阀门执行机构选择电动/气动/液动-procontrol帕罗控制气动执行机构

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执行机构选择的主要考虑因素

执行机构选择的主要考虑因素是：①可靠性；②动作平稳、足够的输出力；③经济性；④重量外观；⑤结构简单、维护方便。

三种执行机构各自的优缺点

执行机构的驱动方式不外乎是气动、电动、液动这三种。这三种方式驱动的执行机构，在工作性能、造价、使用方便性等方面各有优点，适用于不同的工作场合。

1、气动执行机构***大的特点是安全性高，在三种执行机构里，气动执行机构是***具防火、防爆优势的，适合应用于石化、石油、油品加工等行业。除了防爆性能以外，气动执行机构的优点还在于，它的性价比较好、使用简单方便、易于维护，对人员技术要求相对较低。气动执行机构的缺点在于它的控制精度低，不能和电动、液动执行机构相比。这是源于气动执行机构的压缩气体驱动方式，气体的易压缩性，使得气动执行机构缺乏足够的抗偏移性能，因此在控制精度方面缺少竞争力。

2、电动执行机构近年来的使用率越来越高，特别是在高压水系统中，电动执行机构表现出其他两种执行机构所不具备的优点。电动执行机构的输出推力大、稳定性高，但同时造价又低于液动执行器，是高性价比的选择。电动执行机构的参数控制非常精准，但是它的结构复杂，故障率要高于气动执行机构，需要有较高技术水平的专业人员操作并维护。电动执行机构接收的是电信号，容易出现打火的问题，安全性上就要逊色于其他两种执行机构。

3、液动执行机构的性能优点很多，输出推力大、抗偏移性好、控制***、响应速度快、运行稳定等。液动执行机构是以液体驱动，液体有不可压缩的特性，这赋予了液动执行机构很好的抗偏移能力，调节非常稳定。液动执行器的缺点是造价高昂，要运行液动执行器需要配备液压站和输油管路，这要求很大的初期投资。液动执行器的体积也比较大、显得比较笨重，因此只有大型的、特殊的工程才会专门建造并使用液动执行机构。执行机构的选择比较

（1）气动执行机构简单可靠

老式电动执行机构可靠性差是它过去的一贯弱点，然而在 90 年代电子式执行机构的发展彻底解决了这一问题，可以在 5~10年内免维修，它的可靠性甚至超过了气动执行机构。

（2）驱动源

**常用的驱动能源是电源或流体源，如果选择电源为驱动能源，对于大尺寸阀门一般选用三相电源，对于小尺寸阀门可选用单相电源。电动阀的驱动源随地可取。

流体源种类很多，首先可以是不同的介质如：压缩空气、氮气、天然气、液压流体等，其次它们可以具备各种压力，第三执行机构具有各种尺寸以提供输出力活力矩。气动执行机构的***大不足就是需别设置气源站，增加费用；

（3）价格方面

气动执行机构必须附加阀门定位器，再加上气源，其费用与电动阀不相上下（进口电气阀门定位器与进口电子式执行机构价格相当；国产定位器与国产电动执行器不相上下）。

（3）阀门类型

当选择阀门用执行机构时，必须要知道阀门的种类，这样才可以选择正确的执行机构类型。有些阀门需要多回转驱动，有些需要单回转驱动，有些需要往复式驱动，它们影响了执行机构类型的选择。通常多回转的气动执行机构比电动多回转执行机构价格要贵，但是往复式直行程输出的气动执行机构价格比电动多回转执行机构便宜。

（4）力矩大小

对于90度回转的阀门如：球阀、碟阀、旋塞阀，***好通过阀门厂商获得相应阀门力矩大小，大部分阀门厂商是通过测试阀门在额定压力下阀门所需的操作力矩，他们将这一力矩提供给客户。对于多回转的阀门情况有所不同，这些阀门可分为：往复式（提升式）运动-阀杆不旋转、往复式运动-阀杆旋转、非往复式-阀杆旋转，必须测量阀杆的直径，阀杆连接螺纹尺寸已决定执行机构规格。

