执行器的选型

任务 1.6 执行器的选型

1.6.1 任务概述

使用执行器选型样本或相关网站，根据具体工程执行器条件，进

行执行器相关参数的计算与选型。编写并提交执行器订货清单。

要求所选仪表参数正确；型号、材质等满足检测控制要求；性价比良好；制作的仪表数据表和汇总表合乎规范。

1.6.2 知识准备

1. 执行器基础知识

（1）执行器的作用

典型的自动化控制系统主要由三个环节——检测、控制、执行。执行器是构成自动控制系统不可缺少的重要部分，如一个最简单的控制系统，就是由被控对象、检测仪表、控制器及执行器组成的。执行器在系统中的作用是接收控制器的输出信号，直接控制能量或物料等，调节介质的输送量，达到控制温度、压力、流量、液位等工艺参数的目的。由于执行器代替了人的操作，所以人们形象地称之为实现生产过程自动化的“手脚”。执行器的主要产品为调节器。 （2） 调节器的组成及分类

根据执行机构使用的能源种类，执行器可分为气动、电动和液动三种。以压缩空气为动力源的调节阀称为气动调节阀，以电为动力源的调节阀称为电动调节阀。这两种是用得最多的调节阀。此外，还有液动调节阀、智能阀等。

调节阀又称控制阀，是过程控制系统中用动力操作流体流量的装

置。调节阀由执行机构和阀组成。其中，执行机构起推动作用，按照控制其所给信号的大小，产生推力或位移；而阀起调节作用，接收执行机构的操纵，改变阀芯与阀座间的流通面积。调节工艺介质流量。

阀是由阀体、上阀盖组件、下阀盖和阀内件组成的。上阀盖组件包括上阀盖和填料函。阀内件是指与流体接触并可拆卸的，起到改变节流面积和截流件导向等作用的零件的总称，如阀芯、阀座、阀杆、阀筒、导向套等。

调节阀的产品类型很多，结构形式多种多样，而且还在不断地更新和变化。一般来说，阀是通用的，既可以与气执行机构匹配，也可以与电动执行机构或其他执行机构匹配使用。

根据需要，调节阀可以配用各种各样的附件，使其使用更方便、功能更完善、性能更好。这些附件有阀门定位器、手轮机构、电-气转换器等。

调节阀的分类如图1-6-1所示。 2 气动执行机构

气动执行机构主要有薄膜式与活塞式两种，此外还有长行程执行机构与滚筒膜片执行机构等。薄膜式执行机构（如图1-6-2和图1-6-3所示）具有结构简单、动作可靠、维修方便、价格便宜等特点，通常接收0.02-0.1Mpa的压力信号，是一种用得较多的气动执行机构。

气动薄膜执行机构分为正作用与反作用两种形式。当信号压力增大时，推杆向下移动的叫正作用执行机构，如图1-6-2所示。当压力引入薄膜气室后，在波纹膜片2上产生推力，使推杆5产生位移，直

至弹簧6被压缩的反作用力与信号压力在膜片上产生的推力相平衡为止。推杆的位移就是气动薄膜执行机构的行程。

当信号压力增大时，推杆向上移动的叫反作用执行机构，如图1-6-3所示。正作用执行机构的信号压力是通入波纹膜片上方的薄膜气室：而反作用执行机构的信号压力是通入波纹膜片下方的薄膜气室。通过更换个别零件，两者便能互相改装。

3 电动执行机构 （1）电动执行机构的分类

电动执行机构根据其输出形式不同，主要有直行程电动执行机构、角行程电动执行机构和多转式电动执行机构。

直行程电动执行机构的输出轴输出各种大小不同的直线位移，通常用来推动单座、双座、三通、套筒等形式的控制阀。

角行程电动执行机构的输出轴输出角位移，转动角度范围小于360，通常用来推动蝶阀、球阀、偏心旋转阀等转角式控制阀。

多转式电动执行机构的输出轴输出各种大小不等的有效圈数，通常用于推动闸阀或执行电动机带动旋转式的执行机构，如各种泵等。

这三种类型的电动执行机构在电气方面基本上是相同的，都是由电动机带动减速装置，在电信号的作用下产生直线运动和角度旋转运动。下面以角行程电动执行机构为例来阐述其工作原理。

