一、为什么气动执行器的选型如此重要？

气动执行器利用压缩空气驱动球阀旋转，通常通过 90° 旋转实现阀门的开启和关闭。为了保证可靠运行，执行器必须在整个行程中提供足够的扭矩。

选型不当可能导致以下问题：

• 扭矩不足： 执行器可能无法顺利启动阀门，尤其是在较高压差下开启阀门时。

• 关闭不到位： 阀门可能无法完全关闭，影响预期的切断性能。

• 成本增加： 执行器过大可能提高采购成本和压缩空气消耗量。

• 机械损坏： 如果输出扭矩超过阀杆、连接件或安装部件的允许范围，可能造成损坏。

• 运行不稳定： 气源压力波动、工况变化或摩擦增加，都可能导致原本余量不足的执行器无法正常工作。

合理选型有助于提高运行可靠性，减少不必要的维护，并延长整套阀门组件的使用寿命。

二、了解球阀的扭矩需求

选择执行器之前，应先向球阀制造商获取具体型号在实际工况下的扭矩数据。

球阀扭矩会受到阀门尺寸、压差、阀座材料、填料摩擦、温度、介质和启闭频率等因素影响，不能仅凭公称通径判断。

四个重要的扭矩概念

对于许多球阀，启动球体所需的扭矩通常高于维持球体运动所需的扭矩。不过，最大扭矩出现的位置取决于阀门设计和实际工况。

重要提示： 选型时应检查整个开启和关闭行程中的相关扭矩需求，而不能只参考运行扭矩。

如果可以获取，应优先使用球阀制造商提供的、适用于最大预期压差和相关工作温度的扭矩数据。

三、计算所需的执行器扭矩

基本计算公式为：

所需执行器输出扭矩 = 阀门扭矩需求 × 安全系数

阀门扭矩需求应以相关工况下起决定作用的最大扭矩为基础。对于球阀，启动扭矩通常是关键参数之一，但仍需同时检查关闭扭矩及其他行程要求。

如何选择安全系数？

安全系数用于为工况变化、制造公差和摩擦变化预留合理余量。具体取值取决于应用条件和项目要求。

以上数值仅用于初步工程评估，并非适用于所有项目的统一标准。最终安全系数应根据具体阀门结构、工作条件和适用规范确定。

计算示例：确定所需扭矩

假设球阀制造商提供以下数据：

• 最大适用启动扭矩：80 N·m

• 运行扭矩：45 N·m

• 阀座扭矩：65 N·m

• 初步安全系数：1.5

计算结果如下：

执行器必须满足整个行程中所有相关位置的扭矩要求。在这个例子中，启动扭矩起决定作用，所需设计扭矩为 120 N·m。

但是，120 N·m 并不意味着可以直接选择标称扭矩为 120 N·m 的执行器。还需要确认执行器在最低可用气源压力下，以及整个行程的相关位置，是否都能提供足够的输出扭矩。

四、检查实际气源压力

气动执行器的输出扭矩取决于执行器结构和压缩空气压力。

如果某型号在 6 bar 时的额定输出扭矩满足要求，而现场气源压力下降至 4.5 bar，其实际输出可能不足。因此，选型应以执行器工作位置的最低可用气源压力为依据，而不能只参考空压机的标称压力。

