气动、电动执行机构设计选型PK

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1、电动执行机构PK气动执行机构现在工业逐步趋向自动化，阀门也有手动阀门转变成气动或电动阀门，我们一般把代替 手动的设备叫做执行机构，执行机构一般包括气动执行器、电动执行器、液动执行器这三种。 执行机构最广泛的定义是：可以提供直线或者旋转运动的驱动装置，利用驱动能源并在控制 信号的作用下，对一些设备和装置进行自动操作，控制其开关和调节，代替人工作业。执行 单元是过程控制工业里的终端控制单元，通常由阀门和执行机构组成。本文主要讨论电动执 行器与气动执行器的区别和优劣势，5大方面20个点全角度去带大家了解两者的区别。1）驱动能源1.1驱动源获得的难易程度电动执行机构：驱动源是电源，无论是三相电源还是单

2、相电源，在工业现场都很方便获取。 气动执行机构：驱动源是气源，需要专门配套气源站、铺设管线，施工较为繁琐，增加预算。 气源一般为压缩空气，所以还要配以大型的空气压缩机。评述：各类型工业现场，电源都很容易获取。一些小型设备的配套执行器，用电动方案会更 方便（通常小设备是没有压缩气体的，例如：压板机，盾构机等）1.2对驱动源的要求电动执行机构：电源电压在一定范围内波动时，电机可以正常工作。一般波动范围在额定电 压的10%气动执行机构：气源不能含油，含水，含杂质。不洁净的气体将会影响执行机构和阀门定位 器的正常运行和寿命。评述：电源更容易保证供电质量。气源需使用气体过滤装置，维护检测工作较多，但是现

3、在 一般工厂都会有气源。1.3节能电动执行机构：仅在改变控制阀开度时，需要驱动电机，到达所需开度时电机断电。待机状 态只需少量供电维持控制单元的运作。气动执行机构：在整个控制阀运行和待机状态中都需要有一定的气压，气压下降时，压缩机 就要运行增压。评述：通常来说，电动执行机构比气动执行机构更省电节能。2）应用范围2.1动作方式电动执行机构：配置灵活，动作方式有：直行程，角行程，多回转。可以用于控制所有类型 的阀门。气动执行机构：通常只有直行程和角行程两种类型，通常用于控制直行程调节阀，蝶阀，球 阀等，一般情况无法控制闸阀，截止阀等阀门。评述：电动执行机构可以方便的实现多回转的动作方式，其结构形式

4、比较灵活，尤其是用于 控制闸阀，截止阀等在工业现场有巨大使用量的阀门。气动执行机构通常无法控制以上阀门。 2.2大力矩角行程阀门控制电动执行机构：可实现最大几十万Nm力矩，且组合灵活，体积相对较小，容易实现。 气动执行机构：也可实现几万Nm的扭矩，但体积将会非常庞大，不便于安装使用。 评述：较大力矩（超过1万Nm）的90回转阀门，通常选用电动执行机构更合适一些。 2.3防爆场合电动执行机构：电机、控制单元等电子电器元件在故障状态时有可能产生电火花，需要进行 特殊的隔爆处理才能用于易燃易爆的场合。气动执行机构：驱动能源是气源（空气或者惰性气体），不存在高压强电原件，不易产生电 火花，安全性能高。

5、评述：在石化、冶金、煤化工等行业的一些主装置设备中，常含有石油、天然气、煤气等易 燃易爆介质，出于安全考虑，通常会选用气动执行器。而隔爆电动执行器通常用于油库，罐 区，油气管线，煤气管线等不便于铺设气路的场合。3）产品性能3.1耐高温电动执行机构：即使控制器分体安装，但主传动结构中因为电机、传感器等元器件的正常运 行受环境温度的限制，耐环境温度一般不超过80 C。气动执行机构：阀门定位器分体安装后，主体（气缸）可以选用耐高温型产品，耐环境高温 可达100 C以上或更高。评述：智能一体化的电动和气动执行器的工作环境温度差不多。但控制单元与主体分体安装 后，气动执行机构比电动执行机构更耐高温一些。

6、3.2抗震性能电动执行机构：有大量机械、电子元件构成，其正常运行和寿命受震动影响较大。气动执行机构：整体结构简单，可动部件少，对震动不敏感。评述：气动执行机构抗震性更强。3.3运行速度电动执行机构：通过不同类型的齿轮箱减速后，不同型号产品具有快慢不等的输出速度，运 行速度一般不可调。气动执行机构：通过气源信号根据使用需求调节运行速度的快慢，并且可以达到较快的运行 速度评述：气动执行机构可实现快速动作响应，并且速度可调，提高调节效率。电动执行机构需 要采用特殊电机和变速控制模块才可实现调速运行。3.4过载能力及寿命电动执行机构：电机超出使用条件的频繁动作或过载时，容易发热，导致产生热保护并中途

