電動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)與工作原理

1、電動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)與工作原理The manuscript was revised on the evening of 2021課前準(zhǔn)備：多媒體課件制作、演示實驗設(shè)備調(diào)試、以4人/小組進行分組。一、課程導(dǎo)引一一執(zhí)行器的作用在過程控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器接受調(diào)節(jié)器的指令信號，經(jīng)執(zhí)行機構(gòu)將其轉(zhuǎn)換 成相應(yīng)的角位移或直線位移，去操縱調(diào)節(jié)機構(gòu)，改變被控對象進、出的能量或 物料，以實現(xiàn)過程的自動控制。在任何自動控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器是必不可少的 組成部分。如果把傳感器比擬成控制系統(tǒng)的感覺器官，調(diào)節(jié)器就是控制系統(tǒng)的 大腦，而執(zhí)行器則可以比擬為干具體工作的手。執(zhí)行器常常工作在高溫、高壓、深冷、強腐蝕、高粘度、易結(jié)晶、閃蒸、

2、 汽蝕、高壓差等狀態(tài)下，使用條件惡劣，因此，它是整個控制系統(tǒng)的薄弱環(huán) 節(jié)。如果執(zhí)行器選擇或使用不當(dāng)，往往會給生產(chǎn)過程自動化帶來困難。在許多 場合下，會導(dǎo)致控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量下降、調(diào)節(jié)失靈，甚至因介質(zhì)的易燃、易 爆、有毒而造成嚴重的事故。為此，對于執(zhí)行器的正確選用和安裝、維修等各 個環(huán)節(jié)，必須給予足夠的注意。執(zhí)行器根據(jù)驅(qū)動動力的不同，可劃分為氣動執(zhí)行器、液動執(zhí)行器和電動執(zhí)行器，本|次課將結(jié)合實驗裝置所用的智能電動調(diào)節(jié)閥通面糖 使用知識進行介紹。二、產(chǎn)品知識電動調(diào)節(jié) 閥的結(jié)構(gòu)與工作原理（20分鐘）1、電動調(diào)節(jié)閥的基本結(jié)構(gòu)推動下部的調(diào)節(jié)閥動機構(gòu)直接在THJ-2的實驗裝置上，配置了上海萬 迅儀表有限公

3、司生產(chǎn)的智能型電動調(diào)節(jié)閥， 其型號為QSVP-16K，圖1是電動調(diào)節(jié)閥的典 型外形，它由兩個可拆分的執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié) 閥（調(diào)節(jié)機構(gòu)）部分組成。上部是執(zhí)行機 構(gòu)，接受調(diào)節(jié)器輸出的010mADC或4 20mADC信號，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的直線位移, 調(diào)節(jié)流體的流量。各類電動調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)基本相同，但調(diào)節(jié)閥（調(diào)節(jié)機構(gòu)）的結(jié)構(gòu)因使用條件的不同類型很多，最常用的是直通單閥座和直通雙閥座 兩種。推動下部的調(diào)節(jié)閥動機構(gòu)直接2、電動執(zhí)行機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)（部分摘自上海萬迅儀表產(chǎn)品說明書）執(zhí)行機構(gòu)采用了德國進口的PSL電子式一體化的電動執(zhí)行機構(gòu)，該產(chǎn)品體 積小、重量輕，功能強、操作方便，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制。其直行程

4、電動執(zhí)行器主要是由相互隔離的電氣部分和齒輪傳動部分組成， 電機作為連接兩個隔離部分的中間部件。電機按控制要求輸出轉(zhuǎn)矩，通過多級正齒輪傳遞到梯形絲桿上，梯形 絲桿通過螺紋變換轉(zhuǎn)矩為推力。 因此梯形螺桿通過自鎖的輸出軸 將直線行程傳遞到閥桿。執(zhí)行機 構(gòu)輸出軸帶有一個防止傳動的止 轉(zhuǎn)環(huán)，輸出軸的徑向鎖定裝置也 可以做動位置指示器。輸出軸止 動環(huán)上連有一個旗桿，旗桿隨輸 出軸同步運行，通過與旗桿連接 的齒條板將輸出軸位移轉(zhuǎn)換成電 信號，提供給智能控制板作為比 較信號和閥位反饋輸出。同時執(zhí) 行機構(gòu)的行程也可由齒條板上的 兩個主限位開關(guān)開限制，并由兩 機械限位保護。傳動部分顯示器控制器功率驅(qū)動輸出軸行程標(biāo)

