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　　儀表執(zhí)行機(jī)構(gòu)最廣泛的定義是：一種能提供直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，它利用某種驅(qū)動(dòng)能源并在某種控制信號(hào)作用下工作。
　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用液體、氣體、電力或其它能源并通過電機(jī)、氣缸或其它裝置將其轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)作用。基本的執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于把閥門或風(fēng)門驅(qū)動(dòng)至全開或全關(guān)的位置。用與控制閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠精確的使閥門或風(fēng)門走到任何位置。盡管大部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是用于開關(guān)閥門，但是如今的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了簡(jiǎn)單的開關(guān)功能，它們包含了位置感應(yīng)裝置，力矩感應(yīng)裝置，電極保護(hù)裝置，邏輯控制裝置，數(shù)字通訊模塊及PID控制模塊等，而這些裝置全部安裝在一個(gè)緊湊的外殼內(nèi)。
　　因?yàn)樵絹碓蕉嗟墓S采用了自動(dòng)化控制，人工操作被機(jī)械或自動(dòng)化設(shè)備所替代，人們要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠起到控制系統(tǒng)與閥門機(jī)械運(yùn)動(dòng)之間的界面作用，更要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)增強(qiáng)工作安全性能和環(huán)境保護(hù)性能。在一些危險(xiǎn)性的場(chǎng)合，自動(dòng)化的執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置能減少人員的傷害。某些特殊閥門要求在特殊情況下緊急打開或關(guān)閉，閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)能阻止危險(xiǎn)進(jìn)一步擴(kuò)散同時(shí)將工廠損失減至最少。對(duì)一些高壓大口徑的閥門，所需的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力矩非常大，這時(shí)所需執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須提高機(jī)械效率并使用高輸出的電機(jī)，或電液執(zhí)行器，這樣平穩(wěn)的操作大口徑閥門。
　　（1）氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)展概況：
　　大多數(shù)常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由氣驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因?yàn)閯?dòng)力源是壓縮空氣，它與人力資源或動(dòng)力或液壓動(dòng)力源相比較是相對(duì)便宜的，由于這個(gè)原因，現(xiàn)今幾乎所有操作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的90%是由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的。與電動(dòng)機(jī)械和電動(dòng)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)相比較，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是相對(duì)便宜和易于掌握和維護(hù)的。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將壓縮空氣排放到大氣，相比較電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是一種環(huán)保執(zhí)行機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作平穩(wěn)可靠，并且安全防爆等優(yōu)點(diǎn)，在發(fā)電廠、化工，煉油等對(duì)安全要求較高的生產(chǎn)過程中有廣泛的應(yīng)用。
　　氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)輸出方式分為直行程和角行程，根據(jù)作用方式分為單作用和雙作用兩種類型，氣動(dòng)執(zhí)行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是統(tǒng)一的整體，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式、活塞式、撥叉式和齒輪齒條式，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制需要與不同附件組合才能達(dá)到用戶要求。目前附件特別是定位器的智能化發(fā)展，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)也體現(xiàn)出智能化。現(xiàn)在的定位器有數(shù)字式和智能式，數(shù)字式：基于微處理器技術(shù)，采用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和定位控制。智能式：基于微處理器技術(shù)，采用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和定位控制、狀態(tài)識(shí)別、故障診斷。使得氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在自動(dòng)化領(lǐng)域中得到最廣泛的應(yīng)用。使氣動(dòng)執(zhí)行器具有數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化通訊等特點(diǎn)。
