控制阀是过程控制行业最常见的执行元件。运行时，控制阀可操控流体，如：气体、蒸汽、水、碳氢化合物或化学混合物等，它能补偿负荷扰动并尽可能将受控的过程变量与理想设定值保持一致。
控制阀主要由两大部分组成：阀体，它含有一切影响流体的必要机械部件；阀门执行机构，主要是为阀体中部件的移动提供必要的机械动力。
执行机构从独立信源接收信号，作为响应，它便将阀门置于（开启或闭合）要求或设计的位置。阀门执行机构为控制阀提供了远程操作，这对安全作业要求不断提升的工作环境相当重要。无论液压、气体或电信号皆能移动执行机构的位置。它们通常用来将阀门位置调整为：半闭、半开、全闭或全开状态。
阀控执行机构类型各异，根据起动类型的不同进行分类，它们分别是：手动执行机构、自动阀门、气压执行机构、液压执行机构和电动执行机构。下文将介绍它们的具体情况和工作原理。
手动执行机构
手动执行机构利用杠杆、齿轮或轮子进行移动，只需手动便可启动（无需电源、液压或气动力）。因此，它的主要特点是需要操作人员手动启动（见左侧主图）。
手动执行机构用于节流阀，隔离或旁路控制阀门。仅偶尔用于对响应时间要求不高的开/闭应用。相较于自动执行机构，它的优势在于价格实惠。
自动阀门
尽管它并非执行机构，但这种形式的起动方式仍然值得一提过程流体压力自身即可开起气门机构。这个自动原理适用于节气应用或开/闭应用，无论气体或液体作业皆可。
过程流体可以被管道直接输送至起动元件中（膜片或活塞），也可以在到达阀门执行机构前，先流经一个叫做导杆的机构对压力进行调节。后者使得主阀的移动受调节装置（导杆）的控制。导控阀普遍用于气压调节，特别是大型工业燃烧器的燃料气体如：丙烷或天然气。
卸压阀(PRV)或压力安全阀(PSV)是自动阀门的特殊应用。它们通常处于关闭状态，只有当流经此处的流体压力足够时才会开启，从而达到释放过程流体压力的目的，起到保护管道和导管上游的作用。
此类安全阀门可直接由过程流体压力起动，也可在特定压力下，由导向机构向执行机构发送过程流体压力进行起动。带有导向机构的卸压阀的优势在于调节范围广泛，而无导向机构的安全阀调节范围通常较为局限。
气压执行机构
气压执行机构利用空气压力推动活动的膜片或活塞来移动气门机构。这种类型的阀控执行机构通过将气压转化为旋转运动或线性运动来调整阀门位置。旋转运动执行机构常用于蝶形阀、旋塞阀和球阀等直角回转阀门，90度旋转即可将它们所处位的置从开启调整为闭合。线性运动执行机构用于球心阀、膜片阀、管夹阀、角阀和闸门阀等，它们带有能控制元件位置的滑动阀杆（闭合）。
气压阀门执行机构可归类为单动式，因为空气从一个方向起动阀门，压缩弹簧从另一个方向控制阀门。它们也可以是反向式（弹簧-拉伸）或直接式（弹簧-反应）的。控制力来自于压缩空气的压力。
根据安全要求（以防压缩送气故障）、响应/起动时间和送气压力的不同，在单动式、反向式和直接式中进行选择。比如，出于安全考虑，汽阀必须闭合，以防出现送气故障的情况。气压阀门执行机构的优势是，结构简易，所需维护较少，阀门对控制信号改变作出的响应时间短。气压执行机构利用空气压力推动活动的膜片或活塞，从而移动阀控机构。
起动气压执行机构所需的气压可直接来自于气压过程控制器的输出，也可由信号传感器（或转换器）将电信号转变为气压信号而来。这些传感器通常为I/P 或I 到 P转换器，它们常将4至20mA DC的电流信号(I)转变为3至15 PSI的气压信号(P)。
液压执行机构
液压执行机构利用液体压力而非气压来移动阀门机构，通常它的设计特性为机械零件最少。它能将流体压力转化为线性运动、旋转运动或两种运动。无论直角回转阀或线性阀都可以采用液压执行机构。
直角回转阀的应用中，液压提供的推力被机械转化为旋转运动，从而调整阀门。线性阀门的应用中，作用于活塞上的液压压力为线性运动提供了推力。特别适用于闸门阀和球心阀。
需要较大阀杆推力的情况下，如：涡轮蒸汽供给或烟道大型阀门运动等，非常适合采用液压阀门执行机构。需要起动庞大的阀门时，建议将执行机构安装于机械变速器上，以便提供上升的输出量（扭矩）。出于安全考虑，多数液压执行机构都具备故障安全（故障开启、故障关闭或故障停止）的特性。
液压阀门执行机构能将线性运动转化为旋转运动，类型各异。首先，膜片执行机构一般用于线性运动阀，但它们也适用于旋转运动阀，区别在于需带有一个线性到旋转的连杆装置。其次，杠杆和连杆执行机构将活塞筒或膜片的线性运动转化为旋转运动。随后齿条齿轮执行机构也将活塞筒的线性运动转化为旋转运动。另一种将线性运动转化为旋转运动的是止转棒轭执行机构。
相较于气动系统，液压系统的劣势是缺少内在动力储存。压缩空气系统的优点是通过空气压缩率（电动），能自然而然的将能量储存于任何压缩体积内，从而在主压缩装置停机的情况下提供一定程度的储备电力。而液压系统便无法体现出这种理想的特质。同样，想要建立可以满足整个工业设施的液压油大型供配系统通常也不现实.
电动执行机构
传统电动执行机构的设计通常采用电机和齿轮减速来使阀门移动。原理比气压阀门传动装置复杂得多，多见于无需或无法使用气压源的应用中。当控制阀在远程地点开启时，如管道应用情况下，由于电力传输比仪表气源和液压油传输更加便宜和便捷，出于经济考虑，应选择电动阀门传动装置。
电动阀执行机构的信号来自于电源，它能自动响应信号，将阀门调整至理想位置。电动阀执行机构利用单相或三相AC/DC电机移动齿轮组，从而产生所需扭矩。随后，阀杆的旋转运动通过齿轮和蜗杆传动转化为直线运动。
电动执行机构多用于线性运动阀、球心阀和闸门阀。也允许用于蝶形阀、球阀等直角回转阀和其他直角阀上。线性电动阀一般安装于要求紧密度容限的系统上。它的不足之处是阀门响应时间过长，需要五秒之久，在某些系统下甚至更慢。而同样的性能下，它的价格又比气压执行机构更高。
关键选择
为保证控制行之有效，尽快将控制阀调整至理想位置起着决定性作用。想要达到这种理想情况，需根据不同的应用选择正确的执行机构。控制阀种类繁多又各具特点，选择正确的控制阀执行机构跟选择控制阀同样重要。
已知过程下选择正确的阀门执行机构时，必须考虑现场的关键信息，如：可用电源、液压油压力和气压等。除此之外还应适当考虑阀门冲程时间、故障安全位置、控制信号输入和安全等因素。
Chikezie Nwaoha拥有石油工程师资质，同时也是《过程厂房设备：操作、控制和可靠性》(Wiley, 2012)一书的联合主编。