5、尺聯(lián)接螺母正齒輪傳遞到梯形絲桿上，梯形 絲桿通過螺紋變換轉(zhuǎn)矩為推力。 因此梯形螺桿通過自鎖的輸出軸 將直線行程傳遞到閥桿。執(zhí)行機 構(gòu)輸出軸帶有一個防止傳動的止 轉(zhuǎn)環(huán)，輸出軸的徑向鎖定裝置也 可以做動位置指示器。輸出軸止 動環(huán)上連有一個旗桿，旗桿隨輸 出軸同步運行，通過與旗桿連接 的齒條板將輸出軸位移轉(zhuǎn)換成電 信號，提供給智能控制板作為比 較信號和閥位反饋輸出。同時執(zhí) 行機構(gòu)的行程也可由齒條板上的 兩個主限位開關(guān)開限制，并由兩 機械限位保護。傳動部分顯示器控制器功率驅(qū)動輸出軸行程標(biāo)尺聯(lián)接螺母3、執(zhí)行機構(gòu)工作原理電動執(zhí)行機構(gòu)是以電動機為驅(qū)動源、以直流電流為控制及反饋信號，原理 方塊圖如圖3所示。當(dāng)

6、控制器的輸入端有一個信號輸入時;動此信號與位置信號 進行比較，當(dāng)兩個信號的偏差值大于規(guī)定的死區(qū)時，控制器產(chǎn)生功率輸出，驅(qū) 動伺服電動機轉(zhuǎn)動使減速器的輸出軸朝減小這一偏差的方向轉(zhuǎn)動，直到偏差小 于死區(qū)為止。此時輸出軸就穩(wěn)定在與輸入信號相對應(yīng)的位置上。圖3電動執(zhí)行機構(gòu)工作原理減速器圖3電動執(zhí)行機構(gòu)工作原理減速器tEt 調(diào)節(jié)閥4、控制結(jié)構(gòu)控制器由主控電路板、傳感器、帶LED操作按鍵、分相電容、接線端子等 組成。智能伺服放大器以專用單片微處理器為基礎(chǔ)，通過輸入回路把模擬信 號、閥位電阻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，微處理器根據(jù)采樣結(jié)果通過人工智能控制 軟件后，顯示結(jié)果及輸出控制信號。I狀態(tài)信L|r圖3智能控制器

7、組成結(jié)構(gòu)As轉(zhuǎn)換圖3智能控制器組成結(jié)構(gòu)As轉(zhuǎn)換一傳感器控制信f5、調(diào)節(jié)閥的基本結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)閥與工藝管道中被調(diào)介質(zhì)直接接觸，閥芯在閥體內(nèi)運動，改變閥芯與 閥座之間的流通面積，即改變閥門的阻力系數(shù)就可以對工藝參數(shù)進行調(diào)節(jié)。圖4、圖5給出直通單閥座和直通雙閥座的典型結(jié)構(gòu)，它由上閥蓋（或高溫 上閥蓋）、閥體、下閥蓋、閥芯與閥桿組成的閥芯部件、閥座、填料、壓板等組 成。圖4直通雙座調(diào)節(jié)閥圖5直通單座調(diào)節(jié)閥直通單閥座的閥體內(nèi)只有一個閥芯和一個閥座，其特點是結(jié)構(gòu)簡單、泄漏 量?。ㄉ踔量梢酝耆袛啵┖驮试S壓差小。因此，它適用于要求泄漏量小，工作 壓差較小的干凈介質(zhì)的場合。在應(yīng)用中應(yīng)特別注意其允許壓差，防止閥門關(guān)不

8、 死。直通雙座調(diào)節(jié)閥的閥體內(nèi)有兩個閥芯和閥座。它與同口徑的單座閥相比， 流通能力約大20%圖4直通雙座調(diào)節(jié)閥圖5直通單座調(diào)節(jié)閥三、動手實踐一一電動調(diào)節(jié)閥的基本使用（35分鐘）1、識讀銘牌識讀電動調(diào)節(jié)閥的銘牌，并回答問題：a） 作壓力是多少d）流量系數(shù)多少？ e）最大推力 是多少？2、線路聯(lián)接口徑多少b）閥桿行程多大c）T口徑多少b）閥桿行程多大c）T下，線路聯(lián)接極為方便，只需二路線一一電源線和控制線。圖6是其線路聯(lián)接 圖。打開機殼即可看見如圖示意，對應(yīng)圖示插上智能控制板，嵌入定位銷將其 固定。執(zhí)行機構(gòu)外殼內(nèi)有端子條用于電氣接線，選擇適當(dāng)?shù)碾娫淳€與執(zhí)行機構(gòu)圖6執(zhí)行機構(gòu)電氣聯(lián)接圖 不然會造成控制器

