气动执行器
气动、电动、液动执行器的对比
气动、电动、液动执行器的对比执行器是现代自动化控制中不可或缺的元件之一，根据不同的工作原理，可以分为气动、电动、液动三种类型。
在本文中，将对这三种执行器进行详细的对比和分析。
1. 气动执行器气动执行器是使用压缩空气作为动力源的执行器。
它的主要优点包括低成本、高速度和易于控制。
相比其他两种执行器，气动执行器的功率密度最高，可以在极短的时间内完成大量的工作。
因此，在高速、高频率的场合中比较适用。
与此同时，气动执行器需要专门的压缩空气来源，在某些行业中可能需要花费更多的成本。
同时，压缩空气的来源和维护也需要比较复杂的设备和流程，这些问题都需要额外的考虑。
2. 电动执行器电动执行器是使用电力作为动力源的执行器，其主要优点包括较为精确的控制以及广泛的电力来源。
电动执行器的控制过程可以通过编程实现，并且可以实现高度精确的控制。
因此，在一些需要高精度、低噪音的场合中比较适用。
与此同时，电动执行器的功率密度相对较低，需要较长的时间完成一定的工作任务。
此外，电动执行器的成本也比气动执行器要高。
3. 液动执行器液动执行器是使用流体作为动力源的执行器，其主要优点包括稳定性高、可承受高负载和温度范围广。
与气动执行器相比，液动执行器的控制过程更加平滑。
因此，在一些需要精确、平滑控制的场合中比较适用。
与此同时，液动执行器的成本相对较高，需要专门的流体和控制设备。
此外，液动执行器的响应速度较慢，在一些需要高速执行的场合中可能会有些不足。
4. 总结以上是对气动、电动、液动执行器的对比和分析。
不同的执行器在不同的场合中有着各自的应用优势和不足。
根据实际需要，可以选择合适的执行器，以实现最佳的工作效果。
气动执行器
空滤结构图（摘自SMC说明书）
2.电磁阀
• 电磁阀是用电磁控制的工 动作方式：直动式，先导式
业设备，用在工业控制系
统中调整介质的方向、流 量、速度和其他的参数。
通口数量/位置：3/2,5/2,5/3
电磁阀可以配合不同的电 路来实现预期的控制，而 控制的精度和灵活性都能
安装方式: 板式，集成（阀岛 式）
定位器- 机械喷挡结构（SMC）
定位器- 智能型结构（西门子）
4.锁定阀 （保位阀）
• 气动保位阀又叫气动锁止阀， 保位阀是气动阀门常配附件。 当气源供给压力低于设定压力 时，及时检测压力，能够自动 切断通道的装置。当压缩气源 发生故障停止供气时,利用保位 阀切断阀门控制通道，使阀门 位置保持断气前的位置。以保 证工艺过程的正常进行，直到 系统中事故消除，重新供气后， 保位阀才打开通道，恢复正常 时控制。
气动执行器
王超
气动执行器定义
气动执行器是用气压力驱动启闭或调节阀门的执行装 置，又被称气动执行机构或气动装置，不过一般通俗 的称之为气动头
美国爱诺气动执行器
气动执行器内部结构
气动执行器-分类
• 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。
活塞式
时。阀门处于全开 （FO)或全关（FC） 状态。
• 双作用气动执行器多见 于活塞式气缸，在失去 气源时。阀门可处于保 位（FL）状态。
• 气动薄膜式执行器均为 单作用型式。
根据阀门所处位置的工艺要求，决定使用 何种型式执行器
薄膜式执行器结构示意图
1. 薄膜 2. 弹簧 3. 推杆 4. 弹簧预紧螺栓 5. 行程指示器 6. 支架
拨叉式
气动执行器故障解决方法
气动执行器故障解决方法
嘿，朋友们！今天咱就来聊聊气动执行器故障解决方法。
你想想看，这气动执行器就像是机器的“大力士”，要是它出了问题，那可真是让人头疼啊！
比如说，有一次我就碰到气动执行器动作缓慢的情况，就像一个人累得走不动路似的。
哎呀，那可急死我了！我赶紧检查气源压力，看看是不是气源压力不足这个“捣蛋鬼”在作怪，就像人没吃饱饭没力气一样。
