執(zhí)行機構選型及方法

執(zhí)行機構的比較與選型執(zhí)行機構的比較與選型 執(zhí)行機構分類執(zhí)行機構分類 執(zhí)行機構是一種能提供直線或旋轉運動的驅動裝置 它利用液體 氣體 電力 或其它能源并通過電機 氣缸或其它裝置將其轉化成驅動作用并在某種控制信號作 用下工作 其基本類型有部分回轉 Part Turn 多回轉 Multi Turn 及直行程 Linear 三種驅動方式 執(zhí)行機構的驅動方式主要是氣動 電動 液壓這三種 液 動執(zhí)行機構也有搭配電動 液壓驅動方式 但是其本質和液壓沒有太大區(qū)別 三種 驅動方式為執(zhí)行機構帶來的特性不同 在工作性能 造價 使用方便性等方面各有 優(yōu)點 適用于不同的工作場合 各類執(zhí)行機構工作原理各類執(zhí)行機構工作原理 氣動執(zhí)行機構氣動執(zhí)行機構 氣動執(zhí)行器的執(zhí)行機構和調節(jié)機構是統(tǒng)一的整體 是以壓縮氣體作為能源 可 分為單作用和雙作用兩種類型 執(zhí)行器的開關動作都通過氣源來驅動執(zhí)行 叫做 DOUBLE ACTING 雙作用 SPRING RETURN 單作用 的開關動作只有開動作是氣源 驅動 而關動作時彈簧復位 其執(zhí)行機構有薄膜式 活塞式 撥叉式和齒輪齒條式 活塞式行程長 適用于要求有較大推力的場合 而薄膜式行程較小 只能直接帶動 閥桿 撥叉式氣動執(zhí)行器具有扭矩大 空間小 扭矩曲線更符合閥門的扭矩曲線等 特點 但是不很美觀 常用在大扭矩的閥門上 齒輪齒條式氣動執(zhí)行機構有結構簡 單 動作平穩(wěn)可靠 并且安全防爆等優(yōu)點 氣動薄膜 有彈簧 執(zhí)行機構的輸出信號是直線位移 輸出特性是比例式 即 輸出位移與輸入信號成比例關系 動作原理如下 信號壓力 通常為 0 2 1 0bar 或 0 4 2bar 通入薄膜氣室時 在薄膜上產生一個推力 使推桿部件移動 與此 同時 彈簧被壓縮 直到彈簧的反作用力與信號壓力在薄膜上產生的力平衡 信號 壓力越大 在薄膜上產生的推力也越大 則與之平衡的彈簧反力也越大 于是彈簧 壓縮量也越大即推桿的位移量越大 它與輸入薄膜氣室信號壓力成比例 推桿的位 移 即為氣動薄膜執(zhí)行機構的直線輸入位移 其輸出位移的范圍為執(zhí)行機構的行程 2 電動執(zhí)行機構電動執(zhí)行機構 電動執(zhí)行機構是電動單元組合式儀表中的執(zhí)行單元 它是以單相 三相交流或 直流電源為動力 接受統(tǒng)一的標準直流信號 通過控制單元驅動電機旋轉 帶動減 速機構運動 從而輸出相應的轉角位移 操縱風門 擋板等調節(jié)機構 可配用各種 電動操作器完成調節(jié)系統(tǒng) 手動 自動 的無擾動切換 及對被調對象的遠方手動 操作 電動執(zhí)行機構還設有電氣限位和機械限位雙重保護來完成自動調節(jié)的任務 3 電 液動執(zhí)行機構 電 液動執(zhí)行機構 電液動執(zhí)行機構是將電機 油泵 電液伺服閥集成于一體 只要接入電源和控制信 號即可工作 而液動執(zhí)行器和氣缸相近 但是比氣缸能耐更高的壓力 它的工作需要 外部的液壓系統(tǒng) 工廠中需要配備液壓站和輸油管路 相比之下 還是電動執(zhí)行器更 方便一些 性能特點及優(yōu)缺點性能特點及優(yōu)缺點 執(zhí)行機構的驅動方式不外乎是氣動 電動 液動這三種 這三種方式驅動的執(zhí)行 機構 在工作性能 