电动执行机构不仅可与控制器配合实现自动控制，还可通过操作器实现控制系统的自动控制和手动控制的相互切换。当操作器的切换开关放到手动操作位置时，由正、反操作按钮直接控制电动机的电源，

以实现执行机构输出轴的正转或反转，进行遥控手动操作。

（2）电动调节阀的组成

电动调节阀是电动执行机构和调节机构两部分组成的。其中电动执行机构将控制仪表来的控制电信号转换成为力或力矩，进而输出一定的转角或位移；而调节机构则是直接改变被调节介质流量的装置。

电动执行机构根据不同的使用要求，在结构上有简有繁。最简单的就是电磁阀上的电磁铁，其余都是用电动机带动调节机构。调节机构的种类很多，有蝶阀、闸阀、截止阀、感应调压器等。

电动执行机构与调节机构是分开的两个部分，这两个部分的连接方法很多，两者可相对固定安装在一起，也可以用机械连杆把两者连接起来。电动控制阀就是将电动执行机构与控制阀固定连接在一起的成套电动执行器。

（3）电动调节阀的特点

与气动调节阀相比较，电动调节阀有下列特点：

1工频电源取用方便，○无须增添专门装置，特别是对于调节阀应

用数量不太多的单位，更应适宜；

2动作灵敏、精度较高、信号传输速度快、传输距离可以很长，○

便于集中控制；

3在电源中断时，○电动调节阀能保持原位不动，不影响主设备的

安全；

4与电动控制仪表配合方便，安装接线简单； ○

5体积较大、成本较贵、结构复杂、维修麻烦，并只能应用于防○

爆要求不太高的场合。

NAC系列无刷直流连续调节型电动执行器

产品说明 无刷直流电机（Brushless Direct Current Motor, BLDCM）的诞生，克服了有刷直流电机的先天性缺陷，以电子换向器取代了机械换向器，所以无刷直流电机既具有直流电机良好的调速性能等特点，又具有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。NAC系列电动执行器正好是运用了此电机，其特点：24小时连续调解；输出转速可以在一定的范围内调整。“诺亚”NAC系列电动执行机构还能在输出转矩60Nm~2,500Nm范围内提供最合理的解决方案。

主要技术参数

额定

操 作

最大输最大 电流

时 间手轮

轴径 1PH 型号 出扭矩 负载

60/50Hz 转数

230V

Nm 90 Deg. mm A NAC-006 60 NAC-009 90

10~22 10~22

22 22

1.1 8.5 100% 1.2 8.5 100%

NAC-015 150 NAC-019 190 NAC-028 280 NAC-038 380 NAC-050 500 NAC-060 600 NAC-080 800 NAC-100 1000

12~29 12~19 15~34 15~34 15~34 18~40 18~40 18~40

22 22 32 32 32 42 42

1.3 1.4

10 100% 10 100%

1.5 12.5 100% 1.6 12.5 100% 1.7 12.5 100% 1.8 14.5 100% 1.9 14.5 100%

42 1.10 14.5 100%

NAC-150 1500 53~117 75 1.11 43.5 100% NAC-200 2000 53~117 75 1.12 43.5 100% NAC-250 2500 53~117 75 1.13 43.5 100%

技术指标和性能 外壳 环境温度 电源电压 控制电源 扭矩开关 限位开关 失速保护 行程 指示器 手动操作 自锁 机械限位 干燥器 接线孔 润滑 材料 表面处理 外涂层 执行器负载率