还有呢，有时候气动执行器会出现漏气的问题，你说气都漏了，它还怎么好好工作呀！就好比气球破了个洞，飞不起来了。
这时候就得仔细排查密封件是不是出了问题。
咱再说说控制信号故障，这就好像是指挥官发出了错误的指令，气动执行器能不乱套嘛！这时就得好好检查控制系统啦。
遇到这些故障可千万别慌！咱得冷静应对。
就像医生治病一样，找到病根才能对症下药呀！动作缓慢就去解决压力问题，漏气就赶紧换密封件，控制信号故障就去检修控制系统。
这不是很简单嘛！难道遇到问题就傻眼了，
啥都不做啦？那可不行！我们要积极去解决，让气动执行器重新生龙活虎起来呀！你说是不是这个理儿？
总之，气动执行器出现故障并不可怕，只要我们有耐心，有方法，就能轻松解决这些小麻烦。
让我们一起为气动执行器的正常工作而努力吧！。
气动执行器国家标准
气动执行器国家标准本文档将介绍气动执行器国家标准的相关内容，包括定义、分类、技术要求和测试方法等。
国家标准是为了确保气动执行器的设计、制造和使用具备一定的标准化要求，以提高产品的质量和安全性。
1. 定义气动执行器是一种通过压缩空气驱动的装置，用于控制阀门、执行器或其他机械设备的移动。
它通常由气缸和配套控制系统组成，具有快速、可靠、灵活的特点。
2. 分类气动执行器根据其结构和功能可以分为以下几类：2.1 气缸气缸是最常见的气动执行器，它通过气压推动活塞，实现机械设备的线性运动。
气缸按照驱动方式可分为单作用气缸和双作用气缸；按照材料制造可分为铝合金气缸和不锈钢气缸；按照密封结构可分为活塞密封和气囊密封气缸等。
2.2 旋转执行器旋转执行器通过气压推动齿轮或齿条，实现机械设备的旋转运动。
旋转执行器按照旋转角度可分为角度旋转执行器和多圈旋转执行器；按照旋转方向可分为单向旋转执行器和双向旋转执行器等。
2.3 其他类型除了气缸和旋转执行器，还有一些特殊类型的气动执行器，如手动气动执行器、直线电磁执行器等。
3. 技术要求气动执行器国家标准对气动执行器的技术要求进行了详细规定，包括以下方面：3.1 结构设计气动执行器的结构设计应符合工程机械设计的基本原则，保证其强度、刚度和可靠性。
同时，还要考虑使用环境的特殊要求，如耐腐蚀性、防尘封水等。
3.2 材料选择气动执行器的材料选择应符合相关材料标准，确保其在工作过程中具有足够的强度和耐久性。
常用的材料有铝合金、不锈钢、铸铁等。
3.3 工作性能气动执行器的工作性能是评价其质量的重要指标。
国家标准对其运动速度、工作压力、耐压能力和运动精度等进行了明确要求。
3.4 安全性能气动执行器在使用过程中需要具备一定的安全性能，以防止事故的发生。
国家标准对其安全防护装置、紧急停机装置和异常状态监测装置等进行了规定。
4. 测试方法为了验证气动执行器是否符合国家标准的要求，需要进行一系列的测试。
结构气动执行结构控制阀一ppt课件
第一节 气动执行器
（7）控制阀安装前，应对管路进行清洗，排去污物和焊 渣。安装后还应再次对管路和阀门进行清洗，并检查阀门 与管道连接处的密封性能。当初次通入介质时，应使阀门 处于全开位置以免杂质卡住。 （8）在日常使用中，要对控制阀经常维护和定期检修。
图11-12 控制阀在管道中的安装 1—调节阀；2—切断阀；3—旁路阀
内容提要
气动执行器
气动执行器的组成与分类 控制阀的流量特性 控制阀的选择 气动执行器的安装和维护
阀门定位器与电-气转换器
气动阀门定位器 电-气阀门定位器 电-气转换器
1
内容提要
电动执行器
概述 角行程电动执行机构 直行程电动执行机构
2
概述
执行器
作用
接受控制器的输出信号,直接控制能量或物料 等调节介质的输送量,达到控制温度、压力、流量、 液位等工艺参数的目的。
（2）直通双座控制阀 阀体内有两个阀芯和两个阀座。
特点 流体流过的时候，不平衡力小。 直通双座阀 缺点 容易泄漏
10
第一节 气动执行器
（3）角形控制阀 角形阀的两个接管呈直角形。
特点 流路简单、阻力较小，适于现场
