氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行器的區(qū)別

一、概述

閥門所用執(zhí)行器不外乎氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)（電液動(dòng)）這三種，其使用性能各有優(yōu)劣，下面分述之。

二、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：

現(xiàn)今大多數(shù)工控場合所用執(zhí)行器都是氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因?yàn)橛脡嚎s空氣做動(dòng)力，相較之下，比電動(dòng)和液動(dòng)要經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，且結(jié)構(gòu)簡單，易于掌握和維護(hù)。由維護(hù)觀點(diǎn)來看，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)比其它類型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)易于操作和校定，在現(xiàn)場也可以很容易實(shí)現(xiàn)正反左右的互換。它最大的優(yōu)點(diǎn)是安全，當(dāng)使用定位器時(shí)，對(duì)于易燃易爆環(huán)境是理想的，而電訊號(hào)如果不是防爆的或本質(zhì)安全的則有潛在的因打火而引發(fā)火災(zāi)的危險(xiǎn)。所以，雖然現(xiàn)在電動(dòng)調(diào)節(jié)閥應(yīng)用范圍越來越廣，但是在化工領(lǐng)域，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥還是占據(jù)著絕對(duì)的優(yōu)勢。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)就是：響應(yīng)較慢，控制精度欠佳，抗偏離能力較差，這是因?yàn)闅怏w的可壓縮性，尤其是使用大的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，空氣填滿氣缸和排空需要時(shí)間。但這應(yīng)該不成問題，因?yàn)樵S多工況中不要求高度的控制精度和極快速的響應(yīng)以及抗偏離能力。三、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用于動(dòng)力廠或核動(dòng)力廠，因?yàn)樵诟邏核到y(tǒng)需要一個(gè)平滑、穩(wěn)定和緩慢的過程。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)就是高度的穩(wěn)定和用戶可應(yīng)用的恒定的推力，最大執(zhí)行器產(chǎn)生的推力可高達(dá)225000kgf，能達(dá)到這么大推力的只有液動(dòng)執(zhí)行器，但液動(dòng)執(zhí)行器造價(jià)要比電動(dòng)高很多。電動(dòng)執(zhí)行器的抗偏離能力是很好的，輸出的推力或力矩基本上是恒定的，可以很好的克服介質(zhì)的不平衡力，達(dá)到對(duì)工藝參數(shù)的準(zhǔn)確控制，所以控制精度比氣動(dòng)執(zhí)行器要高。如果配用伺服放大器，可以很容易地實(shí)現(xiàn)正反作用的互換，也可以輕松設(shè)定斷信號(hào)閥位狀態(tài)（保持/全開/全關(guān)），而故障時(shí)，一定停留在原位，這是氣動(dòng)執(zhí)行器所作不到，氣動(dòng)執(zhí)行器必須借助于一套組合保護(hù)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)保位。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)主要有：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，更容易發(fā)生故障，且由于它的復(fù)雜性，對(duì)現(xiàn)場維護(hù)人員的技術(shù)要求就相對(duì)要高一些；電機(jī)運(yùn)行要產(chǎn)生熱，如果調(diào)節(jié)太頻繁，容易造成電機(jī)過熱，產(chǎn)生熱保護(hù)，同時(shí)也會(huì)加大對(duì)減速齒輪的磨損；另外就是運(yùn)行較慢，從調(diào)節(jié)器輸出一個(gè)信號(hào)，到調(diào)節(jié)閥響應(yīng)而運(yùn)動(dòng)到那個(gè)相應(yīng)的位置，需要較長的時(shí)間，這是它不如氣動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行器的地方。四、液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

