气动执行机构的输出扭矩并不一定在整个90°行程中保持不变。齿轮齿条式、拨叉式以及弹簧复位结构具有不同的扭矩输出特征。实际选型需要同时比较阀门在开启、运行和关闭阶段的负载，以及执行机构在最低气源压力下的可用扭矩，不能只比较执行器样本中的一个最大扭矩数值。

一、为什么气动执行器需要比较扭矩曲线？

气动球阀和气动蝶阀通常通过角行程执行机构完成启闭动作。

阀门在不同角度的操作阻力可能不同。

例如：

  • 阀门刚开始开启时，需要克服静摩擦和阀座密封阻力；
  • 阀门运行过程中，阻力与摩擦及流体作用有关；
  • 接近关闭位置时，密封副接触可能使所需扭矩增加。

气动执行机构同样具有自己的输出扭矩特性。

不同结构的执行机构，在起始位置、行程中间和末端位置的可用扭矩可能不同。

因此，完整选型应比较：

阀门各行程位置的需求扭矩，与执行机构相应位置的可用输出扭矩。

不能仅仅要求执行器的最大输出扭矩大于阀门的某一个扭矩数值。

二、启动扭矩、运行扭矩和末端扭矩有什么区别？

1. 启动扭矩

启动扭矩通常是指阀门从某一静止位置开始运动时需要克服的操作阻力。

例如球阀从全关位置启动开启时，可能需要克服阀座密封产生的静摩擦。

但启动扭矩并非只存在于全关位置。

在不同的阀门设计和操作方向下，从全开位置开始关闭也可能有相应的启动阻力。

2. 运行扭矩

运行扭矩是阀门已经开始运动后，在相应行程区域中需要的扭矩。

它可能受到密封摩擦、介质压差、流速、阀芯受力及结构状态等影响。

运行扭矩并不一定恒定。

3. 末端扭矩

末端扭矩是阀门接近某一行程终点时对应的操作扭矩。

对于部分球阀和蝶阀，关闭末端的密封负载可能较高。

但不能据此认为所有阀门的最大扭矩都发生在关闭末端。

实际扭矩分布应以阀门制造商提供的数据为准。

三、单作用和双作用气动执行器的扭矩有什么区别？

双作用执行机构

双作用气动执行机构通常通过压缩空气分别驱动两个方向的动作。

对于齿轮齿条式双作用执行机构，在规定供气压力与结构条件下，某些产品的输出扭矩可以比较接近恒定。

但不能把这种特点推广到所有双作用执行机构。

采用拨叉式结构时，输出扭矩可能随角度明显变化。

单作用弹簧复位执行机构

单作用执行机构通常通过供气克服弹簧力完成一个方向的动作，并依靠储存在弹簧中的机械能完成复位。

在供气动作过程中，气动输出与弹簧反力共同决定净可用输出扭矩。

在弹簧复位过程中，随着弹簧释放能量，弹簧输出扭矩也可能发生变化。

因此，需要分别核对：

  • 供气动作起始扭矩；
  • 供气动作末端扭矩；
  • 弹簧复位起始扭矩；
  • 弹簧复位末端扭矩；
  • 行程中间的最低可用扭矩。

不能仅凭单作用执行机构的最大气动扭矩，认定其具备足够的弹簧复位能力。

四、齿轮齿条式与拨叉式执行器有什么区别？

比较项目齿轮齿条式拨叉式
常见运动机构活塞推动齿条，再带动齿轮旋转活塞直线运动经拨叉机构转换为旋转
输出扭矩特性取决于气压、机构及是否带弹簧可根据拨叉几何设计形成变化的扭矩曲线
起始与末端能力需要查对应产品数据某些设计强调起始或末端较高扭矩
单作用配置可采用弹簧复位可采用弹簧复位
主要选型依据全行程扭矩、气压及附件要求全行程扭矩、气压及附件要求

拨叉式执行机构并不一定在所有工况下都优于齿轮齿条式执行机构。

选择哪一种结构，需要看阀门的实际扭矩需求曲线、安装空间、动作时间、可用气源和维护要求。

五、为什么弹簧复位末端扭矩特别重要？

对于要求失气关的气动阀门，弹簧复位机构不仅需要让阀门开始动作，还必须能够完成规定的关闭行程。

例如，某些弹簧复位执行机构在开始复位时输出扭矩较高，随后随着弹簧释放能量，末端可用扭矩发生下降。

如果此时阀门关闭末端的密封阻力较大，就可能出现：

  • 阀门能够开始关闭；
  • 阀杆可以继续旋转；
  • 接近关闭终点时扭矩不足；
  • 最终阀门不能可靠达到规定的关闭位置。

所以，失气关选型不能只核对弹簧复位的启动扭矩。

必须确认在规定负载、温度和最不利工况下，弹簧复位行程各关键位置的可用扭矩。

失气开方案同样需要检查对应开启行程的弹簧输出能力。

六、气动执行器扭矩为什么不能只按照6bar选？

执行机构输出扭矩与供气压力有关，但现场供气压力可能发生波动。

如果样本扭矩采用某一标称供气压力，而现场实际最低可用压力低于该数值，则实际输出能力可能不足。

因此，气动执行器选型应至少确认：

  1. 正常气源压力；
  2. 最低可用气源压力；
  3. 最高允许气源压力；
  4. 执行器对应压力下的输出扭矩；
  5. 单作用执行器的弹簧配置；
  6. 阀门各行程阶段的负载；
  7. 规定的安全裕量。