管道要求直角连接，介质为高黏度、 高压差和含有少量悬浮物和固体颗粒 状的场合。流向一般是底进侧出。
图11-7 串联管道的情形
P PV PF
工作流量特性
S
PV
n
P
PV
n
PV
n
PF
m
26
第一节 气动执行器
图11-8 管道串联时控制阀的工作流量特性
27
第一节 气动执行器
（2）并联管道的工作流量特性
控制阀一般都装有旁路，以便手动操作和维护。当 生产量提高或控制阀选小了时，只好将旁路阀打开一些， 此时控制阀的理想流量特性就改变成为工作特性。
气动执行器的选型
气动执行器的选型什么是气动执行器气动执行器是一种将气动压力转换为机械运动（通常为直线或旋转）的设备。
它们通常用于工业自动化和控制领域中，是许多工业自动化过程不可或缺的部件。
气动执行器的种类按作用形式分•活塞式气缸•旋转气缸按驱动方式分•单向推动•双向推动按阀门控制方式分•直接控制•不直接控制按使用条件分•低温气动执行器•高温气动执行器气动执行器的选型在选择气动执行器时，需要考虑以下因素：1. 动作形式在选择气动执行器前，需要明确你的执行器需要达到的运动形式，是旋转还是直线运动。
对于不同的应用场景，不同的动作形式都会有所不同。
比如对于流体控制系统中的球阀，在使用气动执行器进行操作时，需要使用旋转气缸。
2. 动作力矩动作力矩是指气动执行器在执行动作时能够承受的最大力矩。
它通常是根据门、阀等转动部件的力矩要求选择的。
显然，选择一个动作力矩过小的气动执行器将无法完成其任务。
3. 驱动方法气动执行器通常通过压缩空气来实现，因此选择气缸时应该根据空气压缩机和压缩空气管道的能力来选择合适的气动执行器。
4. 材料气动执行器应该选择高质量的材料，并且对于特殊环境，也应选择能够承受恶劣条件的材料。
例如，在酸性环境中需要选择能够耐腐蚀的材料，而在高温环境中需要选择耐高温材料。
5. 控制方式气动执行器的控制方式通常有两种：手动控制和自动控制。
手动控制使用手动阀或脚踏板进行操作，而自动控制通过PLC或DCS等控制系统进行操作。
控制方式的选择应根据具体应用场景的需求来进行。
气动执行器的安装气动执行器的安装应符合一定的规范。
首先，应该将执行器与其他机械零部件进行协调安装，避免机械撞击等事故的发生。
其次，应该注意选择合适的连接导管和管接法，增加气动执行器的可靠性。
最后，进行安装后还需要进行阀门部件的检查，确保气动执行器安装正确。
结论在选择气动执行器并进行安装时，需要综合考虑多种因素。
选择正确的气动执行器可以为设备的稳定运行提供有力保障，因此不可忽视。
气动薄膜执行器原理
气动薄膜执行器原理今天来聊聊气动薄膜执行器原理。
不知道大家有没有见过那种通过吹气就能动起来的小玩具？其实气动薄膜执行器有点像那种依靠气体产生动力的小物件。
我最早接触这个的时候，就感觉特别神奇，心想气体怎么就能让东西动起来，而且在工业上还有那么重要的用途呢。
先解释下啥叫气动薄膜执行器吧，它呀，就是一种利用压缩空气产生的压力来推动薄膜，从而带动一些机械部件运动的装置。
这就好比是我们用嘴去吹气球，我们吹进去的气越多，气球就越大，气球壁也就受到更大的压力向外膨胀。
气动薄膜执行器里的压缩空气就像我们吹进气球的气，当有压缩空气进入执行器的时候，这个力就作用在薄膜上。
说到这里，你可能会问，薄膜动了又能怎样呢？这就要说到它的实际应用了。
比如说在一些化工生产过程中的调节阀，当需要调整物料的流量或者压力等参数的时候，气动薄膜执行器就能派上用场了。
它就像一个听话的小跟班，根据控制系统来的信号（这个信号就决定了给它送多少压缩空气进去），然后执行相应的动作。
打个比方吧，如果化工管道里的流量太大了，控制系统发现这个情况后，就会调整送往气动薄膜执行器的压缩空气量，使得执行器薄膜带动调节阀里的阀杆，把阀门关小一点，这样流量就降下来了。
有时候，我也在想，这个过程中要非常精确地控制气体的压力和流量还真是不容易呢。
