1. 什么是气动执行器？

气动执行器是一种将压缩空气能量转换为机械运动的装置。

在工业阀门自动化系统中，气动执行器安装在阀门上，为阀门提供开启和关闭所需要的力或力矩。

根据阀门类型不同，气动执行器可以产生：

• 旋转运动

• 直线运动

常见应用包括：

• 气动球阀

• 气动蝶阀

• 气动角座阀

• 气动控制阀

• 其他自动化工业阀门

典型工作过程为：

压缩空气 → 活塞运动 → 机械运动 → 阀门开启/关闭

单作用和双作用执行器的主要区别，就是阀门返回方向的驱动力不同。

2. 什么是单作用气动执行器？

**单作用气动执行器（Single Acting Pneumatic Actuator）**使用压缩空气驱动活塞向一个方向运动，同时通过弹簧使活塞向相反方向返回。

其基本工作原理是：

压缩空气 → 活塞运动 → 弹簧压缩

当压缩空气消失时：

失去气源 → 弹簧释放 → 活塞返回

因此，在气源压力消失的情况下，弹簧可以使阀门自动返回到预先设定的位置。

根据执行器以及阀门的具体配置，可以实现：

• 常闭型 NC（Normally Closed）

• 常开型 NO（Normally Open）

具体的失效位置取决于弹簧布置方式和阀门安装配置。

3. 什么是双作用气动执行器？

**双作用气动执行器（Double Acting Pneumatic Actuator）**使用压缩空气驱动活塞向两个方向运动。

向一个腔体供气时，活塞向一个方向移动。

向另一个腔体供气时，活塞向相反方向移动。

基本工作原理为：

供气 → 开启

供气 → 关闭

与单作用执行器不同，双作用执行器通常不依靠弹簧提供返回动作。

因此，它可以在开启和关闭两个方向都利用压缩空气提供驱动力。

4. 单作用 vs 双作用：核心区别

两种执行器的主要区别如下：

需要注意：

不存在一种执行器在所有应用中都更好。

正确的选择应该根据阀门、工艺、安全要求和控制系统来决定。

5. 单作用执行器是如何工作的？

典型的单作用气动执行器工作过程如下。

第一步：压缩空气进入

压缩空气进入执行器腔体。

第二步：活塞运动

气压推动活塞运动，同时压缩弹簧。

第三步：阀门动作

活塞的运动通过机械结构传递给阀门，使阀门开启或关闭。

第四步：气源消失

当气源压力消失时，弹簧开始释放储存的机械能。

第五步：阀门返回

弹簧推动活塞返回，使阀门回到预先设定的失效位置。

因此，弹簧复位是单作用气动执行器最重要的特点。

6. 双作用执行器是如何工作的？

双作用执行器两个方向都使用压缩空气。

第一步：一个腔体进气

压缩空气推动活塞向一个方向运动。

第二步：阀门动作

机械机构将活塞的运动传递给阀门。

第三步：另一个腔体进气

压缩空气进入执行器另一侧。

第四步：阀门反向运动

活塞向相反方向移动，使阀门返回原来的位置。

基本过程可以表示为：

气源 → 开启

气源 → 关闭

因此，双作用执行器需要配套的气动控制系统，对执行器两个腔体分别进行供气和排气控制。

7. 单作用执行器最大的优势是什么？

单作用执行器最大的优势是可以实现弹簧复位以及预定的失效位置。

当系统失去压缩空气时，弹簧可以使阀门自动回到指定位置。

例如：

常闭型 NC

有气源 → 阀门打开

失去气源 → 阀门关闭

常开型 NO

有气源 → 阀门关闭

失去气源 → 阀门打开

这种功能适用于一些要求气源故障后阀门必须处于确定状态的工艺系统。

具体采用常开还是常闭，需要根据实际工艺和安全要求确定。

8. 双作用执行器最大的优势是什么？

双作用执行器最大的特点是：

开启和关闭两个方向都由压缩空气驱动。

它适用于：

• 阀门需要较大操作力矩的场合

• 两个方向都需要气动驱动力

• 高频自动化操作

• 不需要弹簧复位

• 系统能够持续提供压缩空气

• 需要稳定气动驱动的场合

双作用执行器尤其常见于：

• 气动球阀

• 气动蝶阀

• 工业自动化设备

具体执行器尺寸需要根据阀门实际操作力矩和供气压力确定。

9. 失效安全功能：两者的重要区别

**失效安全（Fail-Safe）**是选择单作用和双作用执行器时非常重要的因素。

工业气动系统可能出现：