不能认为执行机构在6bar样本条件下具有足够扭矩，就必然能够在任何现场气源条件下正常工作。

七、气动执行机构如何进行扭矩匹配？

建议采用以下技术核对方法。

第一：取得阀门扭矩数据。

应尽量获得阀门在相应温度、压差和运行条件下的开启、运行及关闭扭矩要求。

第二：取得执行机构输出数据。

包括执行机构在不同气源压力下的供气输出扭矩，以及弹簧复位型的弹簧输出扭矩。

第三：确认动作方向。

明确阀门需要顺时针还是逆时针动作，以及失气开或失气关要求。

第四：比较关键行程位置。

应至少核对启动、运行及末端位置，并关注执行器扭矩曲线中的最低输出区域。

第五：确认设计裕量。

实际选型应按照阀门和执行机构制造商的要求，结合工况制定裕量。

不能对所有气动阀门统一套用未经确认的安全系数。

第六：核对附件。

确认电磁阀、气源处理、位置反馈以及需要的手动操作机构是否与执行机构匹配。

八、气动球阀和气动蝶阀能用同一套扭矩表吗？

不能直接套用。

即使球阀和蝶阀的公称通径相同，两者的阀座结构、密封摩擦及流体动力特征也可能存在明显差异。

例如：

  • 浮动球阀的阀座受力与压差密切相关；
  • 某些蝶阀的阀板在流动介质中受到明显的流体动力矩；
  • 金属密封蝶阀和软密封蝶阀的密封负载可能不同；
  • 衬氟球阀的阀座及衬层结构也会影响启闭扭矩。

因此，气动执行机构不能单纯依靠DN、PN或阀门名称确定型号。

对于气动衬氟球阀，还应额外核对材料、衬里结构、最大温度和最大关闭压差。

九、气动执行机构询价应提供哪些参数？

参数具体要求
阀门类型球阀、蝶阀、旋塞阀或其他角行程阀门
通径与压力DN、PN或Class
介质与温度名称、状态、正常及最高温度
操作扭矩开启、运行和关闭扭矩
气源压力正常及最低可用压力
执行机构形式双作用或弹簧复位
失气位置失气开、失气关或其他指定状态
控制附件电磁阀、限位开关及手动操作等
动作时间项目要求的启闭时间
特殊要求防爆、防护及现场环境

阀天流体控制（江苏）有限公司可结合气动球阀、蝶阀及旋塞阀的实际扭矩要求，开展气动执行机构与附件配置的技术沟通。

最终执行机构型号、弹簧配置及允许供气压力，应以对应产品技术资料和确认后的选型计算为准。

气动执行器与实际阀门扭矩选型

气动执行机构的选型，应同时考虑执行器输出扭矩、阀门各行程位置所需扭矩及现场最低可用气源压力。

对于双作用齿轮齿条结构，可参考AT双作用齿轮齿条气动执行器，了解其驱动结构、输出方式和基本配置。

对于失气后需要弹簧复位的工况，可进一步查看AT-D单作用弹簧复位气动执行器，重点核对供气动作和弹簧复位方向的扭矩输出条件。

对于具体阀门负载，可参考Q641F46气动衬氟法兰球阀，了解衬氟球阀的结构及气动驱动选型条件。

执行机构与阀门能否实际配套，需要根据阀门启闭扭矩、最大压差、执行器输出曲线、安装接口及安全位置要求确定。上述产品之间不构成未经确认的默认配套关系。

十、常见问题 FAQ

Q1：气动执行器标注500N·m，是整个行程都有500N·m吗？

不一定。必须核对该数值对应的供气压力、角度位置、动作方向和执行机构结构。

Q2：单作用气动执行器弹簧越多越好吗？

不是。弹簧配置会影响供气动作与复位动作的扭矩平衡，应根据阀门负载和现场气压共同选择。

Q3：气动球阀DN100可以直接确定执行器型号吗？

不能。还需提供阀座结构、工作压差、介质、温度及相应扭矩数据。

Q4：弹簧复位执行器能够动作，就说明失气关一定可靠完成吗？

不能。还需要确认其在整个复位行程中的输出扭矩足以克服阀门对应位置的负载。