安全生产信息化技术-电动执行器

1.信息执行器的定义和分类

信息执行器是指能够改变被控对象状态的装置，执行器既可以是单一器件，也可以是由多个器件组成的系统。

按照对被控对象的作用结果进行分类，执行器可以分成两大类：一类是改变被控对象运动状态的执行器，能够使被控对象的位置、运动速度（大小或方向）发生变化，如电动机、液压驱动系统等；另一类是改变被控对象物理特性的执行器，它能使被控对象的温度、压力等参数发生变化，如加热器、空调器、去湿器、压力泵等。按照驱动模式分类，执行机构主要分为电驱动、液压驱动、气压驱动和复合驱动等。表4-5为气压驱动、液压驱动和电驱动3类执行器的主要特性比较。

表4-5 3类执行器主要特性的比较

2.气动执行器

气动执行器一般由执行机构和调节机构组成，根据应用工作的需要，也可配上阀门定位器或电气转换器等附件，完整的气动执行器工作原理如图4-21所示。

图4-21 气动执行器的工作原理

气动执行器接收调节器（转换器）的输出电流信号I，由电气转换器转换成气压信号p₁，与位置反馈气压信号进行比较后输出供执行机构使用的气压信号p，然后由启动执行机构按一定的规律转换成推力，使执行机构产生相应的位移，以带动调节阀的阀芯动作并产生位置反馈信号，最后再由调节阀调节阀杆的位移程度，实现对被控介质的控制作用。目前使用的气动执行机构主要有薄膜式和活塞式两大类，其中气动薄膜式使用弹性膜片将输入气压转变为推力，其结构简单、价格便宜，使用较为广泛；气缸活塞式，是以汽缸内活塞输出推力，由于汽缸允许压力较高，可获得较大的推力，因此常常可以制成较长行程的执行机构。(www.xing528.com)

3.液压执行器

液压执行器是以液体为介质，利用液体压力来实现对被控制对象的控制。液压执行器的最大特点是能够产生很大的控制力或控制力矩，因此，在需要较大输出功率的场合，液压执行器具有体积小、重量轻、传动机构简单的优点。同时，液压执行器能够实现5级调速和无间隙传动，可以使被控制对象运动平稳，同时还具有动作灵敏、响应速度快、惯性小等优点。液压执行器采用标准化、系列化和通用化的元件，制造和维护成本较低，其主要缺点是液体容易泄漏，出现故障不易迅速排除，此外，液压传送过程中容易发热而降低效率，不适合进行远距离控制。

液压控制元件由液压泵、液压阀、液压缸和辅助装置组成，其中液压泵的作用是把存储在油箱中的液压油注入到液压管路中，形成一定的液压。液压泵有柱塞泵、叶轮泵和齿轮泵等形式。液压缸是液压执行器的执行元件，主要分为活塞式、柱塞式、摆动式和其他形式。液压阀是控制或调节液压系统中液压油压力、流量和流动方向的元件，有方向控制阀、压力阀、流量控制阀和电液伺服阀等。辅助装置包括邮箱、热交换器、滤油器和蓄能器等。

4.电动执行器

电动执行器也由执行机构和调节装置两部分组成，在防爆要求不高且无合适气源的情况下，可使用电动执行器作为调节机构的推动装置，电动执行器有角行程和直行程两种。电动执行器接受0～10mA或4～20mA直流信号，并转换为对应的角位移或直线位移，以操纵调节机构，实现对被控制变量的自动调节。电动执行器有直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机、无刷直流电动机、开关磁阻电动机、交流同步电动机、直线电动机、电磁铁、电磁离合器以及静电执行器等类型。

随着智能化技术、微电子技术等相关技术的发展，其他类型的执行器也开始逐步应用于安全生产信息执行领域，如机器人、无人自主车、无人飞行器、静电微泵、磁致伸缩驱动器、压电驱动器、超声波电动机、形状记忆合金驱动器等。

5.调节阀

调节阀是各种执行器的调节机构，它安装在流体的管道上，是一个局部阻力可变的节流元件。调节阀的品种很多，根据上阀盖的不同结构形式可以分为普通型、散热片型、长颈型以及波纹管密封型，分别适用于不同的使用场合。根据不同的使用要求，调节阀具有不同的结构，在实际生产中应用较广的主要有直通双座调节阀、直通单座调节阀、角型调节阀、高压调节阀、隔膜阀、碟阀、球阀、凸轮挠曲阀、套筒阀、三通调节阀和小流量调节阀等。