用于管道阀门的电动和气动执行器：看上去似乎两种执行器差别迥异，需要根据装置现场具备的动力源作出选择。但是实际上这样的观点有失偏颇。除了那些主要而明显的差别，它们还有若干不太明显的独特之处。

电动和气动执行器是自动化系统中最常用的两种驱动机构。通常，执行器的选择决策是在基础设计阶段作出的，而且安装后会一直用到寿命周期结束。

在选择执行器的动力类型时，人们往往不会考虑管道中工艺介质的参数，而只关注设计方的内部参考资料、电力供应情况，或看现场是否能大量供应预制气体。

可是在运营过程中，往往会发现某些阀门需要加装执行器，或者某些阀门中工艺介质的参数将会改变。这时问题就来了：应该保留原有的执行器，还是换成另一种执行器来提高性能？

更长的使用寿命

本文将分别介绍电动和气动执行器的主要性能特点并作比较。

通常情况下，制造商会给电动执行器担保一万次操作循环，给气动执行器担保十万次操作循环。显然就操作循环的次数而言，气动执行器寿命更长，这是因为它的结构比较简单。此外，气动执行器的摩擦接触面是弹性体或聚合物材质的，被磨损的O形圈和塑料导向元件很容易更换。

作为电动执行器，从电机到输出轴之间通常都有减速齿轮箱，其中有许多相互啮合的齿轮，运转时都会发生磨损。此外同样值得注意的是，气动执行器的整个寿命周期内，都无需更换润滑油脂。

扭矩

管道阀执行器最重要的性能参数之一就是扭矩。电动执行器的扭矩取决于设计（恒定分量），以及施加在定子上的电压。气动执行器的扭矩取决于设计（恒定分量），以及供应给气动执行器的气源压力。

通常，执行器的扭矩需要大于阀门的最大扭矩，或者说大于移动关断元件所需的扭矩。实际使用中，阀门的实际扭矩可能大于制造商标称的最大扭矩，而且也大于执行器的最大扭矩。这无疑属于紧急情况。

如果继续运行执行器的话，可能会导致执行器和阀门损坏。如果阀门的扭矩增大，电机也会随之逐步提升扭矩，直至达到牵出值（脱出值）。这意味着机械结构被迫输出并承受超越设计范围的过大扭矩。

超扭矩保护

为了防止设备在上述情况下受损，电动执行器可以配置一些专用装置。最常见的就是扭矩开关，它可以是机械式（常见工作原理是蜗轮在超扭矩状态下发生轴向线性运动）；也可以是电子式（常见原理是测量定子电流，或霍尔效应。）。当扭矩超过设计最大值，扭矩开关可以切断定子的电压，使执行器电机停转。气动执行器就不存在超扭矩保护的需求。如果施加给阀门的扭矩超过了规定限制，压缩空气的物理特性会使气动执行器停止驱动。和电动执行器不同，气动执行器的输出扭矩不会大于设计限制。可以认为，如果给管道阀门配置了气动执行器，就排除了因扭矩超过规定值而导致设备故障的风险。

防爆设计

如果使用环境中存在危险品，电动设备有可能会导致爆炸。关于危险品环境中的防护等级和防护方法，限于篇幅不列入本文中。

尽管如此仍有必要强调的是，在有危险品的环境中必须使用防爆型设备。

和常规工业标准的电动执行器相比，管道阀门用的防爆电动执行器价格较高，设计也更复杂。气动执行器即使被用于危险品环境，也没有导致爆炸的潜在风险。对于气动执行器而言，针对危险品环境的特殊设计也仅限于定位器、电磁阀和限位开关（图1-3）。相应地，如果用附加了防爆附件的气动执行器操作管道阀门，成本会明显低于同等功能的防爆电动执行器。

定位

气动执行器有一个最显著的缺点，当执行器走到行程的中段时定位比较复杂，这意味着控制阀的阀芯定位比较困难。

由于空气的物理特性，气动执行器的定位精度比电动执行器低好几倍。如果电动执行器采用了步进电机，其定位精度要比配置定位器的气动执行器高出几个数量级。后者只能用于对定位精度，或者说对控制精度要求不高的系统。用于管道阀门的气动执行器在结构设计上有它的特点：控制系统的所有元件都安装在执行器的外表面，或是在主体结构的外部。如果需要将操作模式从关断切换到控制，需要将电磁阀更换成定位器。由于这两种部件都是安装在气动执行器的外面，而且配合面的设计相同，因此拆除分配器和安装定位器都比较方便。换言之，同一台气动执行器通过更换相应的附件，既能用于关断，也能用于控制（图1-2）。

作者简介

Andrey Pleshkov拥有电气工程学和经济学硕士学位。职业生涯的最初五年，他曾在供暖和发电领域从事阀门、执行器、控制系统的运行和技术开发工作。

之后的十年间，Pleshkov先后在阀门制造厂家和工程公司的工艺自动化部门工作。Pleshkov和俄罗斯科技工业阀门制造商协会有密切合作，发表了大量关于阀门操作和控制系统热门话题的文章。（据阀门世界亚洲）