　?。?）電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)展：
　　在自動(dòng)化儀表行業(yè)中，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)又被稱為電動(dòng)執(zhí)行器，一般由減速機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)、電氣控制裝置這三大部件組成。其中，電氣控制裝置在近10年中的發(fā)展變化最快，品種最多。國(guó)內(nèi)外各著名執(zhí)行器制造商都在積極不斷地運(yùn)用新技術(shù)、新材料、新工藝開發(fā)出順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的各具特色的新產(chǎn)品，使世界各國(guó)工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制系統(tǒng)得控制品質(zhì)得以距大的提升。而且隨著微電子、計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)的迅速發(fā)展，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中帶有微處理器的智能電氣控制裝置，已形成執(zhí)行器發(fā)展的總趨勢(shì)，因此盡快了解國(guó)內(nèi)外電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的發(fā)展差異，對(duì)于更好地應(yīng)用國(guó)外產(chǎn)品、進(jìn)一步提升國(guó)產(chǎn)電動(dòng)執(zhí)行器的整體品質(zhì)，非常必要。
　　智能控制電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用微機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)總線通信技術(shù)將伺服放大器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與PLC的通訊。執(zhí)行機(jī)構(gòu)與現(xiàn)場(chǎng)總線相連，實(shí)現(xiàn)智能精確控制。同時(shí)執(zhí)行器的操作可以使用非侵入式紅外線設(shè)定器或現(xiàn)場(chǎng)磁控按鈕就地操作。閥位測(cè)試采用非接觸式反饋信號(hào)采集，位置的檢測(cè)通過與機(jī)械連動(dòng)的磁鐵感應(yīng)與霍爾元器件（磁性脈沖計(jì)數(shù)器）來實(shí)現(xiàn)，分辯率極高達(dá)到0.625‰?？刂品绞讲捎弥苯訑?shù)字控制能保證控制靈敏度達(dá)到0.5％，而且控制不振蕩。它不僅實(shí)現(xiàn)了雙向通信、PID調(diào)節(jié)、在線自動(dòng)標(biāo)定、自校正與自診斷等多種控制技術(shù)要求的功能，有效地提高了控制水平，另外它還增設(shè)了行程保護(hù)、過力矩保護(hù)、電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)、斷電信號(hào)保護(hù)、輸出現(xiàn)場(chǎng)閥位指示和故障報(bào)警等功能，而且可實(shí)現(xiàn)閥門電機(jī)的柔性啟動(dòng)和關(guān)斷，保護(hù)閥門機(jī)械裝置，自由設(shè)定開關(guān)速度，設(shè)定故障時(shí)自動(dòng)運(yùn)行至預(yù)先設(shè)置好的保護(hù)點(diǎn)，提高了控制精度和設(shè)備安全性。
　　在過程控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器接受調(diào)節(jié)器的指令信號(hào)，經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直線位移，去操縱調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，改變被控對(duì)象進(jìn)、出的能量或物料，以實(shí)現(xiàn)過程的自動(dòng)控制。
　　電動(dòng)執(zhí)行器是以電能為動(dòng)力的，它的特點(diǎn)是獲取能源方便，動(dòng)作快，信號(hào)傳遞速度快，且可遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)，便于和數(shù)字裝置配合使用等。每臺(tái)智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都設(shè)有內(nèi)置的數(shù)據(jù)記錄器，可下載閥門力矩分布、執(zhí)行機(jī)構(gòu)事件及統(tǒng)計(jì)等操作數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)保存分析；同時(shí)記錄的數(shù)據(jù)也可以通過現(xiàn)場(chǎng)總線的傳感網(wǎng)絡(luò)傳到用戶的現(xiàn)場(chǎng)總部，經(jīng)過分析，任何對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置的改變都可以傳回執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