• 压缩空气中断

• 电磁阀故障

• 控制信号中断

• 紧急停机

• 设备故障

对于正确配置的单作用执行器，当气源压力消失时，弹簧可以推动阀门回到预设位置。

例如：

气源故障 → 弹簧复位 → 阀门关闭

或者：

气源故障 → 弹簧复位 → 阀门打开

而标准双作用执行器本身通常没有弹簧复位功能。

如果双作用执行器应用在具有特殊紧急动作要求的系统中，则需要对整个气动和控制系统进行相应设计。

10. 单作用 vs 双作用：耗气量有什么区别？

压缩空气消耗也是选型时需要考虑的因素。

单作用执行器主要使用压缩空气推动活塞压缩弹簧。

返回过程由弹簧完成。

双作用执行器则需要压缩空气驱动两个方向的运动。

因此可以简单理解为：

单作用 → 气源 + 弹簧

双作用 → 气源 + 气源

但实际耗气量并不能只根据执行器类型判断。

它还受到以下因素影响：

• 执行器内部容积

• 工作压力

• 活塞尺寸

• 动作频率

• 阀门负载

• 控制系统

• 实际工况

因此，工程师在计算空压机容量时，应以制造商提供的实际耗气量数据为依据。

11. 输出力矩与执行器选型

选择单作用还是双作用只是执行器选型的一部分。

执行器还必须能够提供足够的输出力矩或输出力。

对于旋转阀门，可以采用基本原则：

执行器所需输出力矩 ≥ 阀门操作力矩 × 安全系数

实际所需力矩会受到以下因素影响：

• 阀门口径

• 阀门类型

• 压差

• 介质

• 阀座材料

• 温度

• 动作频率

• 阀门结构

例如，大口径蝶阀的操作力矩可能明显高于小口径球阀。

因此，不能只根据阀门DN尺寸选择执行器。

应根据实际阀门操作力矩以及执行器力矩表进行选型。

12. 单作用 vs 双作用：高频启闭应用

两种执行器都可以应用于高频启闭场景。

但具体选择需要结合工艺要求。

单作用执行器

当高频启闭与失效位置要求同时存在时，可以考虑单作用执行器。

典型应用：

• 蒸汽截止

• 紧急隔离

• 自动清洗系统

• 工艺设备

• 特定安全控制场合

双作用执行器

当系统需要两个方向都由气动驱动，并且不要求弹簧复位时，可以考虑双作用执行器。

典型应用：

• 自动化生产线

• 水处理

• 化工过程

• 气动球阀

• 气动蝶阀

对于高频使用的阀门，执行器寿命还会受到空气质量、润滑、工作压力、阀门力矩、密封件以及安装条件等因素影响。

13. Normally Open 和 Normally Closed 是什么意思？

单作用执行器经常采用：

Normally Open（NO）常开

或者：

Normally Closed（NC）常闭

这两个术语主要描述执行器在没有气源压力时，阀门所处的正常状态。

Normally Closed

没有压缩空气：

阀门 → 关闭

有压缩空气：

阀门 → 打开

Normally Open

没有压缩空气：

阀门 → 打开

有压缩空气：

阀门 → 关闭

实际配置取决于执行器弹簧安装方向以及阀门装配方式。

14. 到底应该选择单作用还是双作用？

与其问哪一种执行器更好，不如首先确定实际工艺要求。

可以考虑单作用的情况：

需要明确的失效位置

气源中断后阀门必须动作

需要弹簧复位

工艺要求气源故障后阀门处于特定状态

可以考虑双作用的情况：

两个方向都需要气动驱动

不需要弹簧复位

系统可以持续提供压缩空气

需要两个方向稳定的气动驱动力

这种基于工况的选型方式，比单纯比较执行器大小或价格更加合理。

15. 应用场景对比

以上属于一般性选型参考，实际配置仍应根据阀门力矩、工艺条件以及控制要求确定。

16. 选择气动执行器需要考虑哪些因素？

在选择气动执行器之前，建议确认以下参数。

① 阀门类型

确定执行器用于：

• 球阀

• 蝶阀

• 角座阀

• 其他自动化阀门

② 阀门口径

确认DN尺寸。

③ 阀门操作力矩或操作力

这是执行器选型中最重要的参数之一。

④ 气源压力

确认现场实际可提供的压缩空气压力。

⑤ 失效安全要求

首先问一个问题：

如果压缩空气突然消失，阀门应该处于什么状态？

这个问题往往直接决定是否需要选择单作用执行器。