防水级别 IP67 Nema4和6

执行器：-20℃～130℃; 控制板：0℃～70℃ 90V～250V DC 24V

2 开/关 (除 NA 06, NA 09) 2 开/关, 250 VAC 16A

内置热保护 开 150℃±5℃/关 97℃±15℃) 90˚±5˚ 连续位置指示 手动/自动离合机构 蜗轮、蜗杆提供自锁 外部调整螺钉

20W（110/220VAC，24VDC） 两个 PF3/4\" ,NPT3/4\×1.5 润滑脂（EP2类） 钢、铝合金、青铜 阳极氧化

干粉、环氧聚脂、聚脂 100%连续运转调节

机械精度 输入信号 反馈信号

0.6%（0.1mA）step 4-20mA

4-20mA（±0.05mA）

新型NA系列角行程电动执行器

产品说明 作为一种角行程机构,\"诺亚\"系列电动执行机构适合于管道,排污及诸如垃圾处理,纸浆,造纸,造船领域使用的球阀,蝶阀,旋塞阀及风门等的配套工程，其产品应用广泛，无论是像REMOTE CONTROL这样世界著名的跨国公司，还是国内外输油管道公司、地铁公司、钢铁企业、电力企业、水处理企业、炼油企业等都是诺冠NOAH长期的用户，NOAH的产品已遍及石油化工、发电、民用建筑、水处理、造纸、冶金等领域。出口的国家包括美国、德国、瑞典、法国、英国、新加坡、日本、中国、马来西亚等。 在韩国国内角行程电动执行机构市场，占有高达80%以上的市场份额。自2001年开始进入中国，已在像山东铝业、齐鲁石化、江苏油田、湘潭钢铁等各种工业行业用户中完美使用。 其紧凑,简洁的设计使它即使安装在危险作业环境中,也能保证其高可靠性和品质。“诺亚”系列电动执行机构还能在输出转矩60Nm~3,500Nm范围内提供最合理的解决方案。 方便、先进的现场总线：客户可以选择现场总线功能（ProfiBus、Mod-Bus和CanBus），会实行远程的集体控制以及系统的集中管理。

1. 指示器 钟形的指示器直接装配在主轴上， 用来在远近距离上动态地指示阀2. 电容器 3. 接线端子 通过接线端子内接线口可以很容易地进行连线,此端子被设计为可在4. 限位开关/力矩开关 开、关各有一个开关 5. 机体 6. 底座 7. 动力传动轴套

著名品牌SPG电机为全封闭鼠笼式感应式电机, 具有输出功率高,惯

9. 电机

机装有自动调温器, 并可以在单相,三相,直流之间进行切换。

10. 加热器 11. 手轮 12. 手动操作 通过搬动手动/电动 离合器手柄，可以转动手轮。当电机启动时，电13. 手柄

精密的蜗轮,蜗杆机械系统传递高扭矩,高功率的同时,除了噪音极低

14. 蜗轮，蜗杆

反作用力小，寿命长的特点。另外，大范围的输出扭矩适用于2\"到

密封

合金外壳经过表面氧化处理后,具有很强的防腐能力，装有密封圈的壳体符合IEC IP67有防爆装置，可适合任何环境条件的工作。

配线

单向和三相电源规范化在一个模块内,复合式接线端子可以充分满足诸如DCS辅助接头

组件安排

机械部件和电子模块可以非常容易地拆除,从而改善了组装,保养维修及更换电器的元件提供可选择组件的安装。

手轮

手轮的尺寸设计保证了在手动操作时的安全，省力。 手动操作

板动离合器手柄,离合器分离后可以转动手轮, 通电启动时, 离合器自动复位。

安装

安装底座符合ISO5211标准。

传动轴套可拆卸并加工成适合阀门主轴装配要求的尺寸。电动执行机构的位置可由传动

干燥器

设于电动执行机构内的干燥器可防止由于温度和天气变化而引起的冷凝。标准的20W干干燥清洁。

限位开关

限位开关是由主轴驱动的简单而可靠的凸轮机构来控制，阀门位置用此简单可调的开关并且由它调整的阀位不受手工操作时“过量”与否的影响。 力矩开关

凸轮作用的力矩开关调整容易，并且提供“过负载”保护。

自锁

优质钢制成的蜗杆与铜青铝合金的蜗轮之间的自锁功能，可以防止在输入控制信号或断

最大操 作 型号

输出

时间

最大

电机 F级 W 15 25 40 40 40 60 90 90 180 180

轴径

扭矩 60/50Hz Nm 90 Deg. mm

NA06 60 14/17 22 NA09 90 14/17 22 NA15 150 17/20 22 NA19 190 17/20 22 NA28 280 20/24 32 NA38 380 20/24 32 NA50 500 20/24 32 NA70 700 28/33 42 NA90 900 28/33 42