7、停机，长期大负荷也会加大对传动齿轮的磨损。气动执行机构：适应频繁满负载动作，运行寿命长。阀门因为介质沉积可能会加大启动扭距， 使用气动元件，可以在一定范围内增加工作压力以及作用力。评述:气动执行机构更加适应频繁大负荷的调节动作，调节型气动执行机构使用周期更长些， 最高可达200万次动作。调节型电动执行机构运行周期最高可达180万次动作。3.5保位功能电动执行机构：在断电、断信号等故障情况下，可以通过自身的机械自锁实现保位。气动执行机构：因为气源的可压缩性，在断电、断气、断信号等故障情况下，很难实现保位。 必须要加一套保位阀的组合系统。评述：大多数电动执行机构都可以实现保位。气动执行机构需要配置

8、带有保位功能的定位器 或外加保位阀，增加一定成本才能实现保位。3.6控制精度电动执行机构：抗偏离能力好，输出的推力或力矩稳定，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。通常智能电动执行机构的控制精度为1%。气动执行机构：因为气源的可压缩性和要克服阀门填料、阀杆、工艺介质的摩擦力，可能 导致阀位的阶跃变化，影响执行机构的定位精度。在气源稳定的情况下，国产智能阀门定位 器的控制精度可达1%，而一些进口定位器精度可实现0.1%。评述：在控制精度上来看，气动执行器的控制精度还是高于电动执行器。3.7故障安全电动执行机构：在失去电源的情况下，如果要实现关闭或打开阀门，需要选择电容复位或弹

9、 簧复位型产品。气动执行机构：在失去气源的情况下，可以实现弹簧复位功能，比电动更容易实现。目前国 际上，得锐自动化旗下的意大利OMAL单作用气动执行器可以实现弹簧复位，角行程最大力 矩可达16000Nm。评述：虽然气动执行机构实现弹簧复位功能较为容易，但石化管线等长距离传输场合，因其 要求的特殊性，使得弹簧复位型电动执行机构具有更广泛的应用范围。4）使用维护4.1后期维护电动执行机构：结构复杂，机电一体化程度高，包含许多运动部件、齿轮、电路板等，对设 备维护人员的技术要求较高气动执行机构：结构简单，只有一个运动部件，对维护人员要求不高4.2操作安全性电动执行机构：一般是380V或220V电压，

10、有一定危险。气动执行机构：没有高电压5）常见认识误区5.1电动执行机构运行速度慢，有快开快关要求的阀门要选用气动执行机构？评述：一般认为对于角行程电动执行机构，无法达到小于10S/90。的运行时间。实际上，通 过配置大功率高转速电机和适当的减速机构，可以实现快速运行的功能。5.2气动执行机构比电动执行机构结构简单，更经济？评述：一般认为电动执行器的结构复杂，包括电机、伺服控制、减速机等，价格更高。尽管 气动执行机构单机价格确实不高，但对于一台闭环控制回路的气动执行机构，包括气动执行 机构、阀门定位器、伺服放大器、电磁阀、保位阀、空气过滤减压器、位置反馈系统等，再 加上需要配置气源，建设压缩机站

11、，铺设管路，整体成本并不低。5.3气动执行机构技术成熟，可靠性远优于电动执行机构？评述：产品可靠性的保障除了产品本身技术环节的成熟外，跟产品选型，现场应用工况，产 品质量控制体系等因素也是密切相关的。现代智能电动执行机构无论传动技术还是控制技术 都非常成熟，软硬件的配套也都有成熟技术的保证，尤其国外知名品牌厂家的产品其可靠性 是比较高的。现代气动执行器技术成熟，运动部件少，结构简单，在配合适当的阀门定位器 之后，总体来说有很高的可靠性。5.4气动执行机构容易实现停气、停电复位。电动执行机构只能保位？评述：在系统故障停电、停气时，从系统的安全角度要求阀门要处在全开或保位或全关的位 置。单作用气动

12、执行机构可以通过弹簧复位功能，使得阀门处于任一安全位置。对于电动执 行机构，也可以通过一体化的弹簧复位功能，或自备电源功能来实现开阀或者关阀。应用场合：高压加热器紧急放散阀，油气管线紧急关闭球阀等。5.5电动执行机构智能化程度比气动要更高？评述：两种类型的产品智能化程度相当，不论是智能电动执行机构还是智能气动阀门定位器 都在持续的向前发展：人机界面、故障诊断、现场总线、无线通信。因此不能说电动代表高 科技，气动代表落后生产力综述：不论电动还是气动执行机构，两者都有自身的产品特点，选型时，需要结合现场 工况，考虑多方面因素，破除认识误区，选择适合自身条件的产品，才是实现阀门自动化控 制的最佳途径。