（5）防火防爆

“气动执行机构 + 电气阀门定位器”略好于电动执行机构。

推荐意见

执行器是自动化系统中用于执行系统控制操作信号，并改变操作量的机构。执行器在生产过程中有控制产品质量的作用，执行器的工作性能决定了自动化系统的工作水平。执行器可以分为液动执行器、气动执行器和电动执行器三种，它们分别适用不同的工作场合。

1、液动执行器液动执行器多为机电一体化结构，执行器的执行机构与调节机构为统一整体。液动执行器的特点是推力大、防爆性能好，但缺点是体积大、重量高，因此应用范围只局限在一些大型工作场合，例如三峡的船闸，汽轮机蒸汽调门就是使用液动执行器。

2、气动执行器多为一体化结构，气动执行器的种类有薄膜式气动执行器和活塞式气动执行器。薄膜式气动执行器的行程小，只能带动阀杆。活塞式气动执行器的行程大，除了阀杆外还可以与蜗轮蜗杆配合使用。气动执行器的结构简单，体积远小于液动执行器，但是在推力上保持了较好的水平，运行平稳度也较高，并且具有安全防爆的优点，因此在发电、化工、石油等对安全性要求较高的生产行业有着比较普遍的应用。

3、电动执行器多是分体式结构，执行机构和调节机构各自运行。电动执行器的执行机构有角行程和直行程两种，分别输出角位移和直线推力。电动执行器的抗偏离能力好，控制精度比气动执行器高，并能轻松实现失信号保护，在动力应用较多。电动执行器的缺点是结构比较复杂，在运行中的故障率***高，对现场操作和维修检测人员的要求更多。另外，电动执行器的运行速度慢、且安全防爆性能较差，不能应用在环境复杂的工作场合，因此并不能替代另两种执行器。

执行器的对比

（1）抗过载能力和使用寿命

电动执行器适用于间断性操作工况下，不适用于持续的闭环操作。而气动执行器具有抗过载能力且在其整个使用寿命中是接近于免维护的。不需要换油，仅需要润滑清洁推力杆。其标准使用寿命多达一百万次开关循环，所以气动执行器比其它阀执行器优越。

（2）安全

气动执行器可用于有潜在爆炸危险的场合，特别是碰到下列情况：

需要防爆阀；阀或阀岛需安装在爆炸区域外，在爆炸区域使用的气动执行器要通过气管驱动；电动执行器不易在有潜在爆炸危险的场合中使用，且成本高。

（3）抗过载能力

在需要增加扭矩或对作用力有特殊要求的情况下，电动执行器将很快地达到扭矩极限。尤其是在不定期开启或长时间关闭阀执行器的情况下，气动执行器抗过载能力的优点就显而易见了，因为沉积物或烧结物会加大起动扭矩。使用气动元件，可以很容易地增加工作压力以及作用力或扭矩。

（4）经济性

在水和污水处理技术中大多数阀执行器都是以开/关的模式进行操作或者甚至设计成手动操作形式，因此气动元件开创了合理化的重要前景。如果使用电动执行器，则监测功能如过温监测、扭矩监测、转换频率、维修保养周期都必须设计在控制和测试系统中，这就导致了大量的输入和输出。除了终端位置感测和气源处理，气动执行器不需要任何监测和控制功能。气动执行器成本很低，所以更加应该使手动阀加执行器进而自动化。

（5）装配

气动技术非常简单。可以很容易地实现气动执行器在阀驱动头上的安装以及气源处理装置的连接和驱动，另外气动执行器的免维护设计确保了方便易用的即装即运行。

（6）元件

气动元件具有较高的抗振性，坚固、耐用，一般不会损坏。即使很高的温度也不会损坏耐腐蚀元件。电动执行器由大量的元件组成，相对而言，比较容易损坏，且维修难度较大。

（7）技术

根驱动轴就可将“直线压缩空气力”转换为摆动。使用气动执行器也可很容易地实现缓慢运动，如通过使用简单且成本较低的流量控制元件可实现缓慢运动。电动执行器在将供给的能量转换为运动时，要发生很大的能量损失。首先是由于电马达将大部分能量转换为热量，其次是由于使用了齿轮箱。

