阀门执行器分类和作用

阀门执行器通过接收控制信号，驱动内部机构动作，从而实现阀门的开启和关闭。根据驱动方式的不同，阀门执行器可分为电动、气动和液压三种类型，它们通过各自的驱动机制精确地控制阀门的开关位置，并在工作过程中需配合安全阀检测以确保阀门的安全性能符合标准要求，通过定期校验安全阀的启闭压力、密封性等关键参数，能够有效预防因阀门失效引发的系统风险。

一、阀门执行器的定义与核心作用

阀门执行器是安装在阀门上的动力装置，负责接收控制信号（如电流、气压或液压信号），将其转化为机械运动，驱动阀芯、阀板等部件动作。其核心作用包括：

1. 自动化控制：替代人工操作，实现远程或程序化控制，适用于高温、高压等危险环境。

2. 精准调节：通过反馈系统（如电位器、编码器）精确控制阀门开度，调节流量或压力。

3. 安全保护：在紧急情况下（如超压、断电）自动关闭或开启阀门，保障系统安全。

二、工作原理：三种主流驱动方式详解

1. 电动执行器

原理：电机通过齿轮箱减速，驱动阀杆直线或旋转运动。核心部件包括电机、控制板和位置传感器。

特点：精度高（开度误差±0.5%）、响应快（全行程时间可低至10秒），适合电力供应稳定的场景。

案例：核电阀门常用防爆型电动执行器，扭矩可达50000 N·m（来源：Rotork产品手册）。

2. 气动执行器

原理：压缩空气推动活塞或薄膜产生推力，分为单作用（弹簧复位）和双作用（双向气驱）。

特点：防爆、成本低，但依赖气源。输出力与气压成正比（如0.6 MPa气压下推力约3000 N）。

应用：化工行业占气动执行器需求的35%（据MarketsandMarkets 2023报告）。

3. 液压执行器

原理：高压油液驱动液压缸，输出极大推力（可达百万牛顿级）。

特点：适用于大扭矩阀门（如水电站主阀），但系统复杂、维护成本高。

三、根据不同的分类方法，控制阀的执行机构有不同的分类

1. 按动力源分类

 电动、气动、液压、电液联动（如ABB的HVC系列）。

2. 按运动形式分类

直行程（如闸阀）、角行程（如球阀）、多回转（如截止阀）。

3. 按功能分类

开关型（全开/全关）、调节型（0-100%连续控制）、智能型（带通信协议如HART）。

4.按所使用的能源分类

按所使用能源，执行机构分为气动、电动、液动和手动等类型。

气动执行机构具有历史悠久、价格低、结构简单、性能稳定、维护方便和本质安全性等特点，因此，应用最广。根据组成部件的不同，气动执行机构可分为薄膜式、滚筒薄膜式、波纹管式、气缸活塞式、齿轮齿条式、拨叉式和叶片式等，精小型薄膜执行机构是近年推出的多弹簧结构的气动执行机构。

电动执行机构具有可直接连接电动仪表或计算机、不需要电气转换环节的特点，但价格贵、结构复杂，应用时需考虑防爆等问题。根据工作原理和应用场合的不同，电动执行机构可分为直行程、角行程、多回转和电磁式执行机构。

液动执行机构具有推力(或推力矩)大的优点，但装置的体积大，流路复杂。它常用于要求大推力(力矩)的应用场合。电液执行机构将电信号转换为液压信号，推动执行机构动作。气液执行机构将气压信号转换为液压信号，推动执行机构动作。而液压执行机构直接接

收液压信号，并推动执行机构动作。

手动执行机构常用于执行机构发生故障或开停车过程中，操作员通过手动执行机构改变阀体内的流通面积，从而改变流体流量。它通常与其他执行机构配合使用。

5.按执行机构输出的移动方向分类

按执行机构输出的移动方向，执行机构分为正作用和反作用执行机构。正作用执行机构是随输人信号的增加，输出杆向外伸出，随输人信号的减小能自行向里退回的执行机构。反作用执行机构是随输人信号的增加，输出杆向里退回，随输人信号的减小能自行向外伸出的

执行机构。

6.按执行机构输出位移的类型分类

按执行机构输出位移的类型，执行机构分为直行程执行机构、角行程执行机构和多转式执行机构。直行程执行机构输出直线位移。角行程执行机构输出角位移，角位移的大小小于360^，例如，转动角度为90^或60“蝶阀的执行机构。多转式执行机构与角行程执行机构类

似，但转动的角位移可多圈。

7.按执行机构动作方式分类

按执行机构动作方式，执行机构分为连续、离散两类。连续类型执行机构的输出是连续变化的位移信号。离散类型执行机构的输出是开关变化的位移信号。电磁阀是最常用的电动离散控制阀，安全放空阀也是常见的离散控制阀。

8.按执行机构安装方式分类

按执行机构安装方式，执行机构分为直装式、侧装式执行机构。直装式执行机构直接安装在调节机构上面。侧装式执行机构安装在调节机构的侧面，它通过一个增力装置来改变位移方向和作用力大小。

9.按执行机构输入信号的类型分类

按执行机构输人信号的类型，执行机构分为模拟式执行机构和数字式执行机构。模拟式执行机构接收模拟信号，例如，20~100kPa的气压信号，4~20mA的标准电流信号等。数字式执行机构接收数字信号，通常是一串两进制信号，用于开闭相应的数字阀或经数模转换后调节控制阀的开度。随着现场总线技术的应用，接受现场总线数字信号的执行机构正得到广泛应用。

10.按执行机构输出和输入的动作特性分类

按执行机构输出和输人的动作特性，执行机构分为比例式、比例积分式等类型。比例式执行机构的输出与输人信号之间成线性关系。比例积分式执行机构的输出是输人信号的比例和积分作用之和。

四、技术趋势与选型建议

1. 智能化升级：物联网（IoT）执行器可实时监测阀门状态，预测维护周期（如Emerson的Fisher™ DVC7）。

2. 能效优化：采用低功耗电机或太阳能供电，降低运行成本。

3. 选型关键参数：

扭矩/推力（需预留20%余量）、电源/气源条件、防护等级（如IP68防水）、防爆认证（ATEX、IECEx）。

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