电动执行机构和气动执行机构的比较

自动化仪表试题及答案【篇一：《自动化仪表》习题答案】1）简述过程控制的特点。

q：1）系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成；2）被控过程复杂多样，通用控制系统难以设计；3）控制方案丰富多彩，控制要求越来越高；4）控制过程大多属于慢变过程与参量控制；5）定值控制是过程控制的主要形式。

（2）什么是过程控制系统？试用框图表示其一般组成。

q：1）过程控制是生产过程自动化的简称。

它泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，是自动化技术的重要组成部分。

过程控制通常是对生产过程中的温度、压力、流量、液位、成分和物性等工艺参数进行控制，使其保持为定值或按一定规律变化，以确保产品质量和生产安全，并使生产过程按最优化目标自动进行。

2）组成框图：（3）)单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？q：各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。

1）模拟仪表的信号：气动0.02~0.1mpa、电动Ⅲ型：4~20madc或1~5v dc。

2）数字式仪表的信号：无统一标准。

（4）试将图1-2加热炉控制系统流程图用框图表示。

q：是串级控制系统。

方块图：（5）过程控制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？q：1）最大偏差、超调量、衰减比、余差、调节时间、峰值时间、振荡周期和频率。

2）略（8）通常过程控制系统可分为哪几种类型？试举例说明。

q：1）按结构不同，分为反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈复合控制系统；按设定值不同，分为定值控制系统、随动控制系统、顺序控制系统。

2）略（10）只要是防爆仪表就可以用于有爆炸危险的场所吗？为什么？q：1）不是这样。

2）比如对安全火花型防爆仪表，还有安全等级方面的考虑等。

（11）构成安全火花型防爆系统的仪表都是安全火花型的吗？为什么？q：1）是。

2）这是构成安全火花型防爆系统的一个条件。

2、综合练习题（1）简述图1-11所示系统的工作原理，画出控制系统的框图并写明每一框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。

电动阀门和气动阀门的区别：
1、电动阀门和气动阀门的本质区别在于使用不同的驱动装置，也就是执行机构，而调节阀本身没有什么区别。

配合不同的执行机构主要是工况要求，如化工等要求防爆的场合，使用最多的是气动阀门，因为安全性要求高，而且价格便宜，配合智能定位器可以上总线，控制方式也简单。

2、气动阀动作力距比电动阀门大，气动阀门开关动作速度可以调整，结构简单，易维护，动作过程中因气体本身的缓冲特性，不易因卡住而损坏，但必须有气源，且其控制系统也比电动阀门复杂。

气动阀门响应灵敏，安全可靠，很多对控制要求高的厂专为气动仪表控制元件设置压缩空气站。

气动阀门执行机构动力源为气源，气源来源于空压机，采用定位器将电控信号转换成气动控制信号，驱动气动执行机构进行阀位调节。

3、电动阀门执行机构动力源为电源，如果线路板或电机出现故障容易出现火花，所以一般应用在环境要求不高和没有危险的场合就气动执行机构和电动执行机构调节性能比较，气动执行机构响应速度更快，能更适合应用在调节工况，所以生产调节阀的厂家都同时生产气动执行机构与之配套。

4、电动执行机构的调节响应速度不够快，调节阀上配气动执行机构要比电动执行机构应用多。

阀门配件(附件) 阀门配件种类阀门本身是由阀体和各种操作机构组成，其中又包含了很多的零部件和配件，包括操作方式不同又有手动、气动、电动等等。

不同的使用方式所装配的部件也是有分别的。

阀门配件主要有：1，气动执行机构：主要分为单作用和双作用，单作用是弹簧复位式结构，双作用是气开气关原理，调节型一般选用双作用气动执行器。

2，电动执行机构：常见的有直行程、角行程、精小型和防爆型，电动执行器的结构相对复杂、造价要高，但其性能稳定、启闭迅速、适合远距离控制系统。

3，液压执行机构：液压执行器是由液压能转换成机械能的一种装置，主要有直线式和旋转式两种。

其造价较高结构相对复杂，是工况特殊和要求高使用的产品，市场通用率较小。

4，气液联动执行机构：气液联动执行器把管线天然气或氮气作为动力，液压油作为传动介质驱动管线阀门的开启和关闭。

主要是用在天然气、液化气、氮气、气液罐、气体等中作为多功能驱动装置的。

5，电液联动执行机构：电液联动执行器由控制模块和动力模块两部分组成，智能可控电机接受控制模块的功能命令，控制动力模块，以线行或角位移输出大力距，气动控制对象，同时通过自身移位反馈，完成调节过程，实现各种功能控制。