造價 使用方便性等方面各有優(yōu)點 適用于不同的工作場合 氣動執(zhí)行機構氣動執(zhí)行機構 執(zhí)行機構的三種驅動方式中 應用最廣的是氣動執(zhí)行機構 這是因為氣動執(zhí)行機 構的門檻最低 它的性價比好 使用簡單方便 易于維護 對人員技術要求相對較低 另外 氣動執(zhí)行機構的最具防火 防爆優(yōu)勢 安全性最高 適合應用于石化 石油 油品加工等行業(yè) 氣壓傳動的優(yōu)點氣壓傳動的優(yōu)點 1 以空氣為工作介質 用后可直接排到大氣中 處理方便 與液壓傳動相比 不必設置回收的油箱和管道 2 動作迅速 反應快 維護簡單 工作介質清潔 不存在介質變質問題 3 工作環(huán)境適應性好 特別是在易燃 易爆 多塵埃 強磁 強振 潮濕 有輻射和溫度變化大的惡劣環(huán)境中工作時 安全可靠性優(yōu)于液壓 電子和電氣 機構 4 因空氣的粘度很小 約為液壓油動力粘度的萬分之一 其損失也很小 所 以便于集中供氣 遠距離輸送 外泄漏不會像液壓傳動那樣嚴重污染環(huán)境 5 與液壓傳動相比 氣壓傳動動作迅速 反應快 維護簡單 工作介質清潔 不存在介質變質等問題 6 成本低 過載能自動保護 氣壓傳動的缺點氣壓傳動的缺點 1 氣動執(zhí)行機構的缺點在于它的控制精度低 不能和電動 液動執(zhí)行機構相 比 這是源于氣動執(zhí)行機構的壓縮氣體驅動方式 氣體的易壓縮性 使得氣動 4 執(zhí)行機構缺乏足夠的抗偏移性能 因此在控制精度方面缺少競爭力 2 由于空氣具有可壓縮性 因此工作速度穩(wěn)定性稍差 但采用氣液聯(lián)動裝置 會得到較滿意的效果 3 因工作壓力低 一般為 0 31 0MPa 又因結構尺寸不宜過大 總輸出力不 宜大于 10 40kN 4 噪聲較大 在高速排氣時要加消聲器 5 氣動裝置中的氣信號傳遞速度在聲速以內比電子及光速慢 因此 氣動控 制系統(tǒng)不宜用于元件級數(shù)過多的復雜回路 電動執(zhí)行機構電動執(zhí)行機構 電動執(zhí)行機構近年來的使用率越來越高 電動執(zhí)行機構表現(xiàn)出其他兩種執(zhí)行機構 所不具備的優(yōu)點 電動執(zhí)行機構的輸出推力大 穩(wěn)定性高 但同時造價又低于液動執(zhí) 行器 是高性價比的選擇 電動執(zhí)行機構的安裝成本也不高 和氣動執(zhí)行機構相比 它的能源更易獲取 但 是電動執(zhí)行機構的結構復雜 更容易發(fā)生故障 維修難度也比較大 需要有較高技術 水平的專業(yè)人員操作并維護 電動執(zhí)行機構比氣動執(zhí)行機構更具優(yōu)勢的地方在于 電 動執(zhí)行機構的輸出力更大 控制更精確 運行也更穩(wěn)定 而且可以無需動力即保持負 載 電動執(zhí)行機構使用電源為動力因此不需要對各種氣動管線進行安裝和維護 但操 作過程中容易出現(xiàn)電火花的問題 在防火 防爆等安全性上就要遜色于其他兩種執(zhí)行 機構 隨著電子技術的飛速發(fā)展 新的技術元器件在電動執(zhí)行機構上得到廣泛應用 對 于執(zhí)行器的功能與性能有了很大的提高 老一代模擬器件正全面被高集成度數(shù)字式微 處理器所取代 對執(zhí)行機構的可靠性 可操作性 通信功能 診斷保護功能得到極大 的擴展 尤其是近年來交流變頻調速 直流無刷電機等在電動執(zhí)行器的應用 更是將 電動執(zhí)行器技術推向一個全新的高度 電機的調速功能 不僅使執(zhí)行器的運行速度可 