在石油、天然氣和石化行業中，通過系統中的閥門精確控制產品流量至關重要，而流量的調節取決于閥門執行器。這些關鍵設備必須在條件下可靠、安全地運行，比如極低的溫度、干旱或高降雨量的環境、沙漠或北極的偏遠地區以及化學品的腐蝕作用、長時間的高濕度或鹽度。在具有潛在爆炸性的環境中，還需要防爆，在某些應用中，還需要防火等等。
 

　　除了打開和關閉閥門的核心功能外，執行器還形成了過程和監控系統之間的重要接口，提供與工廠網絡中使用的任何分布式控制系統 (DCS) 的無縫集成。此外，在工業物聯網 (IIoT) 發揮作用的情況下，配備*電子設備的電動執行器必須充當信息中心，提供對各種過程和診斷數據的直接訪問。
 

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

　　工廠和管道運營依賴于閥門的高度自動化來實現基本功能。涉及物料流動、泵站、壓縮機站等的復雜過程，要求閥門定位準確且極其可靠。
 

　　執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，球閥或蝶閥驅動需要部分回轉執行器，執行器為全行程提供通常90度的旋轉運動。另一方面，閘閥通常需要多回轉執行器，以提供大量回轉來操作閥門從打開到關閉，反之亦然。
 

　　調節執行器可以提高控制閥的定位精度，從而精確調節管道內的流量。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輸；在下游領域，用于原油的精煉過程，和精煉產品(即汽油、燃料、瀝青等)的銷售，以及為各種石化工業提供原料，這些工業使用石油為基礎的產品制造塑料，肥料，藥品等。
 

　　模塊化執行器方法
 

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

　　模塊化設計與靈活的執行器幾何形狀相結合，可以輕松實現現場調整安裝位置。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也是如此。同時，模塊化概念大大減少了備件的數量。用戶只需保留少數標準核心組件和可互換零件，即可實現快速周轉和縮短停機時間。
 

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

　　基本的腐蝕保護
 

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

　　在沿海地區和近海應用中，執行器應當符合EN ISO[國際標準化組織]12944-6(涂料和清漆-保護涂料系統對鋼結構的腐蝕防護)對C5-M長的腐蝕性類別的要求。這對于海底管道尤其重要，因為海底部分兩端的壓縮機站暴露在高鹽度大氣中。
 

　　用于應對這些挑戰的一項功能是粉末涂料，它可以在組裝前應用于各個外殼部件。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，即使執行器從閥門上拆下或在安裝或調試期間打開外殼，涂層也可以保持完整。
 

　　機密危險區域
 

　　處理可燃氣體、蒸汽或粉塵需要極其謹慎和安全，以避免對人員和資產造成危害，因此，在這些領域使用的電動執行器必須經過認證。石油、天然氣和石化行業是一個市場，根據國家或地區的不同，擁有各種認證(例如美國的 FM、歐洲的 CSA 和ATEX、多個領域的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準和指令的防爆保護的設備。
 

　　防爆執行器的設計使其不會成為潛在爆炸性環境的點火源。它們既不會產生火花，也不會產生熱表面。執行器的所有電氣、機械和電子組件都集成到一個外殼中，提供了國際認可的解決方案，使用防火外殼保持與潛在危險部件和爆炸性環境的適當隔離。如果可燃氣體或蒸氣穿透外殼，則該外殼必須能夠承受內部爆炸時可能產生的壓力。
 

　　危急情況下的操作
 

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

　　對過程中可能出現的風險進行評估，可以使安全儀表系統(SISs)的實施滿足高功能安全要求。此類系統中經常使用實現安全緊急關閉和安全停止等安全功能的電動執行器。如今，根據EN 61508(電氣/電子/可編程電子安全相關系統的功能安全)，可提供TÜV認證安全完整性等級(SIL)為SIL3的安全相關應用。
 

　　與智能控制集成
 

　　開發成果還包括工業以太網標準Profinet 和Modbus TCP/IP 的接口。得益于的連接性和實時數據傳輸，這些標準特別適合將執行器集成到 IIoT [工業物聯網] 應用中。電動閥門執行器可以在這些系統中發揮關鍵作用。一方面，他們遠程操作，打開和關閉閥門；另一方面，功能*的電子設備允許電動執行器充當基于先進自診斷的過程相關數據(即閥門位置反饋)和執行器相關數據的信息中心。例如，智能算法監控執行器特性，以指示何時應進行維護。
 

　　基于設備特定數據的全廠資產管理可以提高可靠性并減少意外停機。所有信息均可直接在網絡上獲取，并可用于過程可視化、統計、高級建?；蚰M，以提高過程性能。
 

　　工業物聯網和大數據帶來的挑戰和機遇很復雜，但其核心有一個簡單的事實：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據來表達。只要有數據，就可以使用和操縱該數據。如果一切都可以測量，并且數據安全和互聯網可靠性問題得到充分解決，那么使用數據和儀器集成的新方法就會出現。執行器由于存在于任何分布式流程中，因此將成為未來數據革命的關鍵推動者。