电动、气动、液动执行机构的作用、结构和原理

电动、液动、气动执行器之间的区别~

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。
本文来源：《阀门配套，选电动执行器还是气动执行器，从20点来为你分析！》
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。

得锐自动化评述：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。

得锐自动化评述：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。

得锐自动化评述：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。

得锐自动化评述：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。

得锐自动化评述：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。

得锐自动化评述：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℃。

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℃以上或更高。

得锐自动化评述：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。

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。

得锐自动化评述：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

得锐自动化评述：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。

得锐自动化评述：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。

得锐自动化评述：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%。

得锐自动化评述：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。

得锐自动化评述：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，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？

得锐自动化：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？

得锐自动化：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，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？

得锐自动化：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?

得锐自动化：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？

得锐自动化：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。

气动执行机构单动机构，它的机械构造和运行原理一目了然！

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，在发电厂、化工，炼油等对安全要求较高的生产过程中有广泛的应用。

电动执行器它的特点最简单的说就是以电力代替了人力去控制阀门 。方便，便捷。产品的特点的话，说起来就比较多了，因为要根据不同的需求有不同的配置，电动执行机构主要应用于动力厂或核动力厂，因为在高压水系统需要一个平滑、稳定和缓慢的过程。电动执行机构的主要优点就是高度的稳定和用户可应用的恒定的 推力，最大执行器产生的推力可高达225000kgf，能达到这么大推力的只有液动执行器，但液动执行器造价要比电动高很多。电动执行器的抗偏离能力是很 好的，输出的推力或力矩基本上是恒定的，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，所以控制精度比气动执行器要高。如果配用伺服放大器， 可以很容易地实现正反作用的互换，也可以轻松设定断信号阀位状态（保持/全开/全关），而故障时，一定停留在原位，这是气动执行器所作不到，气动执行器必 须借助于一套组合保护系统来实现保位，我公司天津贝尔就是生产电动执行器的，比较了解这块。

气动执行机构的特点有：接受连续的气信号，输出直线位移（加电/气转换装置后，也可以接受连续的电信号），有的配上摇臂后，可输出角位移。有正、反作用功能。移动速度大，但负载增加时速度会变慢。输出力与操作压力有关。可靠性高，但气源中断后阀门不能保持（加保位阀后可以保持）。不便实现分段控制和程序控制。检修维护简单，对环境的适应性好。输出功率较大。具有防爆功能

你的问题太大了，只能简单的给你介绍下区别，具体的你的一个一个查的学习，电动的可以找我

我对气动执行器比较了解，所以只能主要跟你介绍一下气动执行器：

气动执行器是石油、化工、电力、冶金等工业企业广泛使用的工业过程控制仪表之一。 通常由气动执行机构和执行器连接安装调试后形成的组合仪表。

气动执行器就是以压缩空气为动力源，以气缸为执行器，并借助于电气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件去驱动阀门，实现开关量或比例式调节，接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的：流量、压力、温度等各种工艺参数。

执行器的基本参数是工作压力、工作温度和口径。对于大量使用于工业管道的各种执行器，常用公称压力和公称通径作为基本参数。

气动执行器公称压力是指某种材料的执行器，在规定的温度下，允许承受的最大工作压力。公称通径是指执行器体与管子联接端部的名义内径。

按工作温度又可分为常温执行器、中温执行器、高温执行器、低温执行器。

为了延长电动球执行器的寿命，在电动执行器的安装和维护注意有关的事项，具体事项如下。

气动执行器的特点就是控制简单，反应快速，且本质安全，不需另外再采取防爆措施。

执行器前后位置应有直管段，长度不小于10倍的管道直径（10D），以避免阀的直管段太短而影响流量特性。 执行器的口径与工艺管道不相同时，应采用异径管连接。在小口径执行器安装时，可用螺纹连接。 阀体上流体方向箭头应与流体方向一致。

执行器的工作环境温度要在（－30～+ 60） 相对湿度不大于95% 95% ，相对湿度不大于95%。 要设置旁通管道。目的是便于切换或手动操作， 可在不停车情况下对执行器进行检修。 执行器在安装前要彻底清除管道内的异物，如污垢、焊渣等。

气动执行器控制简单、反应快速、本质安全，不需另外再采取防爆措施。在存放气动执行器要注意以下事项。

气动执行器应存放在干燥的室内，通路两端必须堵塞。不准堆置存放 。气动执行器安装位置，距地面要求有一定的高度，执行器的上下要留有一定空间，以便进行执行器的拆装和修理。对于装有气动阀门定位器和手轮的执行器，必须保证操作、观察和调整方便。

执行器应安装在水平管道上，并上下与管道垂直， 一般要在阀下加以支撑，保证稳固可靠。对于特殊场合下，需要执行器水平安装在竖直的管道上时，也应将执行器进行支撑（小口径执行器除外）。安装时，要避免给执行器带来附加应力）。

