气动、电动、液动执行器的区别.docx

一、概述阀门所用执行器不外乎气动、电动、液动（电液动）这三种，其使用性能各有优劣，下面分述之。二、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，因为用压缩空气做动力，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。它最大的优点是安全，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绝对的优势。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。三、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，最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。四、液动执行机构当需要异常的抗偏离能力和高的推力以及快的形成速度时，我们往往选用液动或电液执行机构。因为液体的不可压缩性，采用液动执行器的优点就是较优的抗偏离能力，这对于调节工况是很重要的，因为当调节元件接近阀座时节流工况是不稳定的，越是压差大，这种情况越厉害。另外，液动执行机构运行起来非常平稳，响应快，所以能实现高精度的控制。电液动执行机构是将电机、油泵、电液伺服阀集成于一体，只要接入电源和控制信号即可工作，而液动执行器和气缸相近，只是比气缸能耐更高的压力，它的工作需要外部的液压系统，工厂中需要配备液压站和输油管路，相比之下，还是电液执行器更方便一些。液动执行机构的主要缺点就是造价昂贵，体检庞大笨重，特别复杂和需要专门工程，所以大多数都用在一些诸如电厂、石化等比较特殊的场合。五、电液联动执行机构：电液动执行机构是将电机、油泵、电液伺服阀集成于一体，只要接入电源和控制信号即可工作，而液动执行器和气缸相近，只是比气缸能耐更高的压力，它的工作需要外部的液压系统，工厂中需要配备液压站和输油管路，相比之下，还是电液执行器更方便一些电动、气动、液动执行机构比较执行机构比较液动执行器推力最大，现在一般都是机电一体化的，但比较笨重，所以现在很少使用，比如三峡的船阀用的就是液动执行器。电动执行机构安全防爆性能差，电机动作不够迅速，且在行程受阻或阀杆被扎住时电机容易受损。尽管近年来电动执行器在不断改进并有扩大应用的趋势，但从总体上看不及气动执行机构应用得普遍。气动执行器的执行机构和调节机构是统一的整体，其执行机构有薄膜式和活塞式两类。活塞式行程长，适用于要求有较大推力的场合；而薄膜式行程较小，只能直接带动阀杆。由于气动执行机构有结构简单，输出推力大，动作平稳可靠，并且安全防爆等优点，在化工，炼油等对安全要求较高的生产过程中有广泛的应用。液压、气动机构的工作原理和特点1.液压机构液压机构是以液压油为动力源来完成预定运动要求和实现各种机构功能的机构。液压机构与纯机械机构和电力驱动机构相比，主要有以下优点：（1）在输出同等功率的条件下，机构结构紧凑，体积小、重量轻、惯性小。（2）工作平稳，冲击、振动和噪音都较小，易于实现频繁的启动、换向，能够完成旋转运动和各种往复运动。（3）操纵简单、调速方便，并能在大的范围内实现无级调速，调速比可达5000。（4）可实现低速大力矩传动，无需减速装置。液压机构的不足之处是：油液的粘性受温度变化的影响大，不宜用于低温和高温的环境中；液压组件的加工和配合要求精度高，加工工艺困难，成本高。2.气动机构气动机构是以压缩空气为工作介质来传递动力和控制信号的机构。与液压机构相比有以下优点：（1）以空气为工作介质，用后可直接排到大气中，处理方便。（2）动作迅速、反应快、维护简单、工作介质清洁，不存在介质变质问题。（3）工作环境适应性好，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强振、潮湿、有辐射和温度变化大的恶劣环境中工作时，安全可靠性优于液压、电子和电气机构。气动机构的不足之处是：由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差，但采用气液动联动装置会得到较满意的结果；工作压力低（一般为0.31.0MPa），难以获得很大的输出力；噪声大，在高速排气时要加消声器。气压传动机构1.气压传动的优点1）以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便，与液压传动相比不必设置回收的油箱和管道。2）因空气的粘度很小（约为液压油动力粘度的万分之一），其损失也很小，所以便于集中供气、远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样严重污染环境。3）与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快、维护简单、工作介质清洁，不存在介质变质等问题。4）工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中，比液压、电子、电气控制优越。5）成本低，过载能自动保护。2.气压传动的缺点1）由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差。但采用气液联动装置会得到较满意的效果。2）因工作压力低（一般为0.31.0MPa），又因结构尺寸不宜过大，总输出力不宜大于1040kN。3）噪声较大，在高速排气时要加消声器。4）气动装置中的气信号传递速度在声速以内比电子及光速慢，因此，气动控制系统不宜用于元件级数过多的复杂回路。执行机构的选择1.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：可靠性；经济性；动作平稳、足够的输出力；重量外观；结构简单、维护方便。2.电动执行机构与气动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510年内免维修，它的可靠性甚至超过了气动执行机构。正由于此，笔者认为，它将成为下世纪调节阀的主流。（2）驱动源气动执行机构的最大不足就是需别设置气源站，增加了费用；电动阀的驱动源随地可取。（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）。（4）推力和刚度两者相当。（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（1）在可能的情况下，建议选用进口电子式执行机构配国产阀（如全功能超轻型阀），以用于国产化场合、新建项目等。（2）薄膜执行机构虽存在推力不够、刚度小、尺寸大的缺陷，但其结构简单，所以，目前仍是使用最多的执行机构。但这里我们强调的是最好选用ZHA、ZHB型的精小型薄膜执行机构去代替ZMA、ZMB型的老式薄膜执行机构，以获得更轻的重量、更小的尺寸和大的输出力。（3）活塞执行机构选择注意方面：气动薄膜执行机构推力不够时，选用活塞执行机构来提高输出力；对大压差的调节阀（如中压蒸汽切断），当DN200时，甚至要选双层活塞执行机构；对普通调节阀，还可选用活塞执行机构去代替薄膜执行机构，使执行机构的尺寸大大减小，就此观点而言，气动活塞调节阀使用会更多；对角行程类调节阀，其角行程执行机构，典型的结构是双活塞齿轮齿条转动式。值得强调的是，传统的“直行程活塞执行机构+角铁+曲柄连杆”方式，应该淘汰。