-----执行机构概述-----

1. 为什么要用执行机构：

1.1  可以利用外来动力源，以节省人员体力，使操作轻易；

1.2  实现遥控；

1.3  实现复杂的控制功能。

2. 执行机构的功能定义：

执行机构是将外来能源转换成驱动阀门的推力和或扭矩的机械装置。如使用 380VAC 的供电电源， 可以驱动电机旋转，然后经过齿轮箱减速后向外输出扭矩驱动阀门动作。

一般来讲，单纯的机械机构是不能按照要求控制阀门进行动作的。所以，完整的执行机构应带有一 定的控制系统，应接受控制室发出的信号，来控制阀门的位置及开关方向。

另外，为了能让控制室观察阀门的情况，执行机构往往要求反馈阀门的状态，输出连续信号和或开 关信号。随着科学的不断发展，更有智能型执行机构可以以数字信号与控制室通讯，实现更加复杂

- 72 -

阀门知识

的智能化操作和管理。

替代手动操作是执行机构的目的之一。但考虑在可能没有动力源的情况下，仍然要操作阀门，执行 机构往往还需要带手动机构。

3. 执行机构的类型：

3.1 按能源类型分类：

电动执行机构，

采用标准电源如 380VAV，50HZ，3ph，或 220VAC，50HZ，1ph。 电动执行机构的特点是：

●结构简单，扭矩越大，相对成本越低。

●开关速度较慢，一般在 10 秒以上。

●较适用开关型控制，调节控制精度较低，一般在 1%以上。

●电动执行机构无法做到本质安全，因此在某些防爆场合如 0 区则不能使用。

●电动执行机构本身无法做到故障安全，如失电时，只能停在原位。

气动执行机构，

通常采用仪表用气源，一般考虑最低压力为 0.4Mpa，最高压力为 1.0Mpa。另外，还有高压直动式 气动执行机构，最高压力可达 10.0Mpa。

气动执行机构的特点是：

●比较经济，尤其是在石化装置，均设置有压缩空气处置系统，因此对大规模，数量较大的系统， 使用气动执行机构较为方便，并且可靠，经济。

●开关时间可根据气动控制回路按要求进行设置，最快可达 1 秒以内。

●对于小口径的阀门，由于汽缸的容积较小，因此控制精度和响应速度较高，但对于大口径的阀门， 汽缸容量较大，受到气动技术的限制，控制精度相应下降，并会出现迟滞现象。

●如果控制要求复杂，如快速动作，则执行机构的成本提高很大。

●可实现故障安全，如失气关，失气开。

滚动执行机构，

一般为高压动力源，压力范围：一般大于 5.0Mpa，最高可达 35.0MPa

滚动执行机构的特点是：

●扭矩输出效率高，执行机构尺寸较小。

●控制精度高，响应快。可实现快速动作，最快可达 0.2 秒。

●液压控制系统成本较高。

电液联动执行机构， 为液动执行机构配上液压源（站），电气控制系统和液压控制系统组成 电液执行机构的特点是：

●结构复杂，设计难度大，制造成本高。

●阀门的控制精度高，响应迅速。

●可实现极其复杂的控制功能，

气液联动，为长输油气管线专用，对天然气管线采用管线内天然气作为动力源，输油管线采用氮气

- 73 -

阀门知识

为动力。 气液联动执行机构的特点是：

●为专用执行机构，可控制球阀和闸阀，并可实现弹簧单作用关断等功能。

●10.0MPa 高压气动控制回路。

电动/液动执行机构， 为电动执行机构与液压执行机构的结合。 特点：电动执行机构与液动执行机构的有机结合，

●克服了电动执行机构断电只能保持原位的缺点，可实现失电故障时打开或关闭阀门的功能。

●缺点是实际输出扭矩较小，无法实现较大的阀门的控制。

●成本较高。

3.2 按驱动阀门类型分类： 角行程，

90°旋转阀门，如球阀，蝶阀等

180°旋转阀门，如四通阀门

●电动执行机构通过齿轮箱将电机的旋转转换成 90°或 180°旋转。因此转换效率较低。

●气动/液动执行机构通过齿轮齿条或拨叉等连杆机构将活塞或隔膜的直线运动转换成角行程。转换 效率较电动执行机构涡轮蜗杆齿轮箱高。

直行程 线性，阀杆特点为光杆，执行机构平推阀杆上下移动。 多回转，阀杆特点为螺杆，执行机构轴套旋转使阀杆上下移动。

●电动执行机构的控制精度取决于全行程多回转的圈数

●对于较长行程，控制精度较低。

3.3 按结构形成分类： 齿轮箱类

●角行程，有涡轮蜗杆齿轮箱

●多回转，有直齿轮和伞齿轮齿轮箱

活塞式

●与拨叉或齿轮齿条机械机构配合，转换成角行程控制

隔膜式

●操作压力较低，不超过 0.14Mpa

●一般用于较短行程的控制，一般<300mm。

4. 执行机构的基本知识介绍:

以下为执行机构所需的执行机构基础知识，只有充分理解才能与客户进行正确的沟通和选型。

4.1 扭矩： 执行机构的输出是以能量表示的，分别表示为推力和扭矩，推力表示直线运动的能量，扭矩表示旋 转运动的能量

- 74 -

扭矩的定义为：推力加在力臂上产生的旋转能量。.即： 扭矩 =  推力 × 力臂长度，

单位为 NM(或 kgfm)

阀门知识