执行器还可按驱动装置的类型、与管道的联接方式和执行器体的使用材料等进行分类。执行器可按各种分类方法单独地或组合地命名，也可按启闭件的结构特征或具体用途命名。长期存放的气动执行器应定期检查，清除污垢，在各运动部分及加工面上应涂以防锈油，防止生锈。 气动执行器应安装在水平管道上，必修垂直安装。阀杆向上。 必修按图示箭头所指士介质进行安装。

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木垒蒙古自治州13492342936： 电动执行装置在控制系统中可以起到什么作用? ？
萧券力邦： 气动执行器∶结构简单、工作可靠、价格便宜、维护方便、防火防爆、应用广泛.电动执行器:能源取用方便、信号传输速度快、便于运转,但结构复杂、价格贵、防爆等级不高.液动执行器:推力大,体积较大,适用于被控制压力高的场合.

木垒蒙古自治州13492342936： 执行器有哪几部分组成?它在过程控制中起什么作用 - ？
萧券力邦： 执行器分电动、气动、电液式等几种形式. 电动执行器组成:电机、减速箱、手轮、位置发送器(控制回路). 气动执行器:气缸、电磁阀、阀门定位器. 电液式的形式和上面差不多. 作用:控制流量.

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萧券力邦： 调节阀所用执行器不外乎气动、电动、液动(电液动)这三种,其使用性能各有优劣,下面分述之.1、气动执行机构:现今大多数工控场合所用执行器都是气动执行机构,因为用气源做动力,相较之下,比电动和液动要经济实惠,且结构简单...

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萧券力邦： 气动执行器(或调节阀)的正反作用: 正作用:当输入信号增大时,执行器的开度增大,即流过执行器的流量增大. 这种气动调节阀通常称为气开阀. 反作用:当输入信号增大时,执行器的开度减小,即流过执行器的流量减小. 这种气动调节...

木垒蒙古自治州13492342936： 电动执行机构的优点 - ？
萧券力邦： 电动执行机构的主要优点就是高度的稳定和用户可应用的恒定的推力,最大执行器产生的推力可高达225000kgf,能达到这么大推力的只有液动执行器,但液动执行器造价要比电动高很多.电动执行器的抗偏离能力是很好的,输出的推力或力矩基本上是恒定的,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,所以控制精度比气动执行器要高.如果配用伺服放大器,可以很容易地实现正反作用的互换,也可以轻松设定断信号阀位状态(保持/全开/全关),而故障时,一定停留在原位,这是气动执行器所作不到,气动执行器必须借助于一套组合保护系统来实现保位.

木垒蒙古自治州13492342936： 什么是传感器和执行器?举例说明 - ？
萧券力邦： 1、传感器(英文名称:transducer/sensor)是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求. 通常根据其基...

木垒蒙古自治州13492342936： 电动执行机构是什么,用在哪里 - ？
萧券力邦： 你说的 气动执行机构是指用气动控制的物品 一般是指汽缸,气动头等,继电器不属于气动执行机构.

木垒蒙古自治州13492342936： 电动执行器用途、特点是什么? - ？
萧券力邦： 对于执行机构最广泛的定义是:一种能提供直线或旋转运动的驱动装置,它利用某种驱动能源并在某种控制信号作用下工作.执行机构使用液体、气体、电力或其它能源并通过电机、气缸或其它装置将其转化成驱动作用.其基本类型有部分回转(Part-Turn)、多回转(Multi-Turn)及直行程(Linear)三种驱动方式.用途:基本的执行机构用于把阀门驱动至全开或全关的位置.用于控制阀的执行机构能够精确的使阀门走到任何位置.尽管大部分执行机构都是用于开关阀门,但是如今的执行机构的设计远远超出了简单的开关功能,它们包含了位置感应装置,力矩感应装置,电极保护装置,逻辑控制装置,数字通讯模块及PID控制模块等,而这些装置全部安装在一个紧凑的外壳内

木垒蒙古自治州13492342936： 电动执行器和气动执行器的使用功能有什么区别? - ？
萧券力邦： 1、负载性能:最大值,气动执行器1吨左右,电动执行器要看功率.2、响应时间:气动是在电动、液压传动中最快的.3、速度性能:一般的气动执行器低50mm/s易出现爬行,高于500mm/s活塞易发热.电动执行器伺服的低速性能好,高速的(如直线电机)性能好.4、定位精度:气动执行器约+/- 1mm(中间停止),+/- 0.1(二端).电动执行器一般都在+/- 0.02mm以上.5、价格:(同负载对比)气动执行器价格远低是电动执行器.6、使用环境:气动执行器对环境要求低于电动的.