執(zhí)行器是自動控制系統(tǒng)的執(zhí)行環(huán)節(jié)，它接受來自調(diào)節(jié)器的控制信號，通過其本身開度的變化，從而達到調(diào)節(jié)流量的目的。
執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)（閥體部分）兩個部分構(gòu)成，前者根據(jù)輸入控制信號的大小，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出力F(或輸出力矩M)和位移(直線位移l或角位移θ)，推動調(diào)節(jié)機構(gòu)動作；后者的閥芯在執(zhí)行機構(gòu)的作用下產(chǎn)生一定位移，直接調(diào)節(jié)從閥芯、閥座之間流過的控制變量的流量。執(zhí)行器還可以配備一定的輔助裝置，常用的輔助裝置有閥門定位器和手操機構(gòu)，閥門定位器利用負(fù)反饋原理改善執(zhí)行器的性能；手操機構(gòu)用于人工直接操作執(zhí)行器。
工業(yè)生產(chǎn)中多數(shù)使用氣動調(diào)節(jié)閥和電動調(diào)節(jié)閥。前者由氣動執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)成，接受的是20～100kPa的控制信號；后者由電動執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)成，接受的是4～20 mADC或0～10mADC的控制信號。
1. 執(zhí)行機構(gòu)
執(zhí)行機構(gòu)有正作用和反作用兩種作用方式：輸入信號增加，執(zhí)行機構(gòu)推桿向下運動，稱為正作用；輸入信號增加，執(zhí)行機構(gòu)推桿向上運動，稱為反作用。
（1） 氣動執(zhí)行機構(gòu)
氣動執(zhí)行機構(gòu)有薄膜式、活塞式和長行程式三種類型。
薄膜式執(zhí)行機構(gòu)是最常用的一種執(zhí)行機構(gòu)，其靜態(tài)特性為
式中 P1――薄膜氣室內(nèi)的壓力，在平衡狀態(tài)時，P1等于調(diào)節(jié)器來的信號壓力P0；
――膜片的有效面積；
l――壓縮彈簧的位移，即執(zhí)行機構(gòu)推桿位移；
Cs――壓縮彈簧的剛度。
動態(tài)特性為
式中 R――從調(diào)節(jié)器到執(zhí)行機構(gòu)間導(dǎo)管的氣阻；
C――薄膜氣室及引壓導(dǎo)管的氣容；
T――時間常數(shù)，T=RC；
K――氣動執(zhí)行機構(gòu)的放大系數(shù)，K=。
（2） 電動執(zhí)行機構(gòu)
電動執(zhí)行機構(gòu)主要分為兩大類：直行程與角行程式，分別用于和直行程式或角行程式的調(diào)節(jié)機構(gòu)配套使用。
電動執(zhí)機構(gòu)的靜態(tài)特性為一比例特性：
式中 l、θ――電動執(zhí)行機構(gòu)的輸出位移，l為直行程輸出位移、θ為角行程輸出位移；
――執(zhí)行機構(gòu)的輸入信號；
――位置發(fā)送器的位置反饋系數(shù)。
電動執(zhí)機構(gòu)的動態(tài)特性為積分特性。
（3） 智能執(zhí)行機構(gòu)
智能式電動執(zhí)行機構(gòu)由伺服放大器、伺服電機、位置發(fā)送器和減速器四部分組成。其中，伺服放大器中采用了微處理器系統(tǒng)，所有控制功能均可通過編程實現(xiàn)，而且還具有數(shù)字通訊接口，從而具有HART協(xié)議或現(xiàn)場總線通信功能，成為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中的一個節(jié)點。有的伺服放大器中還采用了變頻技術(shù)，可以更有效地控制伺服電機的動作。減速器采用新穎的傳動結(jié)構(gòu)，運行平穩(wěn)，傳動效率高，無爬行、摩擦小。位置發(fā)送器采用了新技術(shù)和新方法，有的采用霍爾效應(yīng)傳感器，直接感應(yīng)閥桿的縱向或旋轉(zhuǎn)動作，實現(xiàn)了非接觸式定位檢測；有的采用特殊的電位器，電位器中裝有球軸承和特種導(dǎo)電塑料材質(zhì)做成的電阻薄片；有的采用磁阻效應(yīng)的非接觸式旋轉(zhuǎn)角度傳感器。
智能式電動執(zhí)行機構(gòu)通常都有液晶顯示器和手動操作按鈕，用于顯示執(zhí)行機構(gòu)的各種狀態(tài)信息和輸入組態(tài)數(shù)據(jù)以及手動操作。
2．調(diào)節(jié)機構(gòu)
（1） 調(diào)節(jié)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和特點
調(diào)節(jié)機構(gòu)主要由閥體、閥桿或轉(zhuǎn)軸、閥芯或閥板和閥座等部件組成，常用調(diào)節(jié)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。
（2） 調(diào)節(jié)機構(gòu)的工作原理