當(dāng)需要異常的抗偏離能力和高的推力以及快的形成速度時(shí)，我們往往選用液動(dòng)或電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因?yàn)橐后w的不可壓縮性，采用液動(dòng)執(zhí)行器的優(yōu)點(diǎn)就是較優(yōu)的抗偏離能力，這對(duì)于調(diào)節(jié)工況是很重要的，因?yàn)楫?dāng)調(diào)節(jié)元件接近閥座時(shí)節(jié)流工況是不穩(wěn)定的，越是壓差大，這種情況越厲害。另外，液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行起來非常平穩(wěn)，響應(yīng)快，所以能實(shí)現(xiàn)高精度的控制。電液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是將電機(jī)、油泵、電液伺服閥集成于一體，只要接入電源和控制信號(hào)即可工作，而液動(dòng)執(zhí)行器和氣缸相近，只是比氣缸能耐更高的壓力，它的工作需要外部的液壓系統(tǒng)，工廠中需要配備液壓站和輸油管路，相比之下，還是電液執(zhí)行器更方便一些。液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)就是造價(jià)昂貴，體檢龐大笨重，特別復(fù)雜和需要專門工程，所以大多數(shù)都用在一些諸如電廠、石化等比較特殊的場合。五、電液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：

電液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是將電機(jī)、油泵、電液伺服閥集成于一體，只要接入電源和控制信號(hào)即可工作，而液動(dòng)執(zhí)行器和氣缸相近，只是比氣缸能耐更高的壓力，它的工作需要外部的液壓系統(tǒng)，工廠中需要配備液壓站和輸油管路，相比之下，還是電液執(zhí)行器更方便一些電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較液動(dòng)執(zhí)行器推力最大，現(xiàn)在一般都是機(jī)電一體化的，但比較笨重，所以現(xiàn)在很少使用，比如三峽的船閥用的就是液動(dòng)執(zhí)行器。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)安全防爆性能差，電機(jī)動(dòng)作不夠迅速，且在行程受阻或閥桿被扎住時(shí)電機(jī)容易受損。盡管近年來電動(dòng)執(zhí)行器在不斷改進(jìn)并有擴(kuò)大應(yīng)用的趨勢，但從總體上看不及氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)用得普遍。氣動(dòng)執(zhí)行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是統(tǒng)一的整體，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式和活塞式兩類?；钊叫谐涕L，適用于要求有較大推力的場合；而薄膜式行程較小，只能直接帶動(dòng)閥桿。由于氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有結(jié)構(gòu)簡單，輸出推力大，動(dòng)作平穩(wěn)可靠，并且安全防爆等優(yōu)點(diǎn)，在化工，煉油等對(duì)安全要求較高的生產(chǎn)過程中有廣泛的應(yīng)用。液壓、氣動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理和特點(diǎn)1.液壓機(jī)構(gòu)液壓機(jī)構(gòu)是以液壓油為動(dòng)力源來完成預(yù)定運(yùn)動(dòng)要求和實(shí)現(xiàn)各種機(jī)構(gòu)功能的機(jī)構(gòu)。液壓機(jī)構(gòu)與純機(jī)械機(jī)構(gòu)和電力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）在輸出同等功率的條件下，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕、慣性小。（2）工作平穩(wěn)，沖擊、振動(dòng)和噪音都較小，易于實(shí)現(xiàn)頻繁的啟動(dòng)、換向，能夠完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和各種往復(fù)運(yùn)動(dòng)。（3）操縱簡單、調(diào)速方便，并能在大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，調(diào)速比可達(dá)5000。（4）可實(shí)現(xiàn)低速大力矩傳動(dòng)，無需減速裝置。液壓機(jī)構(gòu)的不足之處是：油液的粘性受溫度變化的影響大，不宜用于低溫和高溫的環(huán)境中；液壓組件的加工和配合要求精度高，加工工藝?yán)щy，成本高。2.氣動(dòng)機(jī)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)構(gòu)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)來傳遞動(dòng)力和控制信號(hào)的機(jī)構(gòu)。與液壓機(jī)構(gòu)相比有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）以空氣為工作介質(zhì)，用后可直接排到大氣中，處理方便。（2）動(dòng)作迅速、反應(yīng)快、維護(hù)簡單、工作介質(zhì)清潔，不存在介質(zhì)變質(zhì)問題。（3）工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別是在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、強(qiáng)振、潮濕、有輻射和溫度變化大的惡劣環(huán)境中工作時(shí)，安全可靠性優(yōu)于液壓、電子和電氣機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)機(jī)構(gòu)的不足之處是：由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩(wěn)定性稍差，但采用氣液動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置會(huì)得到較滿意的結(jié)果；工作壓力低（一般為0.3～1.0MPa），難以獲得很大的輸出力；噪聲大，在高速排氣時(shí)要加消聲器。３氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1.氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)1）以空氣為工作介質(zhì)，工作介質(zhì)獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動(dòng)相比不必設(shè)置回收的油箱和管道。2）因空氣的粘度很?。s為液壓油動(dòng)力粘度的萬分之一），其損失也很小，所以便于集中供氣、遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會(huì)像液壓傳動(dòng)那樣嚴(yán)重污染環(huán)境。3）與液壓傳動(dòng)相比，氣壓傳動(dòng)動(dòng)作迅速、反應(yīng)快、維護(hù)簡單、工作介質(zhì)清潔，不存在介質(zhì)變質(zhì)等問題。4）工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動(dòng)等惡劣工作環(huán)境中，比液壓、電子、電氣控制優(yōu)越。5）成本低，過載能自動(dòng)保護(hù)。2.氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)1）由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩(wěn)定性稍差。但采用氣液聯(lián)動(dòng)裝置會(huì)得到較滿意的效果。2）因工作壓力低（一般為0.31.0MPa），又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，總輸出力不宜大于10～40kN。3）噪聲較大，在高速排氣時(shí)要加消聲器。4）氣動(dòng)裝置中的氣信號(hào)傳遞速度在聲速以內(nèi)比電子及光速慢，因此，氣動(dòng)控制系統(tǒng)不宜用于元件級(jí)數(shù)過多的復(fù)雜回路。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇1.執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇的主要考慮因素：執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇的主要考慮因素是：①可靠性；②經(jīng)濟(jì)性；③動(dòng)作平穩(wěn)、足夠的輸出力；④重量外觀；⑤結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便。2.電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇比較：（1）氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)簡單可靠；老式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性差是它過去的一貫弱點(diǎn)，然而在90年代電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的發(fā)展徹底解決了這一問題，可以在5~10年內(nèi)免維修，它的可靠性甚至超過了氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。正由于此，筆者認(rèn)為，它將成為下世紀(jì)調(diào)節(jié)閥的主流。（2）驅(qū)動(dòng)源氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大不足就是需別設(shè)置氣源站，增加了費(fèi)用；電動(dòng)閥的驅(qū)動(dòng)源隨地可取。（3）價(jià)格方面氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須附加閥門定位器，再加上氣源，其費(fèi)用與電動(dòng)閥不相上下（進(jìn)口電氣閥門定位器與進(jìn)口電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)價(jià)格相當(dāng)；國產(chǎn)定位器與國產(chǎn)電動(dòng)執(zhí)行器不相上下）。（4）推力和剛度兩者相當(dāng)。（5）防火防爆“氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)+電氣閥門定位器”略好于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

推薦意見（1）在可能的情況下，建議選用進(jìn)口電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)配國產(chǎn)閥（如全功能超輕型閥），以用于國產(chǎn)化場合、新建項(xiàng)目等。（2）薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)雖存在推力不夠、剛度小、尺寸大的缺陷，但其結(jié)構(gòu)簡單，所以，目前仍是使用最多的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。但這里我們強(qiáng)調(diào)的是最好選用ZHA、ZHB型的精小型薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)去代替ZMA、ZMB型的老式薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以獲得更輕的重量、更小的尺寸和大的輸出力。（3）活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇注意方面：①氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)推力不夠時(shí)，選用活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)來提高輸