6，手动执行机构：手动执行器是完善电流不稳定和气压不足时进行的手动控制，当气压和电流发生特殊情况无法控制或安装维修无电流和气压时，将手动反馈器开启，可快速进行手动控制。

阀门组成配件：手柄、手轮、蜗轮、阀体、阀芯、阀杆、阀盖、阀门消音器、毛坯、螺栓螺母、卡箍、弹簧、膜片、填料、盘根、O形圈、聚四氟乙烯制品垫片、法兰、非标准坚固件等。

定位器与附件：气动阀门定位器、电气阀门定位器、智能阀门定位器、电液伺服器、伺服放大器、电气转换器、过滤减压阀、阀位变送器、保位阀、电磁阀、限位开关、气动放大器、智能模块、电液伺服器、伺服放大器、报警器、防爆线圈、快速排气阀其他阀门配件：阀门试验机手柄手轮蜗轮阀体阀芯阀杆阀盖阀门消音器信号发生器毛坯模具螺栓螺母卡箍弹簧膜片填料盘根 O形圈流量汁聚四氟乙烯制品垫片法兰弯头快速接头伸缩器流量计过滤器非标准坚固件。

常用阀门和执行机构的原理阀门是一种用于控制流体的装置，广泛应用于各个工业领域。

而执行机构则是用于驱动阀门的装置，控制阀门的开启与关闭。

下面将详细介绍几种常用阀门以及其对应的执行机构的工作原理。

1.截止阀和手动执行机构截止阀是一种最常见的阀门，用于控制流体的开启和关闭。

它由阀体、阀盖、阀座、阀芯和手轮组成。

阀体和阀盖分别通过螺纹连接，中间夹有阀座，阀座上有一个圆柱形的阀芯，阀芯可以在阀座上实现上下运动。

手动执行机构则通过手轮转动，使得阀芯的运动方向发生改变，进而实现截止阀的开启和关闭。

当手轮转动时，阀芯下移，阀芯与阀座之间的间隙变大，流体可以通过阀体上的通道流过，实现截止阀的开启。

当手轮转动方向相反时，阀芯上移，阀芯与阀座之间的间隙变小，流体无法通过阀体上的通道流过，实现截止阀的关闭。

2.调节阀和气动执行机构调节阀是一种可以根据需要调节流量的阀门。

它由阀体、阀盖、阀芯和调节机构组成。

气动执行机构则是调节阀的一种常用执行机构。

调节阀的工作原理是通过调节阀芯的位置，改变阀体和阀芯之间的间隙大小，从而控制流体的流动量。

气动执行机构通过空气的压力来控制阀芯的运动。

当气压施加在执行机构的一个端口时，阀芯会被推向另一个方向，改变阀芯与阀体之间的间隙，进而控制流体的流动量。

3.蝶阀和液压执行机构蝶阀是一种通过旋转阀盘来控制流体流动的阀门。

它由阀体、阀盘和阀杆组成。

液压执行机构是一种常用于驱动蝶阀的执行机构。

蝶阀的工作原理是通过旋转阀盘来改变阀体通道的断面积，从而控制流体的流量。

液压执行机构通过液压油的压力来控制阀杆的运动，进而使阀盘旋转。

当液压油加压到执行机构的一端时，液压油的压力将阀杆推向另一个方向，进而使阀盘旋转。

因为阀盘是连接在阀杆上的，所以阀盘的旋转将导致阀体通道的断面积发生变化，从而控制流体的流量。

4.气动阀和电动执行机构气动阀是一种利用气动执行机构来实现开启和关闭的阀门。

电动执行机构则是利用电动装置来驱动阀门的一种执行机构。

气动执行器(电动执行器)工作原理气动执行器与电动执行器都是用在阀门上的执行机构，我们很常见的电动球阀电动阀门电动蝶阀这些都是内置了电动执行器。

而气动球阀气动蝶阀气动阀门上呢？都是使用的气动执行器，所有我们能够很好的分辩阀门上使用的执行器，呵呵！下面我们就来详细的介绍动执行器(电动执行器)的工作原理。

气动执行机构采用活塞式气缸及曲臂转换结构，输出力矩大，体积精小。

执行机构采用全密封防水设计防护等级高。

气缸体采用进口镜面气缸，无油润滑、摩擦系数小、耐腐蚀、具有超强的耐用性及可靠性，所有传动轴承均采用边界自润滑轴承无油润滑，确保传动抽不磨损。