調(diào)節(jié)機構(gòu)是一個局部阻力可以變化的節(jié)流元件，流量方程式為
式中――調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)
，A為調(diào)節(jié)閥接管流通截面積（cm2），
為調(diào)節(jié)閥的阻力系數(shù)；
――調(diào)節(jié)閥前后壓差（100kPa）；
――流體的密度（g/cm3）。
（3） 調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)
流量系數(shù)是反映調(diào)節(jié)閥的口徑大小的一個重要參數(shù)。
為了便于調(diào)節(jié)閥口徑的選用，必須對流量系數(shù)給出一個統(tǒng)一的條件，并將在這一條件下的流量系數(shù)以
表示，即將流量系數(shù)
定義為：在調(diào)節(jié)閥前后壓差為100kPa，流體密度為1g/cm3 （即5～40℃的水）的條件下，調(diào)節(jié)閥全開時，每小時通過閥門的流體量（m3）。調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品樣本中給出的流量系數(shù)
即是指在這種條件下的
值。
流量系數(shù)的基本計算公式為：
式中 Q――流過調(diào)節(jié)閥的體積流量，m3/ h；
――調(diào)節(jié)閥前后壓差，kPa；
――介質(zhì)密度，g/cm3。
式（5-5）只適用于一般不可壓縮流體值的計算。由于流體的種類、性質(zhì)和流動狀態(tài)將影響流量系數(shù)
的大小，因此在計算流量系數(shù)時，應(yīng)首先根據(jù)流體的種類和工藝條件判別其流動狀態(tài)，然后選用相應(yīng)的流量系數(shù)計算公式進行計算。
（4） 調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比
調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比反映了調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)能力，可分為理想可調(diào)比和實際可調(diào)比。
調(diào)節(jié)閥在實際使用時總是與工藝管路系統(tǒng)相串聯(lián)，這種情況下實際可調(diào)比為
式中S為調(diào)節(jié)閥全開時的閥前后壓差與管道系統(tǒng)的壓差
之比，即
。
可見，S值越小，即串聯(lián)管道的阻力損失越大，實際可調(diào)比越小。
（5） 調(diào)節(jié)閥的流量特性
調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對位移（即閥的相對行程）之間的關(guān)系，可分為理想流量特性和實際流量特性。
理想流量特性主要有直線、等百分比（對數(shù)）、拋物線及快開等四種，如圖5-2所示，其中，直線特性和等百分比（對數(shù)）特性最常用。
直線流量特性是指調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對位移成直線關(guān)系，即單位位移變化所引起的流量變化是常數(shù)，即：
式中k――常數(shù)，即調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)。
將式（5-7）積分并代入邊界條件，可求得：
圖5-2 調(diào)節(jié)閥的流量特性
1-快開；2-直線；3-拋物線；4-等百分比
上式表明相對位移與相對流量成直線關(guān)系，以不同的值代入式（5-8），求出
的對應(yīng)值，在直角坐標(biāo)上表示即為一條直線，如圖5-2中之2所示。
具有直線特性的調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)是一個常數(shù)，即調(diào)節(jié)閥單位位移的變化所引起的流量變化是相等的。但它的流量相對變化值（單位位移的變化所引起的流量變化與起始流量之比）是隨調(diào)節(jié)閥的開度而改變的，在開度小時，流量相對變化值大；而在開度大時，流量相對變化值小。因此，直線特性的調(diào)節(jié)閥在小開度時，靈敏度高，調(diào)節(jié)作用強，易產(chǎn)生振蕩，在大開度時，靈敏度低，調(diào)節(jié)作用弱，調(diào)節(jié)緩慢。
等百分比流量特性是指單位相對位移變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量成正比關(guān)系。用數(shù)學(xué)式表示為
上式表明，相對位移與相對流量成對數(shù)關(guān)系，故也稱對數(shù)流量特性，在直角坐標(biāo)上為一條對數(shù)曲線，如圖5-2之4所示。