NA110 1100 28/33 42

NA160 NA200 NA250 NA300

4700 1600

2150 84/100

840 780 75 75 75 75

90 180 180 180

14.5 3900 4700 4700 4700

25 1500 2150 2150 2150

560 840 840 840

570

2000 84/100 2500 3000

84/100 84/100

780

780

790

NA350 3500 112/132 75 180 4700 2150 840

790

NA160 1600 84/100 75 NA200 2000 84/100 75 NA250 2500 84/100 75 NA300 3000 84/100 75 NA350 3500 112/132 75

90 180 180 180 180

技术指标和性能 外壳 环境温度 电源（60/50Hz） 控制电源 扭矩开关 限位开关 失速保护 行程 指示器

手动操作 自锁 机械限位 干燥器 接线孔 润滑 材料

表面处理 外涂层

可选项说明

EXP DCM

防水外壳IP68,10米 72小时（KTL） 24V DC 电机 (NA006~NA028)

防水级别 IP67 Nema4和6 -20℃ to + 70℃, 150℃/1hr 110/220 VAC, 单相 380/440 VAC, 三相

110/220 VAC, 单相, 60/50Hz 2 开/关 (除 NA 06, NA 09) 2 开/关, 250 VAC 16A

内置热保护 开 150℃±5℃/关 97℃±15℃) 90˚±5˚

连续位置指示

手动/自动离合机构 蜗轮、蜗杆提供自锁 外部调整螺钉

20W（11,0/220VA,C，,24VDC） 两个PF3/4”(NPT 3/4”) 润滑脂（EP类） 钢、铝合金、青铜 阳极氧化

干粉、环氧聚脂、聚脂

附加限位开关 转角,

EXT

120˚, 135˚, 180˚, 270˚, 300˚ 本地控制单元

LCU 本地/远程选择开关

开/停止/关选择开关或按钮 LCU1 材质：塑料，LCU2

PIU 1KΩ电位器

阀位变送器

CPT

输出：DC 4~20mA 比例控制单元

电源：AC 110/220V 1PH，DC 24V

PCU

输入：DC 4~20mA，DC1~5V, DC2~10V 输出：DC 4~20mA I模块式电机起动器

IMS

磁力接触器和变压器

RBP 可充电电池（断电应急控制ATS 附加扭矩开关

NAC 连续对速度控制器调节（负载1

ALS

HQ系列电动执行器

HQ系列电动执行器 特征： 本产品总结了许多电动执行器的各种不足，进行改进后，最新推出的产品。其中许多关键部件均采用德国或日本进口件，结构紧凑，质量可靠，性能优越。主要特性有： 1.外壳—由于使用了优质铝合金，重量轻。并且内外表面经阳极氧化处理，外表面经聚酯粉末涂层，耐腐蚀性强。 2.电机—采用SPG鼠笼式电机，输出扭距大，并且内置热保护开关，进行温度控制，可防止损坏电机。 3.手动结构—不通电时，扳动离合器手柄可进行手动操作。通电时，离合器自动复位。 4.位置指示器—指示器安装在中心轴上，可以观察阀门位置。并有指示灯（SLU）可供选择。 5. 干燥器—用来控制温度，防止执行器内部水分凝结，保持内部电器元件的干燥。 6.限位开关—由凸轮机构来控制，简单的调整机构能精确并方便地设定位置。 7.扭距开关（除HQ-008外）—可提供过载保护，防止损坏电机。（出厂前以设定好，请用户不要随便更改设置）。 8.自锁—有自锁功能，防止反转，转动部分稳定可靠。 9.安装—底部安装尺寸符合ISO5211国际标准，驱动轴套可拆下根据需要进行加工，适应性强。可以垂直安装，也可以水平安装。 10.接线端子—线路布置紧凑合理，接线端子直径为2.5mm，压力大，联接牢固。 11.