气动执行器在工作时，将空气由A工作孔输入，气缸内气压推动活塞向两边移动，输出轴逆时针旋转，带动阀门实现启闭操作。

压缩空气由B工作孔输入，气缸内气压推动活塞向中心靠拢，输出轴逆时针旋转，带动阀门实现启闭操作。

这就是气动执行器的工作原理，我可以看出气动执行器在工作时能够快速的使得气缸内的旋转。

下面我们对气动执行器与一个详细的介绍，在下面的介绍我们会从多角度的阐述。

气动执行器1、紧凑的双活塞齿轮齿条机构，灵活轻巧的双活塞连杆机构，角行程输出。

2、缸体材料为压铸铝合金(铝合金采用硬质阳极氧化耐磨、防腐蚀、寿命长)。

3、气源：过滤、干燥或加油润滑的洁净空气，最小压0.1 MPa，最大压力1MPa。

4、内表面的特殊处理保证最小摩擦及长久寿命。

5、采用低摩擦材料制成的滑动装置，避免了金属与金属的直接接触。

6、底面固定孔便于执行器与阀连接并使其对正，符合ISO5211/DIN3337标准。

气动执行器在工作时紧凑的双活塞齿轮齿条机构，灵活轻巧的双活塞连杆机构，角行程输出。

而缸体材料为压铸铝合金(铝合金采用硬质阳极氧化耐磨、防腐蚀、寿命长)。

气动执行器的内表面的特殊处理保证最小摩擦及长久寿命。

气动执行器供气孔符合NAMUR标准或符合NAMUR标准的转接板。

气动执行器行程调整：在0°、90°位置有±4°的可调范围。

针对超（超）临界阀门，需研制的执行机构主要如下：一、电动装置1、输出力矩：10000N.m、12000N.m、14000N.m、16000N.m2、输出转速：不低于12转/分钟3、电动执行机构为智能一体化产品，并具备智能免开盖调试功能．并配有液晶显示屏，即电动装置内装设有接触器、热继电器等配电设备，便于调试、现场查看阀位反馈。

4、执行机构电机允许接通次数保证每小时800次以上。

可直接接受开关指令信号，并留有远方允许，故障报警、开到位、关到位接点信号。

开到位关到位接点应为DPDT型。

5、开关型电动执行机构可直接接受用户总线控制和DCS来的开、关指令信号，并留有开到位、关到位、远方允许、故障、过力矩干接点至少各为1DPDT型供用户使用，触点容量不小于230VAC、3A。

6、外壳防护等级：IP68；绝缘等级：F级。

7、工作频率：每小时操作不低于60次8、工作温度：-30℃～70℃9、行程力矩信号：转矩精度≤10％，行程精度≤0.5％。

10、控制精度≤1％。

11、电机保护：电机带过热保护，缺相，错相保护。

12、制动方式：电气制动。

13、设计寿命：10000次开/关/开周期二、电动执行机构1、执行机构型式：智能一体化产品2、输出推力：30000N、40000N、50000N3、行程：150mm4、开关时间：＜20s5、主要技术指标：基本误差：≤±2.5% 回差：≤2.0% 死区：≤3.0% 始终点偏差﹤±2.5% 转矩精度≤10％，行程精度≤0.5％。

控制精度≤1％。

6、外壳防护等级：IP65；绝缘等级：F级。

7、工作温度：-30℃～70℃8、电动机应有使用可靠的超温保护装置，并应为防爆、防尘和防潮型。

三、高低旁路阀配套执行机构1、执行机构型式：液动、电动（变频调速）2、输出力：90000N 180000N3、主要技术指标：额定行程偏差：+2.5% 回差：≤±2.5% 死区：±1%始终点偏差：≤±2.5%4、开关时间：阀门行程120～160mm，正常工作状态下，从全关到全开的一次行程时间为10秒；在紧急情况下，能在2秒内快速开启或快速关闭阀门。

