幾種閥門驅(qū)動方式的分析對比

在環(huán)保、水利、石化、冶金、造紙、電力、航天、管道、工業(yè)裝備、工業(yè)加工等領(lǐng)域需要用到大量的閥門來控制流體運動。而作為控制閥門開、關(guān)或者部分開關(guān)的驅(qū)動裝置通常稱為閥門執(zhí)行器或者閥門驅(qū)動器。執(zhí)行器作為閥門控制的終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其工作的可靠性、可控性和功能的優(yōu)劣，將直接影響調(diào)節(jié)、控制結(jié)果的成敗和設(shè)備的安全性，并制約著自動化總體水平的提高。

傳統(tǒng)執(zhí)行器分為電動、氣動和液動三種，及衍生的氣液聯(lián)合，電液聯(lián)合驅(qū)動。每種驅(qū)動各有優(yōu)缺點，本文簡單說明電動、氣動，液動三種驅(qū)動優(yōu)缺點，便于大家快速了解。

一：電動執(zhí)行器

電動執(zhí)行器顧名思義是以電為動力，使用單相或三相電動機(jī)驅(qū)動齒輪或蝸輪蝸桿輸出直線或旋轉(zhuǎn)運動。電動執(zhí)行器可輸出相對恒定的驅(qū)動力，抗偏差能力強(qiáng)，控制精度要比氣動執(zhí)行器高，不用借助其他輔助系統(tǒng)可自動保位。電動執(zhí)行器具有操作簡便、易于實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制等特點，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易載發(fā)生故障，經(jīng)常出現(xiàn)定位精度低、過開過關(guān)、電機(jī)燒毀、齒輪箱磨損等，維護(hù)費用很大。調(diào)節(jié)過于頻繁會引起電動機(jī)發(fā)熱，減速齒輪易磨損。此外，電動執(zhí)行器運行緩慢，難于實現(xiàn)大驅(qū)動力，且存在過保護(hù)實現(xiàn)困難、不良位置等問題。

二：氣動執(zhí)行器

氣動執(zhí)行器以壓縮空氣為動力，具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)較為方便等特點，但體積大、需要氣源和空氣凈化裝置；氣動執(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、活塞式、撥叉式和齒輪齒條式。采用氣體做動力介質(zhì)，優(yōu)點是安全性高，對使用環(huán)境要求低。但由于氣體的可壓縮性，剛度相對較低的氣動執(zhí)行器響應(yīng)較慢，分辨率欠佳，控制精度低，抗偏差能力較弱，應(yīng)用在動態(tài)力或摩擦較大情況下時，極易引起設(shè)備的不良振動。且其能重比差，功率密度低，較大驅(qū)動力的氣動執(zhí)行器極其復(fù)雜、笨重而昂貴。

            圖所示為氣動執(zhí)行器及氣源裝置

三：液壓執(zhí)行器

普通的液壓執(zhí)行器以高壓油為動力，具有負(fù)載能力大，調(diào)節(jié)精度高等特點，但需要配備有龐大的獨立供油設(shè)備，維護(hù)工作量也相對較大. 液壓執(zhí)行器結(jié)構(gòu)有葉片式結(jié)構(gòu)，齒輪齒條式，螺旋式執(zhí)行器。三者各有優(yōu)缺點。葉片式結(jié)構(gòu)承載能力小，漏油多；齒輪齒條式承載能力大，結(jié)構(gòu)簡單，體積大，螺旋式定位精確，加工難度高。下圖為齒輪齒條執(zhí)行器安裝在閥門上?，F(xiàn)有的液動執(zhí)行器通常需要配套使用一個液壓站，致使其體積龐大，液壓管路長，而且節(jié)流損失大、維修不方便等 。

左圖為閥門裝配執(zhí)行器，中圖為液壓動力源，右圖所示齒輪齒條式執(zhí)行器

表格形式對比三種執(zhí)行器特點：

四：電液執(zhí)行器

電液執(zhí)行器作為液壓執(zhí)行器衍生的一種動力裝置，集合了液壓、控制、機(jī)電、計算機(jī)、通信等技術(shù)，可以快速、穩(wěn)定地對被控對象的位置進(jìn)行精確控制，應(yīng)用于各種閥門的驅(qū)動、控制中。電液執(zhí)行器將液壓動力模塊和控制模塊集成一體。電液執(zhí)行器集成了電操作的簡單、液壓的動力快、電控制板的可靠，具有響應(yīng)速度快、控制精度高、輸出功率大、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點；同時電液執(zhí)行器克服了氣動執(zhí)行器的控制精度低、電動執(zhí)行器的可控性差等問題。電液執(zhí)行器大體可分為兩種：一種是用伺服閥控制式，即傳統(tǒng)的電液伺服執(zhí)行器，采用開式液壓系統(tǒng)，通過控制伺服閥調(diào)節(jié)液壓油流動方向及流量大小，實現(xiàn)對被控對象的調(diào)節(jié)；一種是電動機(jī)控制式，采用閉式液壓系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速來控制雙向泵壓力油輸出方向和流量．對被控對象進(jìn)行精確調(diào)控。

新的電液執(zhí)行器結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、體積小、傳動平穩(wěn)、可以獲得很大的輸出力矩、速度調(diào)節(jié)方便、控制容易、容易防止過載等優(yōu)點，有總體價格便宜、容易維護(hù)、適用范圍廣的特點。

控制盒內(nèi)集成了液壓微動力單元及控制板，使得整個執(zhí)行器智能化，迷你化。電液執(zhí)行器是工業(yè)自動控制系統(tǒng)的重要控制元件，可以對閥門壓力、流量、溫度等進(jìn)行調(diào)節(jié)，大量應(yīng)用在化工、石油、冶金、電力、煤炭等工業(yè)過程控制系統(tǒng)中。電液執(zhí)行器發(fā)展朝小型、輕量、高效節(jié)能、高可靠性趨勢發(fā)展。 

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