总结

1.气动执行机构

现今大多数工控场合所用执行器都是气动执行机构，因为用气源做动力，相较之下，比电动和液动要经济实惠，且结构简单，易于掌握和维护。由维护观点来看，气动执行机构比其它类型的执行机构易于操作和校定，在现场也可以很容易实现正反左右的互换。

***大的优点是安全，当使用定位器时，对于易燃易爆环境是理想的，而电讯号如果不是防爆的或本质安全的则有潜在的因打火而引发火灾的危险。所以，虽然现在电动调节阀应用范围越来越广，但是在化工领域，气动调节阀还是占据着***的优势。

气动执行机构的主要缺点就是：响应较慢，控制精度欠佳，抗偏离能力较差，这是因为气体的可压缩性，尤其是使用大的气动执行机构时，空气填满气缸和排空需要时间。但这应该不成问题，因为许多工况中不要求高度的控制精度和极快速的响应以及抗偏离能力。

2.电动执行机构

>电动执行机构主要应用于动力厂或核动力厂，因为在高压水系统需要一个平滑、稳定和缓慢的过程。

>电动执行机构的主要优点就是高度的稳定和用户可应用的恒定的推力，***大执行器产生的推力可高达225000kgf，能达到这么大推力的只有液动执行器，但液动执行器造价要比电动高很多。电动执行器的抗偏离能力是很好的，输出的推力或力矩基本上是恒定的，可以很好的克服介质的不平衡力，达到对工艺参数的准确控制，所以控制精度比气动执行器要高。如果配用伺服放大器，可以很容易地实现正反作用的互换，也可以轻松设定断信号阀位状态（保持/全开/全关），而故障时，一定停留在原位，这是气动执行器所作不到，气动执行器必须借助于一套组合保护系统来实现保位。

电动执行机构的缺点主要有：结构较复杂，更容易发生故障，且由于它的复杂性，对现场维护人员的技术要求就相对要高一些；电机运行要产生热，如果调节太频繁，容易造成电机过热，产生热保护，同时也会加大对减速齿轮的磨损；另外就是运行较慢，从调节器输出一个信号，到调节阀响应而运动到那个相应的位置，需要较长的时间，这是它不如气动、液动执行器的地方。

3.液动执行机构

液动执行器是以液压油为动力完成执行动作的一种执行器。液动执行器通常为一体式结构，执行机构与调节机构为统一整体。液动执行器的实际应用率在三种执行器中***低，只有一些大型工作场合，才会使用液动执行器。

1、液动执行器的优点液动执行器的输出推动力要高于气动执行器和电动执行器，且液动执行器的输出力矩可以根据要求进行***的调整，并将其通过液压仪表反应出来。液动执行器的传动更为平稳可靠，有缓冲无撞击现象，适用于对传动要求较高的工作环境。液动执行器的调节精度高、响应速度快，能实现高***度控制。液动执行器是使用液压油驱动，液体本身有不可压缩的特性，因此液压执行器能轻易获得较好的抗偏离能力。液动执行器本身配备有蓄能器，在发生动力故障时，可以进行一次以上的执行操作，减少紧急情况对生产系统造成的破坏和影响，特别适用于长输送管路自动控制。液动执行器使用液压方式驱动，由于在操作过程中不会出现电动设备常见的打火现象，因此防爆性能要高于电动执行器。

2、液动执行器的缺点液动执行器的工作需要外部的液压系统支持，运行液压执行器要配备液压站和输油管路，这造成液压执行器相对电动执行器和气动执行器来说，一次性投资更大，安装工程量也更多，因此只有在较大的工作场合才使用液动执行器。

3、液动执行器的用途液动执行器的安装特性决定了它只适用于一些对执行器控制要求较高的特殊工况。目前，液动执行器只有在大型的电厂、石化厂等企业才有应用。

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