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      人們越來越關注使用電動馬達驅動的過程控制。近一個世紀以來，氣動執行器一直是主導技術； 它們在第二次世界大戰之前使用。戰爭引發的鍋爐控制的快速發展確保了它們作為動力和控制過程閥門的主導技術的地位。
      隨著控制技術的進步，例如引入4-20毫安控制信號技術和后來的數字總線技術，氣動控制定位器與氣動執行器的先進控制要求保持同步。但是，該設備的靈敏度要求將空氣質量改善到當前的儀器空氣質量水平，以防止水分，油蒸氣和顆粒物。與此同時，其他工廠對儀表級空氣的要求幾乎已經消失，已被4-20mA或數字控制技術所取代。
      車間空氣通常存在于加工廠中；然而，這種情況正在發生變化，并且在許多情況下，對空氣供應的唯一要求是為過程控制執行器供電。對于儀表級空氣，可以說現在幾乎只需要過程控制執行器及其定位器。
      今天的高精度電動控制閥執行器是氣動技術的成熟技術和可行的替代品，已經在苛刻的應用和惡劣環境中運行。直接電動控制閥是經過驗證的技術，直接相當于氣動彈簧，隔膜動力閥。
      然而，任何改變技術的動機都歸結為需要在極端惡劣的環境中提高可靠性和/或降低過程工廠的整體生命周期成本。
例如：
      英國的一家軟飲料裝瓶廠是歐洲銷量最大的裝瓶廠之一，每年生產超過1億箱。自2007年以來，在持續改進計劃中，超過134萬美元（1億英鎊）的明智投資使其成為世界上最快，最有效的軟飲料生產商之一。除了流程效率行動之外，它還在綠色環保的同時節省了成本。這項投資包括采用多種新技術，包括一個復雜的監控系統，可從80多個獨立的計量點收集數據。2014年，該工廠引進了一個1.2兆瓦的熱電聯產電廠，并于2017年開始從當地太陽能發電廠獲得15％的能源。總體而言，自2006年以來，該工廠的能耗降低了33％，同時100％的電力來自可再生資源。這兩項措施使該設施的運營碳足跡減少了8.6％。
 

      這兩個圖表比較了生產模式下電動和氣動執行器的位置精度。他們的表現相似。
 

      這兩個圖表比較了電動和氣動執行器在就地清潔模式下的位置精度。電動執行器的設定點過沖減少是顯而易見的。
挑戰和解決方案：
      確定并有針對性改進的另一個領域是與提供氣動控制閥執行器所需的儀表空氣相關的操作和維護成本。工廠工程師愿意探索更新的技術，因此他們研究了電動機驅動的閥門執行器的最新發展，希望最近的產品改進能夠提供可接受的性能并消除提供和維護儀表空氣系統的要求。
      裝瓶廠的一名自動化工程師解釋說：“我們正在尋找氣動控制閥的替代品，以盡可能地消除對該區域壓縮空氣的需求，從而降低成本。到目前為止，電動閥門的響應速度不夠快，無法在瓶子灌裝機中保持良好的壓力控制。我們聯系的執行器制造商確信他們的電動控制閥執行器不僅可以提供與現有閥門相當的性能，而且運行成本也更低。他們的信心如此之高，如果不能以任何方式滿足我們的期望，他們會以退款為基礎向我們提供執行器。
      為了證明這一點，首先監控并記錄主要產品進料到灌裝機中的現有氣動控制閥的性能。然后將電動執行器安裝到同一個閥門上，并連接到來自可編程邏輯控制器（PLC）的現有4-20mA控制信號。
      在24/7操作中運行和監控電動執行器一個月后，比較了兩個執行器的結果。圖表清楚地表明，在生產模式下，電動機的性能同樣好，即使不比氣動執行機構好。然而，當處于就地清潔（CIP）清潔模式時，發現電動執行器的性能比氣動執行器好得多。這是因為當設定點較低并且在CIP模式下電路中的背壓較高時，電動致動器不像氣動致動器那樣超過設定點。根據3英寸控制閥平均每小時2立方米（m3 / hr）的空氣使用量，每立方米0.05英鎊，運行成本為每年1,167美元（870英鎊）。電動閥門執行器使用平均10瓦特，每千瓦（英鎊）0.15英鎊，同期僅需17美元（13英鎊）。這意味著每個閥門每年最低可節省1,150美元（857英鎊），因為這個數字沒有考慮氣動供應系統中不可避免的泄漏。
      流程細節：電動執行器安裝在瓶子灌裝機的入口上。兩種操作模式都是可能的，執行器在兩者中都起著重要作用。
產品模式：
      1.將產品（該系統中的飲食可樂）在4巴（58psi）的受控壓力下泵入罐（通常稱為碗）中。
      2.該罐裝滿產品約50％，剩下的50％是壓縮空氣。
      3.產品上方的壓縮空氣壓力必須始終不大于或低于4巴。如果它高于4巴，則會產生過量填充瓶子和瓶子爆炸的風險（稱為Fobbing）。如果太低，則瓶子未充滿。在受控的灌裝系統中將產品排放到瓶子中。
      4.執行器控制比例積分微分（PID）控制系統中的壓力，設定點為4巴。這節省了功耗，改善了控制并降低了壓縮空氣消耗。
CIP模式：
      1.每72小時，必須使用熱堿溶液徹底清潔產品罐。此過程完全自動化。
      2.在CIP模式期間，儲罐在72°C（162°F）下100％填充熱苛性堿溶液。
      3.由于油箱已滿，壓力降至1.5巴（22 psi），以防止系統出現液壓超壓。如果壓力太高，可能會損壞灌裝閥。
      執行器在PID控制系統中控制該壓力，設定點為1.5巴。電動執行器的性能優于氣動執行器，因為電動執行器不會超過設定點。
電控閥執行器細節：
      所使用的電動控制閥執行器引入了連續，可重復和調制的電氣控制，并具有可編程的故障定位選項。采用工業標準4-20 mA控制信號或數字網絡，分辨率，可重復性和滯后性能的報價小于滿量程的0.1％，適用于要求最苛刻的應用。
      機械功能包括雙密封外殼，可永久保護內部電氣元件免受工作環境的影響。IP68防塵，防水和臨時潛水外殼適用于該產品系列中的所有型號，包括具有危險區域認證的型號。在主電源斷電時，內置超級電容器允許執行器將閥門移動到所需位置，可編程為打開，關閉，任何中間位置或保持不動。
      執行器采用經過驗證的完善的非侵入式通信技術，用于執行器編程和調整。使用運行制造商免費專有軟件的藍牙PC執行執行器設置和配置。每個執行器都包含一個板載數據記錄器，可以下載操作數據，如閥門扭矩曲線，停留時間，執行器事件和統計數據，以便進行詳細的調查和診斷。分析后，可以將任何所需的配置更改上傳到執行器。
      數字控制網絡選項有助于提高安裝經濟性，并使執行器具有更強的能力，可與現有資產管理系統相銜接。該設計可以指定用于單相交流電或直流電源，也簡化了將執行器改裝到現有閥門上的過程。
摘要：
      該裝瓶廠對投資持續改進計劃的承諾已經在工廠性能和效率方面取得了巨大進步，并且可以持續節省成本。這部分是因為操作員愿意探索和接受最新技術，而不是“我們總是如何做到這一點”的典型心態。在控制閥操作的情況下，使用高性能電動執行器每年可節省1,150美元。