气动执行器与电动执行器的运行能耗分析
分析了气动执行器和电动执行器能量消耗过程,建立了气动执行器运行能耗计算模型,搭建了气动执行器和电动执行器的运行能耗实验系统。通过实验数据分析,得出两种执行器运行能耗的结论:在长时间保持负载或作动不频繁的工况下,气动执行器比电动执行器更节能,在频繁作动的工况下,电动执行器比气动执行器更节能;在各种工况下,气动执行器的运行功率波动不大,电动执行器的运行功率波动较大。
气缸驱动系统自20世纪70年代以来就在工业化领域得到了迅速普及。气缸适用于作往复直线运动,尤其适用于工件直线搬运的场合。现在,气缸已成为工业生产领域中PTP搬运的主流执行器。20世纪90年代开始,电机和微电子控制技术迅速发展,使电动执行器的应用迅速扩大。然而,到现在来看,电动执行器在工业现场并未得到普及,而近几年,在中国气缸销量的年增长速度一直维持20%以上。

电动执行器主要用于旋转和摆动工况,用于直线工况的电动执行器逐渐增多。电动执行器可实现高精度多点定位,气动执行器很难做到。
在气动执行器和电动执行器的选择上,特别是在工业自动化需求最多的PTP输送场合,一直没有充足的数据来论述两者选择标准。本文从运行能耗的角度探讨两种执行器的能量消耗问题。

电动执行机构是以电动机为驱动源、以直流电流为控制及反馈信号。
当上位仪表或计算机发出控制信号后,电动执行机构按照信号大小比例地动作,通过输出轴使阀门或风门开到相对应的开度,并将系统开度信号反馈回控制室内,从而完成系统的调节功能。
电动执行机构还可配操作器、伺服放大器等仪表一起使用。
操作器作用是:
A. 传递信号,在控制室内为操作者提供可视的输入及反馈信号值,便于观察现场阀位。
B. 在控制信号失灵或检修系统时,可用其直接操作电动执行机构,完成事故检修情况下的人工手动操作。
伺服放大器(即位置定位器)作用是:
信号放大,它接受4-20mA的控制信号,将信号放大为可控制电机正反转的强电信号,控制执行机构实现正转或反转。
伺服放大器有两种模式可供客户选择:
A. 一种为执行机构本身的控制板上带有伺服放大器功能,结构紧凑,不需占有仪表盘后空间,安装及调试较为简单(即电子一体化)。
B. 另一种为单独放置的位置定位器,安装于仪表盘后,这是一种较为传统的应用方法,检修及更换较为容易(即分立式比例调节型)。
电动执行机构联接上各种阀体,就形成了各种调节阀。

VQ系列电动执行机构,是在引进英国ROTORK(罗托克)技术A、M系列电动执行机构的基础上,采用当今最现金的超大规模数字集成电路研制而成的新一代智能化、数字化、全中文菜单显示、遥控操作的电动执行机构。新一代智能型VQ系列电动执行机构,可以通过一个独立的设定器对其进行非侵入性的快速设定、检查及查询。执行机构采用图形点阵式液晶显示器,以中文、数字、图形等形式显示执行机构的转矩、阀门位置、限位设定等工作状态和报警。 极大地方便了用户的操作使用。该执行机构具有自动保护功能和隔爆功能,即使在危险区域也无需打开正在工作中的执行机构电气箱盖就可以进行调节、参数检查、故障诊断。采用现场总线通讯卡,可以构成全分布式计算机协同工作系统,实现远程数据采集、远程通讯和远程诊断与维护。由于它的先进性、可靠性和操作方便等特点,受到广大用户的欢迎,在石油、电力、冶金、水处理等行业中得到广泛应用。
