控制儀表與計算機控制裝置第五章執(zhí)行器

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1、5.執(zhí)行器作用：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)行器工作，使用條件惡劣，它是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)5.1.概述1執(zhí)行器由執(zhí)行機構和調(diào)節(jié)機構兩個部分構成輔助裝置：閥門定位器——利用負反饋原理改善執(zhí)行器的性能手操機構——用于人工直接操作執(zhí)行器5.1.2.執(zhí)行器的構成2(1)按使用的能源形式分類：氣動執(zhí)行器、電動執(zhí)行器和液動執(zhí)行器氣動調(diào)節(jié)閥電動調(diào)節(jié)閥↓↓氣動調(diào)節(jié)閥采用氣動執(zhí)行機構：薄膜式活塞式輸出直線位移l輸出角位移θ直行程式調(diào)節(jié)機構角行程式調(diào)節(jié)機構長行程式5.1.3.執(zhí)

2、行器的分類及特點3電動調(diào)節(jié)閥采用電動執(zhí)行機構：直行程式角行程式輸出直線位移l直行程式調(diào)節(jié)機構輸出角位移θ角行程式調(diào)節(jié)機構4(2)按使用的調(diào)節(jié)機構分類：直通雙座調(diào)節(jié)閥直通單座調(diào)節(jié)閥蝶閥籠式（套筒）調(diào)節(jié)閥凸輪撓曲調(diào)節(jié)閥角型調(diào)節(jié)閥V型球閥三通調(diào)節(jié)閥O型球閥高壓調(diào)節(jié)閥隔膜調(diào)節(jié)閥波紋管密封調(diào)節(jié)閥超高壓調(diào)節(jié)閥小流量調(diào)節(jié)閥低噪音調(diào)節(jié)閥直行程式調(diào)節(jié)機構角行程式調(diào)節(jié)機構同一類型的氣動調(diào)節(jié)閥和電動調(diào)節(jié)閥，分別采用氣動執(zhí)行機構和電動執(zhí)行機構執(zhí)行器的分類5(3)氣動調(diào)節(jié)閥優(yōu)點：結(jié)構簡單、動作可靠穩(wěn)定、輸出力大、安裝維修方便、價

3、格便宜和防火防爆缺點：響應時間大，信號不適于遠傳采用電/氣轉(zhuǎn)換器或電/氣閥門定位器，使傳送信號為電信號，現(xiàn)場操作為氣動信號。電動調(diào)節(jié)閥優(yōu)點：動作較快、能源獲取方便特別適于遠距離的信號傳送缺點：輸出力較小、價格貴，一般只適用于防爆要求不高的場合執(zhí)行器的特點6反作用:當輸入信號增大時，流過執(zhí)行器的流量減小正作用:當輸入信號增大時，執(zhí)行器的開度增大，即流過執(zhí)行器的流量增大5.1.4.執(zhí)行器的作用方式執(zhí)行器的正反作用由執(zhí)行機構的正反作用和調(diào)節(jié)機構的正反作用組合實現(xiàn)。75.2.執(zhí)行機構的作用:根據(jù)輸入控制信號的大

4、小，產(chǎn)生相應的輸出力F和位移(直線位移l或角位移θ)輸出力F用于克服調(diào)節(jié)機構中流動流體對閥芯產(chǎn)生的作用力或作用力矩，以及摩擦力等其他各種阻力；位移(l或θ)用于帶動調(diào)節(jié)機構閥芯動作執(zhí)行機構8正作用:輸入信號增加，執(zhí)行機構推桿向下運動反作用:輸入信號增加，執(zhí)行機構推桿向上運動執(zhí)行機構作用方式9氣動執(zhí)行機構接受氣動調(diào)節(jié)器或閥門定位器輸出的氣壓信號，并將其轉(zhuǎn)換成相應的輸出力F和直線位移l，以推動調(diào)節(jié)機構動作。氣動執(zhí)行機構主要分為兩大類：薄膜式（常用）活塞式（適于要求有大推力場合）薄膜式與活塞式執(zhí)行機構又可分為

5、有彈簧和無彈簧兩種5.2.1.氣動執(zhí)行機構10結(jié)構1-上膜蓋；2-波紋膜片3-下膜蓋；4-支架5-推桿；6-壓縮彈簧7-彈簧座；8-調(diào)節(jié)件9-連接閥桿螺母10-行程標尺(1)氣動薄膜式執(zhí)行機構11當信號壓力通入由上膜蓋1和膜片2組成的氣室時，在膜片上產(chǎn)生一個向下的推力，使推桿5向下移動壓縮彈簧6，當彈簧的反作用力與信號壓力在膜片上產(chǎn)生的推力相平衡時，推桿穩(wěn)定在一個對應的位置，推桿的位移l即為執(zhí)行機構的輸出，也稱行程。工作原理12氣動薄膜式執(zhí)行機構的力平衡方程式為a)靜態(tài)特性非線性偏差小于±5％，回差小于

6、3～5％氣動薄膜式執(zhí)行機構的特性13（b)動態(tài)特性14長行程執(zhí)行機構特點:行程長輸出力矩大（2）氣動活塞式執(zhí)行機構主要由活塞和氣缸構成，活塞在氣缸內(nèi)隨活塞兩側(cè)壓差而移動。有兩位式和比例式二種。15比例式活塞執(zhí)行機構信號輸入PM1M2P1P21322檔板1　噴嘴13　噴嘴2推桿活塞調(diào)零彈簧16構成原理接受0~10mADC或4~20mADC的輸入信號，并將其轉(zhuǎn)換成相應的輸出力F和直線位移l或輸出力矩M和角位移θ5.2.2.電動執(zhí)行機構17作用:將伺服放大器輸出的電功率轉(zhuǎn)換成機械轉(zhuǎn)矩伺服電機實際上是一個二相電

7、容異步電機，由一個用沖槽硅鋼片疊成的定子和鼠籠轉(zhuǎn)子組成，定子上均勻分布著兩個匝數(shù)、線徑相同而相隔90°電角度的定子繞組W1和W2。(1)伺服電機18作用:將輸入信號和反饋信號進行比較，得到差值信號，并根據(jù)的極性和大小，控制可控硅交流開關Ⅰ、Ⅱ的導通或截止?？煽毓杞涣鏖_關Ⅰ、Ⅱ用來接通伺服電機的交流電源，分別控制伺服電機的正、反轉(zhuǎn)或停止不轉(zhuǎn)(2)伺服放大器19作用:將電動執(zhí)行機構輸出軸的位移線性地轉(zhuǎn)換成反饋信號，反饋到伺服放大器的輸入端。位置發(fā)送器包括：位移檢測元件和轉(zhuǎn)換電路位移檢測元件用于將電動執(zhí)行機構

8、輸出軸的位移轉(zhuǎn)換成mV或電阻等信號，常用的位移檢測元件有差動變壓器、塑料薄膜電位器和位移傳感器等；轉(zhuǎn)換電路用于將位移檢測元件輸出信號轉(zhuǎn)換成伺服放大器所要求的輸入信號，如0-10mA或4-20mA直流電流信號。(3)位置發(fā)送器20作用：將伺服電機高轉(zhuǎn)速、小力矩的輸出功率轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機構輸出軸的低轉(zhuǎn)速、大力矩的輸出功率，以推動調(diào)節(jié)機構。直行程式的電動執(zhí)行機構中，減速器還起到將伺服電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行機構輸出軸的直線運動的作用。減速器一般由