蜗轮—采用凹轮设计，与蜗杆的接触面大，传输扭距大，平稳且耐磨，使用寿命长。 12.PCU板—结构紧凑合理，将PCU板内置于机壳内。

性能参数

最大输出扭动作时间 最大轴电机F矩 级 型号 60/50Hz 径 Kg－m 90° mm W HQ－008 8 13/16 Ф20 15 HQ－015 15 21/25 Ф22 40 HQ－020 20 21/25 Ф22 40 HQ－030 30 26/31 Ф35 40 HQ－050 50 26/31 Ф35 90 HQ－060 60 26/31 Ф35 90 HQ－080 80 31/37 Ф45 180 HQ－120 120 31/37 Ф45 180 HQ－200 200 93/112 Ф65 180 HQ－300 300 93/112 Ф65 180 标准件技术参数

额定电流（A）60/50Hz 单相 三相 110V 220V 380V 440V 1.10/0.95 0.55/0.54 N/A N/A 1.65/1.67 0.88/0.84 0.31/0.31 0.30/0.311.67/1.67 0.89/0.85 0.31/0.31 0.30/0.311.85/1.86 0.92/0.92 0.35/0.35 0.34/0.343.60/3.62 1.55/1.58 0.59/0.59 0.58/0.583.65/3.62 1.60/2.20 0.60/0.59 0.59/0.584.10/4.10 2.15/2.20 0.85/0.85 0.79/0.794.20/4.10 2.35/2.30 0.87/0.87 0.81/0.814.10/4.10 2.15/2.30 0.85/0.85 0.79/0.794.20/4.10 2.35/2.30 0.87/0.87 0.81/0.81外壳 电机电源 控制电源 负载率（开关） 电机 防水级别IP67，NEMA4 and 6 110/220V AC 1PH，380/440V AC 3PH，50/60Hz，±10% 110/220V AC 1PH，50/60 Hz，±10% S2 30% 鼠笼式异步电动机

限位开关 辅助限位开关 扭矩开关 行程 失速保护/操作温度 指示器 手动操作 自锁装置 机械限位 干燥器 接线孔 环境温度 润滑 材料 环境湿度 抗震性能 外涂层 可选件技术参数 2 X 开/关，SPDT，250V AC 10A 2 X 开/关，SPDT，250V AC 10A（HQ-008除外） 开/关，SPDT，250V AC 10A（HQ-008除外） 90o±10o（0o~110o） 内置热保护，开150oC±5oC /关 97oC±15oC 连续的位置指示 机械离合机构 蜗轮，蜗杆机构提供自锁 2个外部调整螺栓 7-10W（110/220V AC）防冷凝 2个PF 3/4” -20oC—+70oC 铝基润滑脂（EP型） 钢，铝合金，铝青铜，聚碳酸脂 最大90% RH（非凝结） X Y Z 10g，0.2~34 Hz,30分钟 干粉，环氧聚脂 HQ系列 HQ系列 除HQ-008 除HQ-008 除HQ-008 除HQ-008 除HQ-008 除HQ-008 除HQ-015，020，030，050 除HQ-200，300 除HQ-015，020，030 除HQ-008 除HQ-008 EXA WTA PIU IMS PCU ATS LCU CPT RBP EXT DCM LPA SLU 防爆外壳（EexdⅡ BT4 ） 防水外壳（IP68，10M，250HR） 电位计（1K-10K） 反向电磁控制和传送集成电机启动器 比例控制单元（输入，输出4-20mADC） 附加扭矩开关（SPDT X2 250V AC 10A） 现场控制单元（远程控制/开/停/关选择开关） 电流位置传感器（输出4-20mADC） 可充电电池（断电应急控制） 120o，180o，270o转角 直流电机（24VDC） 卧式安装，带输出拐臂 信号指示单元（白-电源，绿-开，红-关，黄-扭矩过载）