可以通過可編程邏輯控制器/監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集 (PLC/SCADA) 系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，也可以使用執(zhí)行器上的本地控制輕松訪問。停電時，手輪可作為應(yīng)急備用。
 

　　工廠和管道運(yùn)營依賴于閥門的高度自動化來實(shí)現(xiàn)基本功能。涉及物料流動、泵站、壓縮機(jī)站等的復(fù)雜過程，要求閥門定位準(zhǔn)確且極其可靠。
 

　　執(zhí)行器必須操作全系列閥門(從球閥、蝶閥、閘閥到其他閥門)以控制氣體和液體的流動。通常，球閥或蝶閥驅(qū)動需要部分回轉(zhuǎn)執(zhí)行器，執(zhí)行器為全行程提供通常90度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。另一方面，閘閥通常需要多回轉(zhuǎn)執(zhí)行器，以提供大量回轉(zhuǎn)來操作閥門從打開到關(guān)閉，反之亦然。
 

　　調(diào)節(jié)執(zhí)行器可以提高控制閥的定位精度，從而精確調(diào)節(jié)管道內(nèi)的流量。在上游部分，用于原油和天然氣的流動；中游用于資源的儲存和運(yùn)輸；在下游領(lǐng)域，用于原油的精煉過程，和精煉產(chǎn)品(即汽油、燃料、瀝青等)的銷售，以及為各種石化工業(yè)提供原料，這些工業(yè)使用石油為基礎(chǔ)的產(chǎn)品制造塑料，肥料，藥品等。
 

　　模塊化執(zhí)行器方法
 

　　模塊化執(zhí)行器概念通過許多標(biāo)準(zhǔn)組件滿足這些不同的需求?？梢葬槍Σ煌呐ぞ刂怠㈦娫?、閥門附件類型等配置各種多回轉(zhuǎn)和部分回轉(zhuǎn)執(zhí)行器。在控制層面，可以選擇基本或智能執(zhí)行器控制，這取決于為簡單到最復(fù)雜的過程控制挑戰(zhàn)提供成本效益的解決方案。
 

　　模塊化設(shè)計與靈活的執(zhí)行器幾何形狀相結(jié)合，可以輕松實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場調(diào)整安裝位置。這確保了本地控制和顯示等操作元件始終易于訪問，即使在狹小的空間內(nèi)也是如此。同時，模塊化概念大大減少了備件的數(shù)量。用戶只需保留少數(shù)標(biāo)準(zhǔn)核心組件和可互換零件，即可實(shí)現(xiàn)快速周轉(zhuǎn)和縮短停機(jī)時間。
 

　　管道應(yīng)用通常涉及打開和關(guān)閉大型閥門，這需要非常高的扭矩。將執(zhí)行器與配套的變速箱產(chǎn)品組合在一起可滿足這一需求：這些解決方案可實(shí)現(xiàn)高達(dá)500,000 英尺-磅(675,000Nm)的扭矩。
 

　　基本的腐蝕保護(hù)
 

　　在石油和天然氣行業(yè)，無論工藝條件如何，閥門都要可靠地運(yùn)行，這一點(diǎn)非常重要。從沿海地區(qū)到熱帶地區(qū)，從沙漠到北極地區(qū)，惡劣的環(huán)境條件和腐蝕可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的停機(jī)時間和嚴(yán)重的成本。環(huán)境溫度很容易在-76°F至150°F(-60°C至70°C)之間變化，所以，為此服務(wù)所選擇的電動執(zhí)行器能夠承受這些環(huán)境條件至關(guān)重要。外殼保護(hù)(符合NEMA 250 和 EN 60529 的 NEMA 4X/6P [美國電氣制造商協(xié)會] 和 IP68 [入口保護(hù)])是執(zhí)行器抵抗潮濕和灰塵的關(guān)鍵要求。
 

　　在沿海地區(qū)和近海應(yīng)用中，執(zhí)行器應(yīng)當(dāng)符合EN ISO[國際標(biāo)準(zhǔn)化組織]12944-6(涂料和清漆-保護(hù)涂料系統(tǒng)對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù))對C5-M長的腐蝕性類別的要求。這對于海底管道尤其重要，因?yàn)楹５撞糠謨啥说膲嚎s機(jī)站暴露在高鹽度大氣中。
 