选型前应确认：

• 正常工作气源压力

• 高峰用气期间的最低气源压力

• 执行器允许的最大供气压力

• 气源质量和供气稳定性

• 管路、接头、电磁阀及其他部件造成的压力损失

随后，应查阅执行器制造商提供的扭矩表或性能曲线，核对对应气源压力下的实际输出能力。

初步选型时，执行器的输出扭矩必须满足计算要求。最终选型应依据制造商的实际性能数据，而不是假设所有执行器都具有相同的压力与扭矩关系。

五、选择双作用还是弹簧复位执行器

执行器需要实现的动作功能，也是选型的重要因素。

双作用气动执行器

双作用执行器利用压缩空气驱动活塞完成开启和关闭两个方向的动作。

主要特点：

• 开启和关闭均由气压驱动。

• 适用于常见的自动化开关阀应用。

• 需要分别核对两个方向的可用输出扭矩。

• 根据具体设计，与弹簧复位结构相比，有时可以使用更紧凑的执行器满足相同的扭矩需求。

如果工艺不要求在失去气源时自动回到指定的安全位置，双作用执行器通常是常见的选择之一。

弹簧复位气动执行器

弹簧复位执行器利用压缩空气驱动一个方向，并依靠机械弹簧完成返回动作。

主要特点：

• 可以根据设计实现失气时开启或关闭的动作。

• 必须分别核对气动行程和弹簧行程。

• 弹簧扭矩会随行程位置变化。

• 失气时，弹簧必须有足够的扭矩克服阀门返回行程中的扭矩需求。

对于弹簧复位执行器，不能只检查气动输出扭矩，还应确认弹簧在返回行程中的最低有效扭矩是否满足阀门要求。

最终选择应根据工艺要求、失效后果和项目控制方案确定。

六、确认执行器与球阀的机械接口

即使执行器的扭矩满足要求，也不代表它一定适合该球阀。执行器还必须与阀门正确连接，并能够安全地传递扭矩。

下单前应确认以下内容。

安装法兰

核对阀门顶部法兰与执行器安装尺寸。在适用情况下，四分之一转阀门的执行器接口通常采用 ISO 5211 等标准。

阀杆与驱动连接

确认阀杆尺寸、方形或键槽驱动形式、连接套设计及有效啮合深度。

阀杆允许扭矩

执行器的最大输出扭矩不能超过阀杆、连接件及安装部件的允许扭矩范围。

旋转角度与行程

确认所需旋转角度、全开和全关位置，以及机械行程限位设置。

安装空间

检查执行器整体尺寸、安装高度、气管连接和维护空间。

建议依据实际阀门和执行器图纸进行匹配，而不是仅凭外观或尺寸相似性判断。

七、考虑应用工况和使用环境

相同公称通径的球阀，在不同应用条件下可能需要不同规格的执行器。工况变化会影响阀门扭矩需求，也会影响执行器配置。

需要重点考虑：

• 压差： 较高压差可能增加某些球阀结构的操作扭矩。

• 阀座材料： PTFE、增强 PTFE 和金属阀座具有不同的摩擦和运行特性。

• 温度： 高温或低温可能影响密封件、填料、润滑及材料性能。

• 工艺介质： 黏性、黏附性、磨蚀性或容易形成沉积物的介质可能增加操作阻力。

• 启闭频率： 高频动作会影响发热、磨损和预期使用寿命。

• 使用环境： 户外安装、潮湿、粉尘及腐蚀性环境可能影响防护等级和材料选择。

对于严苛或特殊工况，应获取与实际球阀相匹配的扭矩数据，并在确定执行器型号前咨询制造商。

八、气动球阀执行器的九步选型流程

第一步：确认球阀参数。

确认阀门类型、公称通径、压力等级、阀座材料、温度范围、介质和最大压差。

第二步：获取阀门扭矩数据。

向阀门制造商索取启动、运行、阀座及其他相关扭矩数据。

第三步：确定安全系数。

根据实际工况和项目要求选择合适的安全系数。

第四步：计算设计扭矩。

将相关阀门扭矩乘以双方确认的安全系数。

第五步：确认最低气源压力。

确定执行器实际可用的最低压力，并考虑供气波动和压力损失。

第六步：选择执行器型号。

根据最低气源压力下的执行器输出扭矩表进行匹配。

第七步：核对整个行程。

检查开启、运行和关闭阶段的扭矩要求。对于弹簧复位执行器，还应核对气动行程和弹簧行程。

第八步：确认机械接口与附件。

核对安装尺寸、驱动连接、阀杆允许扭矩、电磁阀、限位开关及其他所需附件。

第九步：验证整套组件。

在调试前进行适当的功能检查，确认阀门能够在规定工况下到达所需的全开和全关位置。

九、气动执行器选型中的常见错误

仅根据阀门口径选择

即使公称通径相同，不同设计、压力等级、阀座和工况的球阀也可能具有不同的扭矩要求。

使用标称气源压力，而不是最低压力

当现场气源压力下降时，执行器可能无法提供足够的扭矩。

忽略启动扭矩和阀座扭矩

执行器可能在大部分行程中正常动作，却无法顺利启动或完成关闭。

只计算安全系数，不检查执行器实际输出

计算出的设计扭矩只是选型起点。最终型号必须在实际气源压力和相关行程位置提供足够的输出扭矩。

忽略弹簧复位性能

弹簧复位执行器必须具有足够的弹簧扭矩，才能完成规定的返回动作。

认为执行器越大越安全

执行器过大可能增加成本和耗气量，也可能超过阀杆或连接部件的允许扭矩。输出扭矩并非越大越好。

十、KINKO 如何协助您选择气动球阀执行器？

KINKO 生产气动执行器、气动球阀、电动执行器、电动球阀、蝶阀及相关阀门自动化产品，服务于工业流体控制应用。

为球阀选择气动执行器时，建议将阀门和执行器作为一套完整组件进行评估，而不是将两者完全独立地选型。

选型过程中应重点考虑：

• 阀门类型、公称通径和压力等级

• 操作扭矩和实际工况

• 可用压缩空气压力

• 双作用或弹簧复位方式

• 安装接口和驱动连接

• 所需附件及环境防护要求

KINKO 可以根据您的应用需求，协助评估合适的阀门和执行器方案。最终型号应以经过确认的阀门扭矩数据、执行器性能表和实际工况为依据。

常见问题解答

1. 如何计算球阀所需的气动执行器尺寸？

获取球阀制造商提供的扭矩数据，应用适当的安全系数，再选择能够在最低可用气源压力下满足扭矩要求的执行器。同时，应检查整个行程中的输出能力。

2. 能否仅根据球阀 DN 口径选择气动执行器？

不能。DN 口径无法单独确定执行器所需的扭矩，还需要考虑阀门结构、压差、阀座材料、温度和实际工况。

3. 气动球阀执行器需要多大的气源压力？

所需压力取决于执行器型号和阀门的扭矩需求。应通过制造商提供的扭矩表，核实执行器在最低可用供气压力下的性能。

4. 应该选择双作用还是弹簧复位执行器？

如果开启和关闭均由气压驱动，且不要求机械式失气安全位置，可以考虑双作用执行器。如果工艺要求失气开或失气关，应考虑弹簧复位执行器，并核实弹簧返回行程的扭矩是否足够。

5. 执行器越大越好吗？

不是。过大的执行器可能增加采购成本和耗气量，并超过阀杆或安装部件的允许扭矩。合理的选型应在满足扭矩需求的同时，保留适当余量并遵守机械部件的限制。

6. 向供应商询价时需要提供哪些信息？

建议提供阀门类型、DN 口径、压力等级、阀座材料、工作温度、介质、最大压差、最低气源压力、失气动作要求，以及安装接口和附件需求。如果有阀门扭矩数据和技术图纸，也应一并提供。

结语

气动球阀执行器的选型不能只依靠阀门口径。正确的选择取决于阀门扭矩需求、安全系数、最低气源压力、执行器工作原理以及机械接口兼容性。

在下单前核实这些参数，有助于降低执行器故障风险，提高阀门自动化系统的可靠性。

需要为您的球阀选择合适的气动执行器吗？

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