⑥ 动作频率

确定阀门每天、每小时或每分钟需要动作多少次。

⑦ 介质和温度

介质和温度可能影响阀门操作力矩以及密封性能。

⑧ 安装环境

需要考虑：

• 室内/室外

• 湿度

• 粉尘

• 腐蚀性环境

• 水淋

• 防爆区域

执行器的防护等级和材料处理应与实际安装环境匹配。

17. 为什么单作用执行器的弹簧设计很重要？

对于单作用执行器来说，弹簧是非常重要的部件。

因为弹簧负责提供返回力，其设计会影响：

• 复位力

• 失效位置

• 输出力矩

• 工作压力

• 执行器尺寸

• 使用寿命

因此，弹簧需要具有稳定的安装结构，并能够在长期循环过程中保持可靠运行。

KINKO气动执行器采用深处理活塞结构，为弹簧安装提供更充足的空间，并有助于弹簧稳定定位。

同时，执行器相关部件采用表面处理方案，以提升耐腐蚀性和使用寿命。

18. KINKO气动执行器解决方案

KINKO提供多种工业阀门气动执行器解决方案，包括：

• 单作用

• 双作用

• 齿轮齿条式

• 重载型

• 拨叉式 Scotch Yoke

• 防爆型配置

主要设计特点包括：

铝合金结构

硬质阳极氧化处理

65#钢活塞

IP68防护

长循环寿命

执行器活塞采用深处理结构，为弹簧安装提供足够空间，同时有助于提高运行稳定性。

在适合的配置和工况下，KINKO部分执行器产品设计可支持最高100万次循环。

实际使用寿命仍取决于工作压力、空气质量、阀门负载、动作频率、温度、润滑以及安装条件等因素。

19. 常见FAQ

单作用和双作用气动执行器有什么区别？

单作用执行器使用压缩空气驱动一个方向，使用弹簧完成返回动作。

双作用执行器则使用压缩空气驱动两个方向。

哪一种执行器适合失效安全应用？

当阀门在气源压力消失后需要自动返回预定位置时，通常可以考虑单作用气动执行器。

双作用执行器可以用于球阀吗？

可以。双作用气动执行器广泛用于气动球阀自动化。

单作用执行器可以用于蝶阀吗？

可以。只要执行器输出力矩满足蝶阀实际操作要求，就可以用于蝶阀自动化。

哪种执行器耗气量更低？

单作用执行器主要通过压缩空气完成一个方向的动作，返回过程由弹簧完成。

但实际耗气量还与执行器容积、工作压力、动作频率以及具体配置有关。

双作用执行器一定比单作用执行器力气更大吗？

不一定。

执行器输出力矩取决于执行器尺寸、气压、活塞面积、机械结构、弹簧配置等多个因素。

因此应该根据阀门实际操作力矩进行选型。

Normally Closed是什么意思？

Normally Closed（NC）表示在相应的弹簧复位配置下，没有气源压力时阀门处于关闭状态。

Normally Open是什么意思？

Normally Open（NO）表示在相应的弹簧复位配置下，没有气源压力时阀门处于开启状态。

如何选择单作用还是双作用？

首先确定：

如果压缩空气突然消失，阀门应该做什么？

如果阀门需要自动返回预定位置，可以考虑单作用执行器。

如果不需要弹簧复位，并且两个方向都需要气动驱动，则可以考虑双作用执行器。

结语

单作用和双作用气动执行器最核心的区别，就是驱动方式不同。

单作用：

压缩空气 + 弹簧复位

双作用：

压缩空气 + 压缩空气

单作用执行器通常适用于需要明确失效位置的应用。

双作用执行器通常适用于两个方向都需要气动驱动、同时不需要弹簧复位的应用。

但是，执行器选型不能只看单作用还是双作用。

工程师还需要综合考虑：

阀门类型 + 阀门力矩 + 气源压力 + 失效安全要求 + 动作频率 + 介质 + 温度 + 安装环境

KINKO提供单作用和双作用气动执行器，可用于球阀、蝶阀、角座阀以及其他工业阀门自动化应用。

同时提供齿轮齿条式、重载型、Scotch Yoke拨叉式以及防爆型等不同配置，满足不同工业自动化应用需求。

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可以提供：

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KINKO — Reliable Valve Automation Solutions