详解执行器的分类，值得收藏！

执行器基本概念部分

1、执行器按其动力能源形式分三大类分别为气动、电动和液动类。

2、执行器按输出位移的形式可分为多回转、角行程、直行程三大类。也可以再加拐臂类。

3、按上位机信号控制方式可分为开关型、调节型、现场总线型

4、按机械结构组成区分基本执行单元 、 增益单元、 智能单元

5、按使用场所和环境区分，执行机构又可以分为普通型、防爆型、隔爆型  

6、按使用环境温度区分执行器又有：

           标准型（-25℃………+80℃）

           低温型（-40℃………+60℃）

           超低温型（-60℃………+60℃）

           高温度（-0℃………+120℃）

7、按密封防护等级分，AUMA执行器又可分为：

           IP67：沉入水下最多1米，工作30分钟

           IP68；沉入水下最多6米，连续放置72小时，并在水下操作10次

8、按防腐环境防护等级，AUMA执行器又可以分

           KN：具有高质量涂层，可适于户外带有轻微腐蚀性大气环境

           KS：适于带有中度污染的腐蚀性环境中

           KX：适于带有高度污染湿度很大的强腐蚀性环境

9、按负荷类型，AUMA执行器又可以分为：

           S4-25%   S4-50%   S5-100%

10、防爆等级中又分为多个级别 EXB或EXC

           本安型、增安型、隔爆型

一、电动执行机构

      电动执行机构有二种类型，一般分为部分回转电动执行机构（Part-Turn Electric Valve Actuator)，和多回转电动执行机构（Multi-Turn Electric Valve Actuator),前者主要控制需要部分回转的阀门 例如：球阀，蝶阀等，后者需要多圈数旋转的阀门，例如闸阀等。

       电力驱动的多回转式执行机构是最常用、最可靠的执行机构类型之一。使用单相或三相电动机驱动齿轮或蜗轮蜗杆最后驱动阀杆螺母，阀杆螺母使阀杆产生运动使阀门打开或关闭。多回转式电动执行机构可以快速驱动大尺寸阀门。为了保护阀门不受损坏，安装在在阀门行程的终点的限位开关会切断电机电源，同时当安全力矩被超过时，力矩感应装置也会切断电机电源，位置开关用于指示阀门的开关状态，安装离合器装置的手轮机构可在电源故障时手动操作阀门。

       这种类型执行机构的主要优点是所有部件都安装在一个壳体内，在这个防水、防尘、防爆的外壳内集成了所有基本及先进的功能。主要缺点是，当电源故障时，阀门只能保持在原位，只有使用备用电源系统，阀门才能实现故障安全位置（故障开或故障关）。

       这种执行机构类似于电动多回转执行机构，主要差别是执行机构最终输出的是1/4转记90度的运动。新一代电动单回转式执行机构结合了大部分多回转执行机构的复杂功能，例如：使用非进入式用户友好的操作界面实现参数设定与诊断功能。单回转执行机构结构紧凑可以安装到小尺寸阀门上，通常输出力矩可达800公斤米，另外应为所需电源较小，它们可以安装电池来实现故障安全操作。

选择要素

选择一台合适的阀门执行机构类型和规格时必须考虑下列要素：

驱动能源

       最常用的驱动能源是电源或流体源，如果选择电源为驱动能源，对于大尺寸阀门一般选用三相电源，对于小尺寸阀门可选用单相电源。一般电动执行机构可有多种电源类型供选择。

       有时也可选直流供电，此时可通过安装电池实现电源故障安全操作。流体源种类很多，首先可以是不同的介质如：压缩空气、氮气、天然气、液压流体等，其次它们可以具备各种压力，第三执行机构具有各种尺寸以提供输出力活力矩。

阀门类型

当选择阀门用执行机构时，必须要知道阀门的种类，这样才可以选择正确的执行机构类型。有些阀门需要多回转驱动，有些需要单回转驱动，有些需要往复式驱动，它们影响了执行机构类型的选择。通常多回转的气动执行机构比电动多回转执行机构价格要贵，但是往复式直行程输出的气动执行机构价格比电动多回转执行机构便宜。

力矩大小

       对于90度回转的阀门如：球阀、碟阀、旋塞阀，最好通过阀门厂商获得相应阀门力矩大小，大部分阀门厂商是通过测试阀门在额定压力下阀门所需的操作力矩，他们将这一力矩提供给客户。

       对于多回转的阀门情况有所不同，这些阀门可分为：往复式（提升式）运动-阀杆不旋转、往复式运动-阀杆旋转、非往复式-阀杆旋转，必须测量阀杆的直径，阀杆连接螺纹尺寸已决定执行机构规格。