电动、液动和气动驱动装置的优缺点阀门电动装置是实现阀门程控、自控和遥控不可缺少的驱动设备，其运动过程可由行程、转矩或轴向推力的大小来控制。

由于阀门电动装置的工作特性和利用率取决于阀门的种类、装置工作规范及阀门在管线或设备上的位置。

电动装置的优点：1、适用性较强，不受环境温度影响2、输出转矩范围广3、控制方便，能自由地采用直流、交流、短波、脉冲等各种信号，适于放大、记忆、逻辑判断和计算等工作4、可实现超小型化5、具有机械自锁性6、安装方便7、维护检修方便电动装置的缺点：1、结构复杂2、机械效率低，一般只有25%-60%3、输出转速不能太低或太高4、易受电源电压、频率变化的影响液动装置是用液压力启闭或调节阀门的驱动装置。

它由控制、动力和执行机构三大部分组成。

控制部分由压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等和电气控制系统组成。

动力部分由电动机或气动马达、液压泵、油箱等件构成，是把电动或气动马达旋转轴上的有效功率转变成液压传动的流体压力能。

执行机构有两种，一种是液压缸执行机构，实现往复直线运动；另一种是液压马达执行机构，实现回转运动。

液动装置的优点：1、结构简单，体种小2、输出力大3、容易获得低速或高速，能无级变速4、能远距离自动控制5、由于液压油的黏性而效率较高，有自润滑性能和防锈性能液动装置的缺点：1、油温变化引起油粘度的变化2、液压元件和管道易渗漏3、配管，维修不方便4、不适于对于信号进行各种运算阀门气动装置安全、可靠、成本低，使用维修方便，是阀门驱动结构中的一大分支。

目前气动装置在具有防爆要求的场合应用较多。

阀门气动装置采用气源的工作压较低，一般不大于0.82MPa。

又因结构尺寸不宜过大，因而阀门气动装置的总推力不可能很大。

气动装置的优点：1、结构简单2、气源容易获得3、能得到较高的开关速度4、可安装调速器，使开关速度按需要进行调整5、气体压缩性大，关闭时有弹性气动装置的缺点：1、与液动装置相比结构较大，不适于大口径高压力的阀门2、因气体有压缩性所以速度不易均匀。