而且这里面涉及到机械结构是不是能很好地配合薄膜的动作也很重要。
老实说，我一开始也不明白这么薄的一层薄膜怎么就能承受工业场合中的那些力量要求，后来才知道这薄膜可不是普通的薄膜，是经过特殊设计和选材的，能够承受一定的压力范围并且长期稳定工作。
我们再说说这里面涉及到的一些理论知识，压强的概念在这里就非常重要。
压缩空气进入执行器后产生对薄膜的压强，薄膜一面是来自压缩空气的压强，另一面则是大气压或者另一侧的一个设定压强，两者之间的压强差驱使薄膜产生位移。
实际操作这个执行器的时候也有一些注意事项。
比如说气体源要是干净的、干燥的，不然杂质或者水分可能会损坏执行器内部的部件。
气动执行器工作原理
气动执行器工作原理
气动执行器是一种利用压缩空气或气体驱动的设备，用于实现机械装置的运动控制。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 控制气源：气动执行器通过控制气源的供应来实现运动控制。
通常使用的气源是压缩空气，通过一个气源系统将压缩空气输送给气动执行器。
2. 气源输入：压缩空气经过气源系统后被输送到气动执行器的气缸中。
气源输入通常通过阀门或其他控制装置进行调节和控制。
3. 气缸工作：气源进入气缸后，通过气缸内的活塞来实现运动。
活塞可根据需要进行正、负方向的运动，并可以在规定的行程范围内进行滑动。
4. 控制机构：气动执行器的运动是通过控制机构实现的。
控制机构中通常包括一个配气装置，用于控制气源的进入和排气的通道。
5. 工作过程：气动执行器根据控制信号来控制气缸内压力的增减，进而驱动活塞进行运动。
比如，当控制信号指示气缸工作时，气源进入气缸推动活塞向前运动；当控制信号消失时，气路关闭，气缸内压力减小，活塞受力变化导致返回或停止运动。
6. 控制信号传递：控制信号通常通过电气或电子装置来发送和接收。
例如，可以通过开关、传感器或计算机来控制气动执行
器的工作。
总的来说，气动执行器工作原理是通过控制气源和气缸内的活塞运动来实现机械装置的控制与运动。
不同的气动执行器形式和应用领域可能存在一些差异，但以上原理是它们的基本工作原理。
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3. 套筒阀分为单密封和双密封两种结构，前者
类似于直通单座阀，适用于单座阀的场合； 后者类似于直通双座阀，适用于双座阀的场 合。
4. 套筒阀具有稳定性好、拆装维修方便等优点
，因而得到广泛应用，但其价格比较贵。
常用调节阀结构示意图及特点——偏心旋转阀
常用调节阀结构示意图及特点——“O”形球阀
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
“O”形球阀
“O”形球阀：
1. 阀芯为一球体 2. 阀芯上开有一个直径和管道直径相等
的通孔，转轴带动球体旋转，起调节 和切断作用。
3. 该阀结构简单，维修方便，密封可靠
，流通能力大
4. 流量特性为快开特性，一般用于位式
控制。
[File Name or Event] Emerson Confidential 27-Jun-01, Slide 23
（ZMB）两类；或分为有弹簧和无弹簧两种。 •作用：将控制信号压力的大小转换为阀杆的位移。 阀杆的行程规格：10、16、25、40、60、100mm等。 有弹簧气动薄膜式执行机构的输出位移与输入控制气信号
成比例关系，弹簧平衡作用。 控制机构： 即控制阀，局部阻力可以改变的节流元件。将阀杆的位移
转换为被控介质流量的大小。控制阀有多种结构形式，控制阀结 构决定其流量特性。
凸轮挠曲阀
球阀阀芯的形状
笼式阀
常用调节阀结构示意图及特点——直通单座调节阀
双导向结构
直通单座调节阀：
1. 阀体内只有一个阀芯和一个阀座。 2. 结构简单、泄漏量小（甚至可以完全切断） 3. 允许压差小（双导向结构的允许压差较单导向结
