執(zhí)行機(jī)構(gòu)選氣動(dòng)還是電動(dòng)？一看就明白了！

一．如何選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)

1．執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇的主要考慮因素

①可靠性；②經(jīng)濟(jì)性；③動(dòng)作平穩(wěn)、足夠的輸出力矩；④結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)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)。

（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(guó)產(chǎn)定位器與國(guó)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)。

3．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(guó)產(chǎn)閥，以用于國(guó)產(chǎn)化場(chǎng)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(jiǎn)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(lái)提高輸出力；對(duì)大壓差的調(diào)節(jié)閥（如中壓蒸汽切斷），當(dāng) DN≥ 200 時(shí)，甚至要選雙層活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

②對(duì)普通調(diào)節(jié)閥，還可選用活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)去代替薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸大大減小，就此觀點(diǎn)而言，氣動(dòng)活塞調(diào)節(jié)閥使用會(huì)更多；

③對(duì)角行程類調(diào)節(jié)閥，其角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，典型的結(jié)構(gòu)是雙活塞齒輪齒條轉(zhuǎn)動(dòng)式。值得強(qiáng)調(diào)的是，傳統(tǒng)的“直行程活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)+ 角鐵 + 曲柄連桿”方式。

二．電動(dòng)和氣動(dòng)執(zhí)行器的對(duì)比

1．抗過載能力和使用壽命

電動(dòng)執(zhí)行器只能用于間斷性操作，因此不適用于持續(xù)的閉環(huán)操作。而氣動(dòng)執(zhí)行器具有抗過載能力且在其整個(gè)使用壽命中是免維護(hù)的。不需要換油也不需要其它潤(rùn)滑。其標(biāo)準(zhǔn)使用壽命多達(dá)一百萬(wàn)次開關(guān)循環(huán)，所以氣動(dòng)執(zhí)行器比其它閥執(zhí)行器優(yōu)越。

2．安全

氣動(dòng)執(zhí)行器可用于有潛在爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)合，特別是碰到下列情況：

需要防爆閥(如帶合適線圈的Namur閥)；閥或閥島需安裝在爆炸區(qū)域外，在爆炸區(qū)域使用的氣動(dòng)執(zhí)行器要通過氣管驅(qū)動(dòng)；電動(dòng)執(zhí)行器不易在有潛在爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)合中使用且成本高。

3．抗過載能力

在需要增加扭矩或?qū)ψ饔昧τ刑厥庖蟮那闆r下，電動(dòng)執(zhí)行器將很快地達(dá)到扭矩極限。尤其是在不定期開啟或長(zhǎng)時(shí)間關(guān)閉閥執(zhí)行器的情況下，氣動(dòng)執(zhí)行器抗過載能力的優(yōu)點(diǎn)就顯而易見了，因?yàn)槌练e物或燒結(jié)物會(huì)加大起動(dòng)扭矩。使用氣動(dòng)元件，可以很容易地增加工作壓力以及作用力或扭矩。

4．經(jīng)濟(jì)性

在水和污水處理技術(shù)中大多數(shù)閥執(zhí)行器都是以開/關(guān)的模式進(jìn)行操作或者甚至設(shè)計(jì)成手動(dòng)操作形式，因此氣動(dòng)元件開創(chuàng)了合理化的重要前景。與氣動(dòng)執(zhí)行器相比，如果使用電動(dòng)執(zhí)行器，則監(jiān)測(cè)功能如過溫監(jiān)測(cè)、扭矩監(jiān)測(cè)、轉(zhuǎn)換頻率、維修保養(yǎng)周期都必須設(shè)計(jì)在控制和測(cè)試系統(tǒng)中，這就導(dǎo)致了大量的線路輸入和輸出。除了終端位置感測(cè)和氣源處理，氣動(dòng)執(zhí)行器不需要任何監(jiān)測(cè)和控制功能。氣動(dòng)執(zhí)行器成本很低，所以更加應(yīng)該使手動(dòng)閥執(zhí)行器自動(dòng)化。

5．裝配

氣動(dòng)技術(shù)非常簡(jiǎn)單。可以很容易地實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)執(zhí)行器在閥驅(qū)動(dòng)頭上的安裝以及氣源處理裝置的連接和驅(qū)動(dòng)，另外氣動(dòng)執(zhí)行器的免維護(hù)設(shè)計(jì)確保了方便易用的即裝即運(yùn)行。

6．元件

氣動(dòng)元件具有較高的抗振性，堅(jiān)固、耐用，一般不會(huì)損壞。即使很高的溫度也不會(huì)損壞耐腐蝕元件。電動(dòng)執(zhí)行器由大量的元件組成，相對(duì)而言，比較容易損壞。

7．技術(shù)

直線執(zhí)行器直接作用在關(guān)閉裝置上，而擺動(dòng)執(zhí)行器只需一個(gè)活塞和一根驅(qū)動(dòng)軸就可將“直線壓縮空氣力”轉(zhuǎn)換為擺動(dòng)。使用氣動(dòng)執(zhí)行器也可很容易地實(shí)現(xiàn)緩慢運(yùn)動(dòng)，如通過使用簡(jiǎn)單且成本較低的流量控制元件可實(shí)現(xiàn)緩慢運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)執(zhí)行器在將供給的能量轉(zhuǎn)換為運(yùn)動(dòng)時(shí)，要發(fā)生很大的能量損失。首先是由于電馬達(dá)將大部分能量轉(zhuǎn)換為熱量，其次是由于使用了齒輪箱。

三．總 結(jié)

1．氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

現(xiàn)今大多數(shù)工控場(chǎng)合所用執(zhí)行器都是氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因?yàn)橛脷庠醋鰟?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(jiǎn)單，易于掌握和維護(hù)。由維護(hù)觀點(diǎn)來(lái)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(chǎng)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(lái)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(shì)。

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。

2．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(lái)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(chǎng)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(zhǎng)的時(shí)間，這是它不如氣動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行器的地方。