阀门执行机构的分类介绍阀门执行机构是指用于控制和操作阀门的设备或装置，它们可以通过不同的形式和力量来实现对阀门的开启、关闭或调节。

根据使用的能源不同，阀门执行机构可以分为气动执行机构、电动执行机构和液动执行机构三大类。

第一部分：气动执行机构气动执行机构是指通过气体作为动力源来实现阀门的开闭或调节的设备。

它主要由气缸、气源、气源处理装置和配件组成。

1. 气缸：气缸是气动执行机构的核心部件，它可以将气体的压力转化为机械动力。

根据气缸的结构形式和驱动方式，气缸又可以分为单动气缸和双动气缸。

单动气缸只能实现单向推动，而双动气缸可以实现双向运动。

2. 气源：气动执行机构需要通过气源提供气体能量。

常用的气源有压缩空气和氮气，其压力范围一般在0.2～1.0MPa之间。

气源还需要进行处理，如去除水分、油雾和杂质等。

3. 气源处理装置：气源处理装置用于过滤和调节气源的压力和流量，确保气动执行机构能够正常工作。

它通常由滤波器、减压阀和润滑器组成。

4. 配件：气动执行机构还需要一些配件来实现与阀门的连接和固定，如连杆、手柄、连接螺母等。

第二部分：电动执行机构电动执行机构是指通过电能转换为机械能来实现阀门的开闭或调节的设备。

它主要由电动机、传动装置和配件组成。

1. 电动机：电动机是电动执行机构的核心部件，它将电能转化为机械能。

常见的电动机有直流电动机和交流电动机，其功率和转速根据阀门的使用要求而定。

2. 传动装置：传动装置用于将电动机的旋转运动转化为线性或旋转运动，从而推动阀门的开闭或调节。

常见的传动装置有蜗轮蜗杆传动、齿轮传动和链条传动等。

3. 配件：电动执行机构还需要一些配件来实现与阀门的连接和固定，如连杆、手柄、连接螺母等。

为了保证电动执行机构的安全运行，还需要安装行程开关和限位器等配件。

第三部分：液动执行机构液动执行机构是指通过液体作为动力源来实现阀门的开闭或调节的设备。

它主要由液缸、液源和配件组成。

1. 液缸：液缸是液动执行机构的核心部件，它由液体的压力转化为机械动力。

EMG电动执行机构EMG（Electro-Mechanical Gripping）电动执行机构是一种电动执行器的设计，用于提供精确和可靠的机械操作。

它由电动机、减速器、传感器和控制电路组成。

EMG电动执行机构与传统的液压和气动执行机构相比，具有更好的响应性能、更高的精度和更低的能耗。

EMG电动执行机构的核心部件是电动机，它通过转化电能为机械能来驱动操作机构。

电动机可以是直流电机或交流电机，根据不同的应用需求选择不同的类型。

电动机通过与减速器配合，可以提供所需的输出力和速度。

减速器主要用于降低电动机的转速并增加输出扭矩，从而适应不同的负载情况。

为了保证EMG电动执行机构的稳定性和精度，传感器是必不可少的部件。

传感器可以测量执行机构的位置、速度和力量等参数，然后将这些数据反馈给控制电路，实现对执行机构的控制和监测。

常用的传感器包括光电编码器、霍尔传感器、力传感器等。

控制电路是EMG电动执行机构的智能化核心。

控制电路根据传感器反馈的数据，通过内部的算法和逻辑判断，实现对执行机构的精确控制。

控制电路可以通过外部信号输入来实现远程控制，也可以通过程序控制实现自动化控制。

控制电路中通常包括驱动电路、信号处理电路和通信接口等。

EMG电动执行机构的应用范围非常广泛。

在工业自动化领域，EMG电动执行机构可以用于机器人、自动搬运设备、流水线等，实现物料的抓取、定位和搬运等操作。

在医疗设备领域，EMG电动执行机构可以用于手术机器人、康复设备等，实现精确的手术操作和康复训练。

在家居领域，EMG电动执行机构可以用于智能家居设备，如智能门锁、电动窗帘等，提供便捷和舒适的生活体验。

与传统的液压和气动执行机构相比，EMG电动执行机构具有以下优势：1.响应快速：EMG电动执行机构具有很高的响应速度，可以快速完成动作，提高生产效率。

2.精度高：EMG电动执行机构通过传感器反馈的数据，可以实现对执行机构的精确控制，提供高精度的操作。

电动执行机构和气动执行机构的区别分析先进的现代化工业是以生产自动化为标志的，而在自动控制系统中，逐步形成了检测、控制、执行三大单元。

执行单元是过程控制工业里的终端控制单元，通常由阀门和执行机构组成。

执行机构最广泛的定义是：可以提供直线或者旋转运动的驱动装置，利用驱动能源并在控制信号的作用下，对一些设备和装置进行自动操作，控制其开关和调节，代替人工作业。

1）驱动能源1.1 驱动源获得的难易程度电动执行机构：驱动源是电源，无论是三相电源还是单相电源，在工业现场都很方便获取。

气动执行机构：驱动源是气源，需要专门配套气源站、铺设管线，施工较为繁琐，增加预算。

气源种类有：压缩空气、氮气、清洁的天然气等。

评述：各类型工业现场，电源都很容易获取。

一些小型设备的配套执行器，用电动方案会更方便（通常小设备是没有压缩气体的，例如：压板机，盾构机等）1.2 对驱动源的要求电动执行机构：电源电压在一定范围内波动时，电机可以正常工作。

一般波动范围在额定电压的±10%气动执行机构：气源不能含油，含水，含杂质。

不洁净的气体将会影响执行机构和阀门定位器的正常运行和寿命。

评述：电源更容易保证供电质量。

气源需使用气体过滤装置，维护检测工作较多。

1.3 节能电动执行机构：仅在改变控制阀开度时，需要驱动电机，到达所需开度时电机断电。

待机状态只需少量供电维持控制单元的运作。

气动执行机构：在整个控制阀运行和待机状态中都需要有一定的气压，气压下降时，压缩机就要运行增压。

评述：通常来说，电动执行机构比气动执行机构更省电节能2）应用范围2.1 动作方式电动执行机构：配置灵活，动作方式有：直行程，角行程，多回转。

可以用于控制所有类型的阀门。

气动执行机构：通常只有直行程和角行程两种类型，通常用于控制直行程调节阀，蝶阀，球阀等，一般情况无法控制闸阀，截止阀等阀门。

评述：电动执行机构可以方便的实现多回转的动作方式，其结构形式比较灵活，尤其是用于控制闸阀，截止阀等在工业现场有巨大使用量的阀门。