构大）。
单导向结构
[File Name or Event] Emerson Confidential 27-Jun-01, Slide 16
流通截面积 操纵变量的流量
执行机构——根据控制信号产生推力(薄膜、活塞、马达…)。 它是执行器的推动装置，它按控制信号的大小产生相应的推力， 推动控制机构动作，所以它是将信号的大小转换为阀杆位移的装置
控制机构——根据推力产生位移或转角，改变开度。 它是执行器的控制部分，它直接与被控介质接触，控制流体的流 量。所以它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置
套筒阀
[File Name or Event] Emerson Confidential 27-Jun-01, Slide 21
套筒阀：
1. 套筒阀的结构比较特殊，阀体与一般的直通
单座阀相似，但阀内有一个圆柱形套筒，又 称笼子，利用套筒导向，阀芯可在套筒中上 下移动。
2. 套筒上开有一定形状的窗口（节流孔），套
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气动活塞式执行机构基本结构和工作原理
[File Name or Event] Emerson Confidential 27-Jun-01, Slide 13
基本部件：活塞和气缸
常用调节阀结构示意图及特点——三通调节阀
合流三通调节阀
三通调节阀：
1. 阀体有三个接管口，适用于三个方向流体
的管路控制系统，大多用于热交换器的温 度调节、配比调节和旁路调节。
2. 在使用中应注意流体温差不宜过大，通常
小于是150℃，否则会使三通阀产生较大应 力而引起变形，造成连接处泄漏或损坏。
3. 三通阀有三通合流阀和三通分流阀两种类
执行器在自控系统中的作用
执行器通常 专指阀门
执行器是指：阀门－调节阀(连续的)、开关阀(过程控制范畴) 电机－连续的、开关的(属于流体机械的范畴，起执行器的作用)
执行器在自控系统中的作用：接收调节器输出的控制信号，使调节阀的 开度产生相应变化，从而达到调节操作变 量流量的目的。
执行器是控制系统必不可少的环节。 执行器工作，使用条件恶劣，它也是控制系统最薄弱的环节 原因：执行器与介质（操作变量）直接接触
粘度、含有悬浮物和颗粒状物质的调节 。
3. 角形阀一般使用于底进侧出，此时调节
阀稳定性好，
4. 在高压差场合下，为了延长阀芯使用寿
命，也可采用侧进底出。但侧进底出在 小开度时易发生振荡。
5. 角形阀还适用于工艺管道直角形配管的
场合。
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电动执行器 电动阀
液动执行器
在过程控制领域应用很 少
气动执行器：以气压为动力，推动机构动作。 电动执行器：以电动机作为动力源，推动机构动作。 液动执行器：以液压站提供的流体（液压油）高压为动力源，推动机构动作。
[File Name or Event] Emerson Confidential 27-Jun-01, Slide 5
它适用于要求泄漏量小，工作压差较小的干净介质的 场合。在应用中应特别注意其允许压差，防止阀门关 不死。
常用调节阀结构示意图及特点——直通双座调节阀
直通双座调节阀：
1. 阀体内有两个阀芯和阀座 。 2. 因为流体对上、下两阀芯上的作用力可以
相互抵消，因此双座阀具有允许压差大
3. 上、下两阀芯不易同时关闭，因此泄漏量
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。拨叉式气动执行器具有扭矩大、 空间小、扭矩曲线更符合阀门的扭矩曲线等特点，但是不很美 观；常用在大扭矩的阀门上。 齿轮齿条式气动执行机构有结 构简单，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。
