電動、液動、氣動執行機構比較
[來源：原創] [作者：jiatai] [日期：12-05-28] [熱度：]
執行機構比較
液動執行器推力最大，現在一般都是機電一體化的，但比較笨重，所以現在很少使用，比如三峽的船閥用的就是液動執行器。
電動執行機構安全防爆性能差，電機動作不夠迅速，且在行程受阻或閥桿被扎住時電機容易受損。盡管近年來電動執行器在不斷改進并有擴大應用的趨勢，但從總體上看不及氣動執行機構應用得普遍。
氣動執行器的執行機構和調節機構是統一的整體，其執行機構有薄膜式和活塞式兩類。活塞式行程長，適用于要求有較大推力的場合；而薄膜式行程較小，只能直接帶動閥桿。由于氣動執行機構有結構簡單，輸出推力大，動作平穩可靠，并且安全防爆等優點，在化工，煉油等對安全要求較高的生產過程中有廣泛的應用。
液壓、氣動機構的工作原理和特點
1.液壓機構
液壓機構是以液壓油為動力源來完成預定運動要求和實現各種機構功能的機構。液壓機構與純機械機構和電力驅動機構相比，主要有以下優點：
（1）在輸出同等功率的條件下，機構結構緊湊，體積小、重量輕、慣性小。
（2）工作平穩，沖擊、振動和噪音都較小，易于實現頻繁的啟動、換向，能夠完成旋轉運動和各種往復運動。
（3）操縱簡單、調速方便，并能在大的范圍內實現無級調速，調速比可達5000。
（4）可實現低速大力矩傳動，無需減速裝置。
液壓機構的不足之處是：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境中；液壓組件的加工和配合要求精度高，加工工藝困難，成本高。
2.氣動機構
氣動機構是以壓縮空氣為工作介質來傳遞動力和控制信號的機構。與液壓機構相比有以下優點：
（1）以空氣為工作介質，用后可直接排到大氣中，處理方便。
（2）動作迅速、反應快、維護簡單、工作介質清潔，不存在介質變質問題。
（3）工作環境適應性好，特別是在易燃、易爆、多塵埃、強磁、強振、潮濕、有輻射和溫度變化大的惡劣環境中工作時，安全可靠性優于液壓、電子和電氣機構。
氣動機構的不足之處是：由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩定性稍差，但采用氣液動聯動裝置會得到較滿意的結果；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，在高速排氣時要加消聲器。
氣壓傳動機構
1.氣壓傳動的優點
1）以空氣為工作介質，工作介質獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動相比不必設置回收的油箱和管道。
2）因空氣的粘度很小（約為液壓油動力粘度的萬分之一），其損失也很小，所以便于集中供氣、遠距離輸送。外泄漏不會像液壓傳動那樣嚴重污染環境。
3）與液壓傳動相比，氣壓傳動動作迅速、反應快、維護簡單、工作介質清潔，不存在介質變質等問題。
4）工作環境適應性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣工作環境中，比液壓、電子、電氣控制優越。
5）成本低，過載能自動保護。
2.氣壓傳動的缺點
1）由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩定性稍差。但采用氣液聯動裝置會得到較滿意的效果。
2）因工作壓力低（一般為0.31.0MPa），又因結構尺寸不宜過大，總輸出力不宜大于10～40kN。
3）噪聲較大，在高速排氣時要加消聲器。
4）氣動裝置中的氣信號傳遞速度在聲速以內比電子及光速慢，因此，氣動控制系統不宜用于元件級數過多的復雜回路。
執行機構的選擇
1.執行機構選擇的主要考慮因素：
執行機構選擇的主要考慮因素是：①可靠性；②經濟性；③動作平穩、足夠的輸出力；④重量外觀；⑤結構簡單、維護方便。
2.電動執行機構與氣動執行機構的選擇比較：
（1）氣動執行機構簡單可靠；
老式電動執行機構可靠性差是它過去的一貫弱點，然而在90年代電子式執行機構的發展徹底解決了這一問題，可以在5~10年內免維修，它的可靠性甚至超過了氣動執行機構。正由于此，筆者認為，它將成為下世紀調節閥的主流。
（2）驅動源
氣動執行機構的最大不足就是需別設置氣源站，增加了費用；電動閥的驅動源隨地可取。
（3）價格方面
氣動執行機構必須附加閥門定位器，再加上氣源，其費用與電動閥不相上下（進口電氣閥門定位器與進口電子式執行機構價格相當；國產定位器與國產電動執行器不相上下）。
（4）推力和剛度兩者相當。
（5）防火防爆
“氣動執行機構+電氣閥門定位器”略好于電動執行機構。
3.推薦意見
（1）在可能的情況下，建議選用進口電子式執行機構配國產閥（如全功能超輕型閥），以用于國產化場合、新建項目等。
（2）薄膜執行機構雖存在推力不夠、剛度小、尺寸大的缺陷，但其結構簡單，所以，目前仍是使用最多的執行機構。但這里我們強調的是最好選用ZHA、ZHB型的精小型薄膜執行機構去代替ZMA、ZMB型的老式薄膜執行機構，以獲得更輕的重量、更小的尺寸和大的輸出力。
（3）活塞執行機構選擇注意方面：①氣動薄膜執行機構推力不夠時，選用活塞執行機構來提高輸出力；對大壓差的調節閥（如中壓蒸汽切斷），當DN≥200時，甚至要選雙層活塞執行機構；②對普通調節閥，還可選用活塞執行機構去代替薄膜執行機構，使執行機構的尺寸大大減小，就此觀點而言，氣動活塞調節閥使用會更多；③對角行程類調節閥，其角行程執行機構，典型的結構是雙活塞齒輪齒條轉動式。值得強調的是，傳統的“直行程活塞執行機構+角鐵+曲柄連桿”方式。
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