　　用于應(yīng)對這些挑戰(zhàn)的一項(xiàng)功能是粉末涂料，它可以在組裝前應(yīng)用于各個外殼部件。該涂層還可以用在輸出法蘭上，并延伸到接頭的密封邊緣之外。這意味著，即使執(zhí)行器從閥門上拆下或在安裝或調(diào)試期間打開外殼，涂層也可以保持完整。
 

　　機(jī)密危險區(qū)域
 

　　處理可燃?xì)怏w、蒸汽或粉塵需要極其謹(jǐn)慎和安全，以避免對人員和資產(chǎn)造成危害，因此，在這些領(lǐng)域使用的電動執(zhí)行器必須經(jīng)過認(rèn)證。石油、天然氣和石化行業(yè)是一個市場，根據(jù)國家或地區(qū)的不同，擁有各種認(rèn)證(例如美國的 FM、歐洲的 CSA 和ATEX、多個領(lǐng)域的IECEx 等)。為了限度地提高安全性，工廠工程師指定提供符合最終安裝位置標(biāo)準(zhǔn)和指令的防爆保護(hù)的設(shè)備。
 

　　防爆執(zhí)行器的設(shè)計使其不會成為潛在爆炸性環(huán)境的點(diǎn)火源。它們既不會產(chǎn)生火花，也不會產(chǎn)生熱表面。執(zhí)行器的所有電氣、機(jī)械和電子組件都集成到一個外殼中，提供了國際認(rèn)可的解決方案，使用防火外殼保持與潛在危險部件和爆炸性環(huán)境的適當(dāng)隔離。如果可燃?xì)怏w或蒸氣穿透外殼，則該外殼必須能夠承受內(nèi)部爆炸時可能產(chǎn)生的壓力。
 

　　危急情況下的操作
 

　　石油和天然氣行業(yè)可能會對執(zhí)行器提出其他要求，例如執(zhí)行器的防火版本，即使在火災(zāi)的直接影響下也能可靠地維持所有功能。如果發(fā)生火災(zāi)，外殼會吸收熱量并確保執(zhí)行器可靠運(yùn)行，確保閥門仍然正常工作。
 

　　對過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險進(jìn)行評估，可以使安全儀表系統(tǒng)(SISs)的實(shí)施滿足高功能安全要求。此類系統(tǒng)中經(jīng)常使用實(shí)現(xiàn)安全緊急關(guān)閉和安全停止等安全功能的電動執(zhí)行器。如今，根據(jù)EN 61508(電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全)，可提供TÜV認(rèn)證安全完整性等級(SIL)為SIL3的安全相關(guān)應(yīng)用。
 

　　與智能控制集成
 

　　開發(fā)成果還包括工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)Profinet 和Modbus TCP/IP 的接口。得益于的連接性和實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸，這些標(biāo)準(zhǔn)特別適合將執(zhí)行器集成到 IIoT [工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)] 應(yīng)用中。電動閥門執(zhí)行器可以在這些系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。一方面，他們遠(yuǎn)程操作，打開和關(guān)閉閥門；另一方面，功能強(qiáng)大的電子設(shè)備允許電動執(zhí)行器充當(dāng)基于先進(jìn)自診斷的過程相關(guān)數(shù)據(jù)(即閥門位置反饋)和執(zhí)行器相關(guān)數(shù)據(jù)的信息中心。例如，智能算法監(jiān)控執(zhí)行器特性，以指示何時應(yīng)進(jìn)行維護(hù)。
 

　　基于設(shè)備特定數(shù)據(jù)的全廠資產(chǎn)管理可以提高可靠性并減少意外停機(jī)。所有信息均可直接在網(wǎng)絡(luò)上獲取，并可用于過程可視化、統(tǒng)計、高級建?；蚰M，以提高過程性能。
 

　　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)帶來的挑戰(zhàn)和機(jī)遇很復(fù)雜，但其核心有一個簡單的事實(shí)：石油和天然氣的流動以及沿途的過程都將以粒度不斷增加的數(shù)據(jù)來表達(dá)。只要有數(shù)據(jù)，就可以使用和操縱該數(shù)據(jù)。如果一切都可以測量，并且數(shù)據(jù)安全和互聯(lián)網(wǎng)可靠性問題得到充分解決，那么使用數(shù)據(jù)和儀器集成的新方法就會出現(xiàn)。執(zhí)行器由于存在于任何分布式流程中，因此將成為未來數(shù)據(jù)革命的關(guān)鍵推動者。