9、損壞。相連，建議使用O 圖6執(zhí)行機構(gòu)電氣聯(lián)接圖 不然會造成控制器損壞。注：線路聯(lián)接時電源線一定要正確，3、調(diào)試執(zhí)行機構(gòu)在出廠前都進行了整定，一般使用時不需要再調(diào)試。實際使用中 可能需對調(diào)節(jié)閥開度進行整定，為此，就PSL的限位開關(guān)整定問題作介紹。（1）基本原則執(zhí)行器與調(diào)節(jié)閥門安裝連接組合后的產(chǎn)品調(diào)試必須作到三位同步：調(diào)節(jié)閥 位置、行程開關(guān)位置、對應(yīng)信號位置。例：輸入信號為4mA,下限位開關(guān)是斷 電位置；輸入信號為20mA，調(diào)節(jié)閥處于滿度開位置，上限位開關(guān)是斷電位 置。判斷行程限位開關(guān)力辦法：上、下行程由調(diào)節(jié)凸塊碰撞到限位開關(guān)時，會 聽到“咔嗒”聲均可，反作用時相反操作。（2 ）整定方法手動執(zhí)行器

10、驅(qū)動閥門的閥芯接觸閥座。當(dāng)閥桿開始軸向動作時，閥桿受圖7限位開關(guān)調(diào)整圖圖7限位開關(guān)調(diào)整圖繼續(xù)向同一方向驅(qū)動執(zhí)行器，直到執(zhí) 行機構(gòu)盤簧被壓縮到盤簧圖表所示相應(yīng)數(shù)值。 這樣保證關(guān)斷力，防止泄漏。 不通電轉(zhuǎn)動手輪使閥桿下降至“0”位置 時，調(diào)整下限限位開關(guān)正好動作（圖2）（右 凸塊）。同時左旋反饋電位器到“0”歐姆位 置。再轉(zhuǎn)動手輪使閥桿上升至標(biāo)尺100%位置時，調(diào)節(jié)上限限位開關(guān)正好動作（左凸塊）。 重復(fù)上述動作直至上、下限限位都調(diào)整好。四、理論提高一一四、理論提高一一電動執(zhí)行機構(gòu)工作原理（選學(xué)25分鐘）1、電動執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理通過以上部分的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道電動執(zhí)行機構(gòu)由伺服放大器和執(zhí)行單 元兩

11、大部分，其典型結(jié)構(gòu)原理方框圖如圖8所示，對其工作原理在此作進一步 討論。加深知識的理解與掌握，達到舉一反三之目的。圖8電動執(zhí)行機構(gòu)組成框圖伺服放大器將輸入信號I和反饋信號小相比較，得到差值信號AI (A上I -f。當(dāng)差值信號AI0時，AI經(jīng)伺服放大器功率放大后，驅(qū)動伺服電機正 轉(zhuǎn)，再經(jīng)機械減速器減速后，使輸出轉(zhuǎn)角。增大。輸出軸轉(zhuǎn)角位置經(jīng)位置發(fā)送器 轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的反饋電流f 反饋到伺服放大器的輸入端使AI減小，直至AI=0 時伺服電機才停止轉(zhuǎn)動，輸出軸就穩(wěn)定在與輸入信號相對應(yīng)的位置上。反 之，當(dāng)AI叮，k0,此時輸出此的極性取決于V56；當(dāng)鐵芯左移時， 叮 叮，同樣有I0,其1的極性取決于134。34執(zhí)行機構(gòu)輸出軸與差動變壓器之間的聯(lián)接如圖11 (a)所示。差動變壓器 的鐵芯與凸輪斜面是靠彈簧相接觸的，因此當(dāng)輸出軸轉(zhuǎn)動時帶動凸輪使鐵芯左 右移動。凸輪斜面將保證鐵芯位置與輸出軸之轉(zhuǎn)角成線性關(guān)系。輸出軸旋轉(zhuǎn)9o 時，鐵芯在線