执行机构的对比和选用

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。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0.3～1.0 MPa），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10～40kN。

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：①可靠性；②经济性；③动作平稳、足够的输出力；④重量外观；⑤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 5~10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，常阳认为，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。

3. 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：

①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 DN≥ 200 时，甚至要选双层活塞执行机构；

②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；

③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。