气动执行器的结构
图6-2 气动薄膜调节阀外形和内部结构 1-薄膜；2-平衡弹簧；3-阀杆；4-阀芯；5-阀体；6-阀座
[File Name or Event] Emerson Confidential 27-Jun-01, Slide 10
气动执行器的机构
执行机构 •结构：薄膜式，活塞式两种结构。 气动薄膜式执行机构分正作用（ZMA）和反作用
(强)腐蚀性、(高)粘度、(易)结晶、 高温、深冷、高压、高差压
[File Name or Event] Emerson Confidential 27-Jun-01, Slide 3
执行器由执行机构和控制（调节）机构两个部分构成
PO
执行机构
F→l
调节机构
IO
M→θ
辅助装置：阀门定位器 和 手动操作机构
能否构成负反馈系统和系统中各环节的特性有关
型。三通合流阀为介质由两个输入口流进 混合后由一出口流出；三通分流阀为介质 由一入口流进，分为两个出口流出。
分流三通调节阀
[File Name or Event] Emerson Confidential 27-Jun-01, Slide 19
常用调节阀结构示意图及特点——蝶阀
蝶阀
[File Name or Event] Emerson Confidential 27-Jun-01, Slide 20
蝶阀：
1. 蝶阀是通过挡板以转轴为中心旋转来控
制流体的流量。
2. 结构紧凑、体积小、成本低，流通能力
大
3. 特别适用于低压差、大口径、大流量的
气体形或带有悬浮物流体的场合
4. 泄漏较大 5. 蝶阀通常工作转角应小于70℃，此时流
量特性与等百分比特性相似
6. 多用于开关阀
常用调节阀结构示意图及特点——套筒阀
常用调节阀结构示意图及特点——“V”形球阀
“V”形球阀
“V”形球阀：
1. 阀芯也为一球体 2. 但球体上开孔为V形口，随着球体的旋
转，流通截面积不断发生变化，但流 通截面的形状始终保持为三角形。
3. 该阀结构简单，维修方便，关闭性能
好，流通能力大，可调比大
4. 流量特性近似为等百分比特性，适用
于纤维、纸浆及含颗粒的介质。
控制阀
直通单座阀
直通双座阀
角形阀
三通阀 （a） 合流型；（b）分流型
[File Name or Event] Emerson Confidential 27-Jun-01, Slide 14
隔膜阀
控制阀
蝶阀
球阀
[File Name or Event] Emerson Confidential 27-Jun-01, Slide 15
偏心旋转阀
偏心旋转阀：
1. 转轴带动阀芯偏心旋转 2. 体积小，重量轻，使用可靠，维修
方便，通用性强，流体阻力小等优 点，适用于粘度较大的场合，在石 灰、泥浆等流体中，具有较好的使 用性能。
[File Name or Event] Emerson Confidential 27-Jun-01, Slide 22
手操机构——手轮机构的作用是当控制系统因停电、停气、控制器无输出或执 行机构失灵时，利用它可以直接操纵控制阀，以维持生产的正常进 行。
[File Name or Event] Emerson Confidential 27-Jun-01, Slide 4
分类－－按使用的能源形式：
气动执行器 气动阀
气动执行器
控制科学与工程2012级 滕子牧
[File Name or Event] Emerson Confidential 27-Jun-01, Slide 1
闭环系统
给定值
X
比较 机构 z
偏
控制器
差
输出
控制器 e
p
控制阀
操纵 变量
q
干扰作用 f
被控变量 对象
y
测量值
测量元件 变送器
[File Name or Event] Emerson Confidential 27-Jun-01, Slide 2