　　智能控制電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口（如RS-232或RS-422接口等）和專用的局域網(wǎng)接口，以增強(qiáng)其與其它控制設(shè)備間的互聯(lián)能力。只需要一根電纜或光纜，就可以將數(shù)臺(tái)、甚至數(shù)十臺(tái)電動(dòng)執(zhí)行器與上位計(jì)算機(jī)連接成為整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線是安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備/儀表與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置/系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線?，F(xiàn)場(chǎng)總線企業(yè)網(wǎng)作為傳感控制系統(tǒng)，以其所具有的開放性，網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點(diǎn)，與Interent網(wǎng)緊密結(jié)合?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用，取代了傳統(tǒng)的4～20mA模擬信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)執(zhí)行器的遠(yuǎn)程監(jiān)控，狀態(tài)、故障、參數(shù)信息傳送，完成遠(yuǎn)程參數(shù)化工作，提高了它的可靠性，降低了系統(tǒng)及工程成本。
在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程控制中，智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)起著十分重要的作用，它是自動(dòng)控制系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電動(dòng)單元組合儀表中的執(zhí)行單元，是自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)之一。它與變送單元、調(diào)節(jié)單元等配套，接受統(tǒng)一直流標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)0～10mA(‖)或4～20mA(|||)并將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成力矩或推力，以推動(dòng)各種類型的調(diào)節(jié)閥門的開啟程度，從而達(dá)到對(duì)工藝介質(zhì)流量、壓力、溫度、液體等參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。因具有動(dòng)作靈敏、能源取用方便、節(jié)能降耗、信號(hào)傳遞距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于環(huán)保、電站、石油、化工、冶金、輕工等工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)調(diào)節(jié)和遠(yuǎn)程控制中。
　　信息時(shí)代的技術(shù)發(fā)展對(duì)測(cè)控系統(tǒng)提出了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的要求，如數(shù)字地球、數(shù)字北京、企業(yè)的管理控制一體化等要求測(cè)量控制設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)提供多方面的數(shù)字信息。
　　物聯(lián)網(wǎng)的形成實(shí)現(xiàn)了真正分散在現(xiàn)場(chǎng)的完整控制系統(tǒng)，提高了控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。豐富了控制設(shè)備的信息內(nèi)容，提供了如閥門動(dòng)作次數(shù)、故障診斷等信息。為控制信息進(jìn)入公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造了條件，溝通了現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系,便于實(shí)現(xiàn)管控一體化控制網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，便于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)程傳送與異地遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。
　　應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)備間的互連不只要完成數(shù)據(jù)通信，還要構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)，形成測(cè)量控制應(yīng)用系統(tǒng)，而應(yīng)用與用戶層規(guī)范與設(shè)備間的互可操作性直接相關(guān)。設(shè)備間的互操作依靠應(yīng)用層協(xié)議。
　　電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為電動(dòng)閥門的動(dòng)力裝置，是工業(yè)自動(dòng)化儀表中的執(zhí)行單元。它接受來自調(diào)節(jié)器、工控機(jī)、DCS、計(jì)算機(jī)等儀表系統(tǒng)的控制信號(hào)，自動(dòng)完成調(diào)節(jié)動(dòng)作，直接影響著電動(dòng)閥門的使用性能。作為自動(dòng)化系統(tǒng)中自動(dòng)控制的終端環(huán)節(jié)之一，電動(dòng)閥門在各類自動(dòng)化系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，因此，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能直接影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性，甚至事關(guān)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。
