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阀门驱动方式的分析对比
2021-11-6

在环保、水利、石化、冶金、造纸、电力、航天、管道、工业装备、工业加工等领域需要用到大量的阀门来控制流体运动。而作为控制阀门开、关或者部分开关的驱动装置通常称为阀门执行器或者阀门驱动器。执行器作为阀门控制的终端执行机构,其工作的可靠性、可控性和功能的优劣,将直接影响调节、控制结果的成败和设备的安全性,并制约着自动化总体水平的提高。


传统执行器分为电动、气动和液动三种,及衍生的气液联合,电液联合驱动。每种驱动各有优缺点,本文简单说明电动、气动,液动三种驱动优缺点,便于大家快速了解。

一:电动执行器

电动执行器顾名思义是以电为动力,使用单相或三相电动机驱动齿轮或蜗轮蜗杆输出直线或旋转运动。电动执行器可输出相对恒定的驱动力,抗偏差能力强,控制精度要比气动执行器高,不用借助其他辅助系统可自动保位。电动执行器具有操作简便、易于实现远距离控制等特点,但其结构复杂,易载发生故障,经常出现定位精度低、过开过关、电机烧毁、齿轮箱磨损等,维护费用很大。调节过于频繁会引起电动机发热,减速齿轮易磨损。此外,电动执行器运行缓慢,难于实现大驱动力,且存在过保护实现困难、不良位置等问题。

几种阀门驱动方式的分析对比

 二:气动执行器

气动执行器以压缩空气为动力,具有结构简单、维护较为方便等特点,但体积大、需要气源和空气净化装置;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、活塞式、拨叉式和齿轮齿条式。采用气体做动力介质,优点是安全性高,对使用环境要求低。但由于气体的可压缩性,刚度相对较低的气动执行器响应较慢,分辨率欠佳,控制精度低,抗偏差能力较弱,应用在动态力或摩擦较大情况下时,极易引起设备的不良振动。且其能重比差,功率密度低,较大驱动力的气动执行器极其复杂、笨重而昂贵。

图所示为气动执行器及气源装置

三:液压执行器

普通的液压执行器以高压油为动力,具有负载能力大,调节精度高等特点,但需要配备有庞大的独立供油设备,维护工作量也相对较大. 液压执行器结构有叶片式结构,齿轮齿条式,螺旋式执行器。三者各有优缺点。叶片式结构承载能力小,漏油多;齿轮齿条式承载能力大,结构简单,体积大,螺旋式定位精确,加工难度高。下图为齿轮齿条执行器安装在阀门上。现有的液动执行器通常需要配套使用一个液压站,致使其体积庞大,液压管路长,而且节流损失大、维修不方便等。

几种阀门驱动方式的分析对比 左图为阀门装配执行器,中图为液压动力源,右图所示齿轮齿条式执行器

表格形式对比三种执行器特点:

比较项目

电动执行器

气动执行器

液动执行器

输出扭矩

中等

较小

较大

控制精度

精度一般

精度低

精度高

输出行程

输出速度

较快

定位效果

稳定性高

稳定性差

稳定性高

响应速度

较慢

较快

安装

简单

需要气源

需要液源

保养维护

需维护

少维护

免维护

操作距离

远距离

近距离

远距离

成本

较高



四:电液执行器


电液执行器作为液压执行器衍生的一种动力装置,集合了液压、控制、机电、计算机、通信等技术,可以快速、稳定地对被控对象的位置进行精确控制,应用于各种阀门的驱动、控制中。电液执行器将液压动力模块和控制模块集成一体。电液执行器集成了电操作的简单、液压的动力快、电控制板的可靠,具有响应速度快、控制精度高、输出功率大、结构紧凑等优点;同时电液执行器克服了气动执行器的控制精度低、电动执行器的可控性差等问题。电液执行器大体可分为两种:一种是用伺服阀控制式,即传统的电液伺服执行器,采用开式液压系统,通过控制伺服阀调节液压油流动方向及流量大小,实现对被控对象的调节;一种是电动机控制式,采用闭式液压系统,通过调节步进电机或伺服电机的转向和转速来控制双向泵压力油输出方向和流量.对被控对象进行精确调控。


新的电液执行器结构简单、紧凑、体积小、传动平稳、可以获得很大的输出力矩、速度调节方便、控制容易、容易防止过载等优点,有总体价格便宜、容易维护、适用范围广的特点。


几种阀门驱动方式的分析对比 控制盒内集成了液压微动力单元及控制板,使得整个执行器智能化,迷你化。电液执行器是工业自动控制系统的重要控制元件,可以对阀门压力、流量、温度等进行调节,大量应用在化工、石油、冶金、电力、煤炭等工业过程控制系统中。电液执行器发展朝小型、轻量、高效节能、高可靠性趋势发展。