执行机构选型

       阀门的种类相当多，工作原理也不太一样，一般以转动阀板角度、升降阀板等方式来实现启闭控制，当与电动执行器配套时首先应根据阀门的类型选择电动执行器。 

1．角行程电动执行器（转角<360度） 

       电动执行器输出轴的转动小于一周，即小于360度，通常为90度就实现阀门的启闭过程控制。此类电动执行器根据安装接口方式的不同又分为直连式、底座曲柄式两种。 

a)直连式：是指电动执行器输出轴与阀杆直连安装的形式。 

b)底座曲柄式：是指输出轴通过曲柄与阀杆连接的形式。 

此类电动执行器适用于蝶阀、球阀、旋塞阀等。 

2．多回转电动执行器（转角>360度）

电动执行器输出轴的转动大于一周，即大于360度，一般需多圈才能实现阀门的启闭过程控制。 

此类电动执行器适用于闸阀、截止阀等。 

3．直行程（直线运动） 

电动执行器输出轴的运动为直线运动式，不是转动形式。 

此类电动执行器适用于单座调节阀、双座调节阀等。 

根据生产工艺控制要求确定电动执行器的控制模式 

       电动执行器的控制模式一般分为开关型（开环控制）和调节型（闭环控制）两大类。

1．开关型（开环控制） 

       开关型电动执行器一般实现对阀门的开或关控制，阀门要么处于全开位置，要么处于全关位置，此类阀门不需对介质流量进行精确控制。 

特别值得一提的是开关型电动执行器因结构形式的不同还可分为分体结构和一体化结构。选型时必需对此做出说明，不然经常会发生在现场安装时与控制系统冲突等不匹配现像。 

       a)分体结构（通常称为普通型）：控制单元与电动执行器分离，电动执行器不能单独实现对阀门的控制，必需外加控制单元才能实现控制，一般外部采用控制器或控制柜形式进行配套。 

此结构的缺点是不便于系统整体安装，增加接线及安装费用，且容易出现故障，当故障发生时不便于诊断和维修，性价比不理想。 

       b)一体化结构（通常称为整体型）：控制单元与电动执行器封装成一体，无需外配控制单元即可现实就地操作，远程只需输出相关控制信息就可对其进行操作。 

此结构的优点是方便系统整体安装，减少接线及安装费用，容易诊断并排除故障。但传统的一体化结构产品也有很多不完善的地方，所以产生了智能电动执行器，关于智能电动执行器后面将再做说明。 

2．调节型（闭环控制） 

       调节型电动执行器不仅具有开关型一体化结构的功能，它还能对阀门进行精确控制，从而精确调节介质流量。因篇幅有限其工作原理在此不作详细说明。下面就调节型电动执行器选型时需注明的参数做简要说明。  a)控制信号类型（电流、电压） 调节型电动执行器控制信号一般有电流信号(4～20mA、0～10mA)或电压信号(0～5V、１～5V)，选型时需明确其控制信号类型及参数。 

b)工作形式（电开型、电关型） 

调节型电动执行器工作方式一般为电开型（以4～20mA的控制为例，电开型是指4mA信号对应的是阀关，20mA对应的是阀开），另一种为电关型（以4-20mA的控制为例，电开型是指4mA信号对应的是阀开，20mA对应的是阀关）。一般情况下选型需明确工作形式，很多产品在出厂后并不能进行修改，奥美阀控生产的智能型电动执行器可以通过现场设定随时修改。 

c)失信号保护 

失信号保护是指因线路等故障造成控制信号丢失时，电动执行器将控制阀门启闭到设定的保护值，常见的保护值为全开、全关、保持原位三种情况，且出厂后不易修改。奥美阀控生产的智能电动执行器可以通过现场设定进行灵活修改，并可设定任意位置（0~100%）为保护值。 

根据阀门所需的扭力确定电动执行器的输出扭力 

       阀门启闭所需的扭力决定着电动执行器选择多大的输出扭力，一般由使用者提出或阀门厂家自行选配，做为执行器厂家只对执行器的输出扭力负责，阀门正常启闭所需的扭力由阀门口径大小、工作压力等因素决定，但因阀门厂家加工精度、装配工艺有所区别，所以不同厂家生产的同规格阀门所需扭力也有所区别，即使是同个阀门厂家生产的同规格阀门扭力也有所差别，当选型时执行器的扭力选择太小就会造成无法正常启闭阀门，因此电动执行器必需选择一个合理的扭力范围。 

