在環(huán)保、水利、石化、冶金、造紙、電力、航天、管道、工業(yè)裝備、工業(yè)加工等領(lǐng)域需要用到大量的閥門來控制流體運動。而作為控制閥門開、關(guān)或者部分開關(guān)的驅(qū)動裝置通常稱為閥門執(zhí)行器或者閥門驅(qū)動器。執(zhí)行器作為閥門控制的終端執(zhí)行機構(gòu),其工作的可靠性、可控性和功能的優(yōu)劣,將直接影響調(diào)節(jié)、控制結(jié)果的成敗和設(shè)備的安全性,并制約著自動化總體水平的提高。
傳統(tǒng)執(zhí)行器分為電動、氣動和液動三種,及衍生的氣液聯(lián)合,電液聯(lián)合驅(qū)動。每種驅(qū)動各有優(yōu)缺點,本文簡單說明電動、氣動,液動三種驅(qū)動優(yōu)缺點,便于大家快速了解。
一:電動執(zhí)行器
電動執(zhí)行器顧名思義是以電為動力,使用單相或三相電動機驅(qū)動齒輪或蝸輪蝸桿輸出直線或旋轉(zhuǎn)運動。電動執(zhí)行器可輸出相對恒定的驅(qū)動力,抗偏差能力強,控制精度要比氣動執(zhí)行器高,不用借助其他輔助系統(tǒng)可自動保位。電動執(zhí)行器具有操作簡便、易于實現(xiàn)遠距離控制等特點,但其結(jié)構(gòu)復雜,易載發(fā)生故障,經(jīng)常出現(xiàn)定位精度低、過開過關(guān)、電機燒毀、齒輪箱磨損等,維護費用很大。調(diào)節(jié)過于頻繁會引起電動機發(fā)熱,減速齒輪易磨損。此外,電動執(zhí)行器運行緩慢,難于實現(xiàn)大驅(qū)動力,且存在過保護實現(xiàn)困難、不良位置等問題。
二:氣動執(zhí)行器
氣動執(zhí)行器以壓縮空氣為動力,具有結(jié)構(gòu)簡單、維護較為方便等特點,但體積大、需要氣源和空氣凈化裝置;氣動執(zhí)行器的執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)是統(tǒng)一的整體,其執(zhí)行機構(gòu)有薄膜式、活塞式、撥叉式和齒輪齒條式。采用氣體做動力介質(zhì),優(yōu)點是安全性高,對使用環(huán)境要求低。但由于氣體的可壓縮性,剛度相對較低的氣動執(zhí)行器響應較慢,分辨率欠佳,控制精度低,抗偏差能力較弱,應用在動態(tài)力或摩擦較大情況下時,極易引起設(shè)備的不良振動。且其能重比差,功率密度低,較大驅(qū)動力的氣動執(zhí)行器極其復雜、笨重而昂貴。
三:液壓執(zhí)行器
普通的液壓執(zhí)行器以高壓油為動力,具有負載能力大,調(diào)節(jié)精度高等特點,但需要配備有龐大的獨立供油設(shè)備,維護工作量也相對較大. 液壓執(zhí)行器結(jié)構(gòu)有葉片式結(jié)構(gòu),齒輪齒條式,螺旋式執(zhí)行器。三者各有優(yōu)缺點。葉片式結(jié)構(gòu)承載能力小,漏油多;齒輪齒條式承載能力大,結(jié)構(gòu)簡單,體積大,螺旋式定位精確,加工難度高。下圖為齒輪齒條執(zhí)行器安裝在閥門上。現(xiàn)有的液動執(zhí)行器通常需要配套使用一個液壓站,致使其體積龐大,液壓管路長,而且節(jié)流損失大、維修不方便等 。
四:電液執(zhí)行器
電液執(zhí)行器作為液壓執(zhí)行器衍生的一種動力裝置,集合了液壓、控制、機電、計算機、通信等技術(shù),可以快速、穩(wěn)定地對被控對象的位置進行精確控制,應用于各種閥門的驅(qū)動、控制中。電液執(zhí)行器將液壓動力模塊和控制模塊集成一體。電液執(zhí)行器集成了電操作的簡單、液壓的動力快、電控制板的可靠,具有響應速度快、控制精度高、輸出功率大、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點;同時電液執(zhí)行器克服了氣動執(zhí)行器的控制精度低、電動執(zhí)行器的可控性差等問題。電液執(zhí)行器大體可分為兩種:一種是用伺服閥控制式,即傳統(tǒng)的電液伺服執(zhí)行器,采用開式液壓系統(tǒng),通過控制伺服閥調(diào)節(jié)液壓油流動方向及流量大小,實現(xiàn)對被控對象的調(diào)節(jié);一種是電動機控制式,采用閉式液壓系統(tǒng),通過調(diào)節(jié)步進電機或伺服電機的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速來控制雙向泵壓力油輸出方向和流量.對被控對象進行精確調(diào)控。
新的電液執(zhí)行器結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、體積小、傳動平穩(wěn)、可以獲得很大的輸出力矩、速度調(diào)節(jié)方便、控制容易、容易防止過載等優(yōu)點,有總體價格便宜、容易維護、適用范圍廣的特點。
控制盒內(nèi)集成了液壓微動力單元及控制板,使得整個執(zhí)行器智能化,迷你化。電液執(zhí)行器是工業(yè)自動控制系統(tǒng)的重要控制元件,可以對閥門壓力、流量、溫度等進行調(diào)節(jié),大量應用在化工、石油、冶金、電力、煤炭等工業(yè)過程控制系統(tǒng)中。電液執(zhí)行器發(fā)展朝小型、輕量、高效節(jié)能、高可靠性趨勢發(fā)展。