由用戶根據自己的需要設置 減少了執(zhí)行器廠家的產品規(guī)格 由調速功能衍生出來的 如 柔性開啟 柔性關閉 等功能 則使執(zhí)行器的性能有了更大的提高 隨著電力 電子 稀土永磁材料技術的發(fā)展 具有更高性價比的直流無刷調速電機也逐步被用于 電動執(zhí)行器 在這些新技術在執(zhí)行器方面的推廣應用上 國外著名的執(zhí)行器廠家如 AUMA SIPOS ABB 算是行業(yè)的標桿 國內近幾年也有廠家陸續(xù)推出自己的同類產品 武漢辰冠科技有限公司在 2008 年第一家將直流無刷電機及變頻驅動技術應用到執(zhí)行器 行業(yè)后 接著陸續(xù)開發(fā)了各類執(zhí)行器電氣控制器 均具有智能中文漢顯 紅外遙控 遠程控制信號具備開關量 4 20ma 或總線控制 可驅動各種單相 三相 24V 220V 380V 交流電機 直流無刷電機 電機控制方式即可電子開關驅動 也可 變頻調速驅動 電制動功能保證了精確定位 同時提供選配的單圈絕對值編碼器 PROFIBUS DP 總線板 逐步打破國外廠家在高新技術方面的壟斷 為國內執(zhí)行器廠家的 技術升級換代提供全方位的的技術支持 5 電 液動執(zhí)行機構 電 液動執(zhí)行機構 液動執(zhí)行機構是以液體驅動 液體有不可壓縮的特性 這賦予了液動執(zhí)行機構很 好的抗偏移能力 調節(jié)非常穩(wěn)定 液動執(zhí)行器的輸出推動力要高于氣動執(zhí)行器和電動 執(zhí)行器 且液動執(zhí)行器的輸出力矩可以根據要求進行精確的調整 并將其通過液壓儀 表反應出來 液動執(zhí)行器的傳動更為平穩(wěn)可靠 有緩沖無撞擊現(xiàn)象 適用于對傳動要 求較高的工作環(huán)境 液動執(zhí)行器的調節(jié)精度高 響應速度快 能實現(xiàn)高精確度控制 液動執(zhí)行器本身 配備有蓄能器 在發(fā)生動力故障時 可以進行一次以上的執(zhí)行操作 減少緊急情況對 生產系統(tǒng)造成的破壞和影響 特別適用于長輸送管路自動控制 由于使用液壓方式驅動 在操作過程中不會出現(xiàn)電動設備常見的打火現(xiàn)象 因此 防爆性能要高于電動執(zhí)行器 工作平穩(wěn) 沖擊 振動和噪音都較小 易于實現(xiàn)頻繁的啟動 換向 能夠完成旋 轉運動和各種往復運動 操縱簡單 調速方便 并能在大的范圍內實現(xiàn)無級調速 調速比可達 5000 可實現(xiàn)低速大力矩傳動 無需減速裝置 液動執(zhí)行器的工作需要外部的液壓系統(tǒng)支持 運行液壓執(zhí)行器要配備液壓站和輸 油管路 這造成液壓執(zhí)行器相對電動執(zhí)行器和氣動執(zhí)行器來說 一次性投資更大 安 裝工程量也更多 因此液動執(zhí)行機構的使用范圍最小只有大型的 特殊的工程才會專 門建造并使用液動執(zhí)行機構 使用場所使用場所 執(zhí)行機構是自動化系統(tǒng)中用于執(zhí)行系統(tǒng)控制操作信號 并改變操作量的機構 在 生產過程中起控制產品質量的作用 因此執(zhí)行器的工作性能決定了自動化系統(tǒng)的工作 水平 就執(zhí)行機構這三種驅動方式 綜合來說 氣動執(zhí)行機構最適宜應用在普通工作 場合 它的精確度不高卻足以滿足日?？刂菩枰?防火防爆場合也多使用氣動執(zhí)行機 構 因此在發(fā)電 化工 石油等對安全性要求較高的生產行業(yè)有著比較普遍的應