具有等百分比特性的調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)是隨流量增大而增大。但它的流量相對變化值是相等的，即流量變化的百分比是相等的。因此，具有等百分比特性的調(diào)節(jié)閥，在小開度時，放大系數(shù)小，調(diào)節(jié)平穩(wěn)緩和；在大開度時，放大系數(shù)大，調(diào)節(jié)靈敏有效。
3．執(zhí)行器的選擇
執(zhí)行器的選用是否得當(dāng)，將直接影響自動控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量、安全性和可靠性。
執(zhí)行器的選擇，主要是考慮以下三方面：執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)形式、流量特性和調(diào)節(jié)閥的口徑。
（1） 執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)形式
執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)形式選擇包括執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)的選擇。
執(zhí)行機構(gòu)的選擇主要考慮執(zhí)行機構(gòu)類型和調(diào)節(jié)閥作用方式。執(zhí)行機構(gòu)類型可以根據(jù)各種執(zhí)行機構(gòu)的特點和實際使用要求，綜合考慮確定。在選擇執(zhí)行機構(gòu)時，還必須考慮執(zhí)行機構(gòu)的輸出力（或輸出力矩）應(yīng)大于它所受到的負(fù)荷力（或負(fù)荷力矩），這一點通常只要調(diào)節(jié)閥的工作壓差小于最大允許壓差即可滿足要求。
調(diào)節(jié)閥作用方式的選擇是確定調(diào)節(jié)閥的氣開（電開）或氣關(guān)（電關(guān)）方式。對于氣動調(diào)節(jié)閥，要從工藝生產(chǎn)上的安全要求考慮，其原則是：信號壓力中斷時，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全，如閥門處于打開位置時危害性小，則應(yīng)選用氣關(guān)閥；反之，則用氣開閥。
調(diào)節(jié)機構(gòu)的選擇主要是依據(jù)流體性質(zhì)（如流體種類、粘度、毒性、腐蝕性、是否含懸浮顆粒）、工藝條件（如溫度、壓力、流量、壓差、泄漏量）和過程控制要求（如控制系統(tǒng)精度、可調(diào)比、噪音），并參照各種調(diào)節(jié)機構(gòu)的特點及其適用場合，同時兼顧經(jīng)濟性，綜合進行考慮。
在執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)型式選擇時，還必須考慮調(diào)節(jié)機構(gòu)的材質(zhì)、公稱壓力等級和上閥蓋的形式等問題。
（2）調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇
流量特性多采用經(jīng)驗準(zhǔn)則或根據(jù)控制系統(tǒng)的特點進行選擇?？梢詮囊韵聨追矫婵紤]：
（1）考慮系統(tǒng)的控制品質(zhì)，即適當(dāng)選擇調(diào)節(jié)閥的特性，以調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)的變化來補償控制對象放大系數(shù)的變化，從而使控制系統(tǒng)總的放大系數(shù)保持不變或近似不變。
（2）考慮工藝管道情況，即先根據(jù)系統(tǒng)的特點選擇所需要的工作流量特性，再考慮工藝配管情況確定相應(yīng)的理想流量特性：當(dāng)時，所選理想特性與工作特性一致；當(dāng)
時，若要求工作特性是直線、等百分比的，則理想特性均應(yīng)選等百分比特性；一般不希望S值小于0.3。
（3）考慮負(fù)荷變化情況，等百分比特性調(diào)節(jié)閥對負(fù)荷變化有較強的適應(yīng)性。
根據(jù)控制系統(tǒng)特點選擇調(diào)節(jié)閥的工作流量特性，主要是考慮系統(tǒng)的被控變量類型和干擾形式。
（3）調(diào)節(jié)閥的口徑選擇
調(diào)節(jié)閥口徑的選擇主要依據(jù)流量系數(shù)。為了能正確計算流量系數(shù)，必須要合理確定調(diào)節(jié)閥流量和壓差的數(shù)據(jù)。在根據(jù)計算所得到的流量系數(shù)選擇調(diào)節(jié)閥口徑之后，還應(yīng)對所選調(diào)節(jié)閥開度和可調(diào)節(jié)比進行驗算，以保證所選調(diào)節(jié)閥的口徑能滿足控制要求。
4．閥門定位器
圖5-3 閥門定位器的應(yīng)用
閥門定位器也能實現(xiàn)正、反作用。
閥門定位器可以分為電／氣閥門定位器、氣動閥門定位器和智能式閥門定位器。電／氣閥門定位器接受4~20mA或0~10mA的直流電流信號；氣動閥門定位器接受20~100kPa氣動信號；智能式閥門定位器有只接受4~20mA直流電流信號的，也有采用HART傳輸方式，還有只采用數(shù)字信號傳輸?shù)摹?