　　隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，生產(chǎn)過程自動(dòng)化程度的提高，不僅要求電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)量、品種、規(guī)格越來越多，而且隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，自動(dòng)控制水平的提高，對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在功能、性能、適用范圍等方面也要求進(jìn)一步提高。電能作為能源的普及性，現(xiàn)如今電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能越來月穩(wěn)定成熟、技術(shù)自動(dòng)化程度高，會(huì)是以后執(zhí)行器使用的“朝陽”產(chǎn)品。
　　（3）電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)展：
　　液壓控制技術(shù)的歷史最早可追溯到公元前240年，當(dāng)時(shí)一位古埃及人發(fā)明了人類歷史上第一個(gè)液壓伺服系統(tǒng)——水鐘。然而在隨后漫長(zhǎng)的歷史階段，液壓控制技術(shù)一直裹足不前，直到18世紀(jì)末19世紀(jì)初，才有一些重大進(jìn)展。在二戰(zhàn)前夕，隨著工業(yè)發(fā)展的需要，液壓控制技術(shù)出現(xiàn)了突飛猛進(jìn)地發(fā)展，許多早期的控制閥原理及專利均是這一時(shí)代的產(chǎn)物。如：Askania調(diào)節(jié)器公司及Askania-Werke發(fā)明及申請(qǐng)了射流管閥原理的專利。同樣，F(xiàn)oxboro發(fā)明了噴嘴擋板閥原理的專利。而德國(guó)Siemens公司發(fā)明了一種具有永磁馬達(dá)及接收機(jī)械及電信號(hào)兩種輸入的雙輸入閥，并開創(chuàng)性地使用在航空領(lǐng)域。
　　當(dāng)前國(guó)內(nèi)在研究、生產(chǎn)及使用電液伺服閥方面雖然形成了一定的規(guī)模。然而生產(chǎn)的產(chǎn)品主要用于航空、航天、艦船等軍品領(lǐng)域和重要工業(yè)領(lǐng)域，在民品市場(chǎng)占有率不大?，F(xiàn)國(guó)外產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率最大的為Moog公司，它的產(chǎn)品占據(jù)了國(guó)內(nèi)絕大部分的民品市場(chǎng)。而且生產(chǎn)的電液執(zhí)行器，體積大，笨重，控制原理落后，需要配套控制系統(tǒng)，不能一體化。幾乎在特別所有重要地方，都使用國(guó)外產(chǎn)品。
　　目前，電子技術(shù)高速發(fā)展，信息化程度越來越高，通過采用新型的傳感器和計(jì)算機(jī)技術(shù)研制出機(jī)械、電子、傳感器及計(jì)算機(jī)自我管理（故障診斷、故障排除）為一體的智能化新型智能電液執(zhí)行器，是目前國(guó)外廠家研究方向。
　　新型電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、新型材料的采用及電子化、數(shù)字化技術(shù)與液壓技術(shù)的結(jié)合等幾方面。
　　當(dāng)前的液壓控制技術(shù)已經(jīng)能將自動(dòng)控制技術(shù)、液壓技術(shù)與微電子有機(jī)的結(jié)合起來，形成新一代的智能電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)品。而隨著電子設(shè)備、控制策略、軟件及材料等方面的發(fā)展與進(jìn)步，電液控制技術(shù)及伺服閥產(chǎn)品將在機(jī)、電、液一體化獲得長(zhǎng)足的進(jìn)步。
　　液壓機(jī)構(gòu)是以液壓油為動(dòng)力源來完成預(yù)定運(yùn)動(dòng)要求和實(shí)現(xiàn)各種機(jī)構(gòu)功能的機(jī)構(gòu)。液壓機(jī)構(gòu)與純機(jī)械機(jī)構(gòu)和電力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：（A）在輸出同等功率的條件下，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕、慣性小。（B）工作平穩(wěn)，沖擊、振動(dòng)和噪音都較小，易于實(shí)現(xiàn)頻繁的啟動(dòng)、換向，能夠完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和各種往復(fù)運(yùn)動(dòng)。（C）操縱簡(jiǎn)單、調(diào)速方便，并能在大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，調(diào)速比可達(dá)5000。（D）可實(shí)現(xiàn)低速大力矩傳動(dòng)，無需減速裝置。
　　液壓機(jī)構(gòu)的不足之處是：油液的粘性受溫度變化的影響大，不宜用于低溫和高溫的環(huán)境中；液壓組件的加工和配合要求精度高，加工工藝?yán)щy，成本高。
　　液動(dòng)執(zhí)行器推力最大，現(xiàn)在一般都是機(jī)電一體化的，但比較笨重，很少使用，象塞閥，滑閥，三峽的船閥用的就是液動(dòng)執(zhí)行器，碼頭，船塢，水利閘閥也使用電液執(zhí)行器。本項(xiàng)目目前正對(duì)電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)作市場(chǎng)調(diào)研，實(shí)驗(yàn)室側(cè)重于氣動(dòng)和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研發(fā)。