根据所选电动执行器确定电气参数 

       因不同执行器厂家的电气参数有所差别，所以设计选型时一般都需确定其电气参数，主要有电机功率、额定电流、二次控制回路电压等，往往在这方面的疏忽，结果控制系统与电动执行器参数不匹配造成工作时空开跳闸、保险丝熔断、热过载继电器保护起跳等故障现像。

二、气动执行器技术介绍

       气动执行器又叫气动装置或者气动执行机构俗称气动头，是用气压力驱动启闭或调节阀门的执行装置。本文对气动头的各种技术要求，进行阐述。

结构

1、气动装置主要由气缸、活塞、齿轮轴、端盖、密封件、螺丝等组成；成套气动装置还应该包括开度指示、行程限位、电磁阀、定位器、气动元件、手动机构、信号反馈等部件组成。

2、气动装置与阀门的连接尺寸应符合ISO5211(底部)、 GB/T12222 和 GB/T12223 的规定。

3、带手动机构的气动装置，在气源中断时，应能用其手动机构进行阀门的启闭操作，面向手轮时，手轮或手柄应逆时针旋转为阀开，顺时针旋转为阀关。

4、活塞杆端部为内、外螺纹时，应有标准扳手适用的扳手口。

5、活塞的密封圈应便于更换与检修。

6、带缓冲机构的气动装置，其缓冲机构的行程长度可参照《表 1》的规定。

7、带可调缓冲机构的气动装置，应有缸体外部调节其缓冲作用的机构。

8、气缸进出气口的螺纹尺寸应符合MANUR NORM(附件标准) GB/T7306.1、GB/T7306.2 和 GB/T7307 的规定。

性能

1、气动装置额定输出力或力矩应符合 GB/T12222 和 GB/T12223 的规定

2、在空载情况下，对气缸内输入按《表 2》规定的气压，其动作应平稳，无卡阻及爬行现象。

3、在 0.6MPa 的空气压力下，气动装置启、闭两个方向的输出力矩或推力，其值应不小于气动装置标牌所标示的数值，且动作应灵活，不允许各部位出现永久变形及其他异常现象。

4、密封试验用最大工作压力进行试验时，从各自背压一侧泄漏出的空气量不允许超过 (3+0.15D)cm3/min（标准状态）；从端盖、输出轴处泄漏出的空气量不允许超过 (3+0.15d)cm3/min。

5、强度试验用 1.5 倍的最大工作压力进行试验，保持试验压力 3min 后，其缸体端盖和静密封部位不允许有渗漏及结构变形。

6、动作寿命次数，气动装置模拟阀门动作，在保持两个方向的输出力矩或推力能力的情况下，启闭操作的启闭次数应不低于 50000 次（启—闭循环为一次）。

7、带缓冲机构的气动装置，当活塞运动到行程终端位置时，不允许出现冲击现象。

表面和外观质量

1、铸造气缸的端盖、端法兰、箱体上不得有划痕、割痕、气孔、毛刺等。

2、气动装置外表面涂漆层或化学处理层应平整、光滑、色泽均匀，无油污、压痕和其他机械损伤。

三、液动执行器

       液动执行器的输出推动力要高于气动执行器和电动执行器，且液动执行器的输出力矩可以根据要求进行精确的调整，并将其通过液压仪表反应出来。液动执行器的传动更为平稳可靠，有缓冲无撞击现象，适用于对传动要求较高的工作环境。液动执行器的调节精度高、响应速度快，能实现高精确度控制。液动执行器是使用液压油驱动，液体本身有不可压缩的特性，因此液压执行器能轻易获得较好的抗偏离能力。液动执行器本身配备有蓄能器，在发生动力故障时，可以进行一次以上的执行操作，减少紧急情况对生产系统造成的破坏和影响，特别适用于长输送管路自动控制。液动执行器使用液压方式驱动，由于在操作过程中不会出现电动设备常见的打火现象，因此防爆性能要高于电动执行器。

       当需要异常的抗偏离能力和高的推力以及快的形成速度时，我们往往选用液动或电液执行机构。因为液体的不可压缩性，采用液动执行器的优点就是较优的抗偏离能力，这对于调节工况是很重要的，因为当调节元件接近阀座时节流工况是不稳定的，越是压差大，这种情况越厉害。另外，液动执行机构运行起来非常平稳，响应快，所以能实现高精度的控制。电液动执行机构是将电机、油泵、电液伺服阀集成于一体，只要接入电源和控制信号即可工作，而液动执行器和气缸相近，只是比气缸能耐更高的压力，它的工作需要外部的液压系统，工厂中需要配备液压站和输油管路，相比之下，还是电液执行器更方便一些。