自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)14執(zhí)行單元

第14章執(zhí)行單元自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)第二版化學(xué)工業(yè)出版社Contents14.1執(zhí)行器工作原理14.2.啟動(dòng)執(zhí)行器14.3電動(dòng)執(zhí)行器14.4調(diào)節(jié)閥14.1執(zhí)行器工作原理（1）執(zhí)行器分類與比較根據(jù)所使用的能源種類，執(zhí)行器可以分為氣動(dòng)、液動(dòng)和電動(dòng)三種。氣動(dòng)執(zhí)行器是以壓縮空氣為動(dòng)力能源的一種自動(dòng)執(zhí)行器。它接受調(diào)節(jié)器的輸出控制信號(hào)，直接調(diào)節(jié)被控介質(zhì)（如液體、氣體或蒸汽等）的流量，使被控變量控制在系統(tǒng)要求的范圍內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。氣動(dòng)執(zhí)行器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格便宜、維護(hù)方便和防火防爆等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。14.1執(zhí)行器工作原理（1）執(zhí)行器分類與比較電動(dòng)執(zhí)行器是以電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作的。它接受來(lái)自調(diào)節(jié)器的輸出電流0~10mA或4~20mA信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的輸出軸角位移或直線位移，去控制調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。液動(dòng)執(zhí)行器的最大特點(diǎn)是推力大，但在實(shí)際工業(yè)中的應(yīng)用較少。14.1執(zhí)行器工作原理（1）執(zhí)行器分類與比較三種執(zhí)行器的主要特性比較主要特性氣動(dòng)執(zhí)行器液動(dòng)執(zhí)行器電動(dòng)執(zhí)行器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單復(fù)雜安全性好好較差相應(yīng)時(shí)間慢較慢快推動(dòng)力適中較大較小維護(hù)難度方便較方便有難度價(jià)格便宜便宜較貴14.1執(zhí)行器工作原理（2）執(zhí)行器基本構(gòu)成及工作原理執(zhí)行器一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)成執(zhí)行器工作原理如下：14.1執(zhí)行器工作原理（2）執(zhí)行器基本構(gòu)成及工作原理無(wú)論是氣動(dòng)執(zhí)行器還是電動(dòng)執(zhí)行器，首先都需接受來(lái)自調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，以作為執(zhí)行器的輸入信號(hào)即執(zhí)行器動(dòng)作依據(jù)；該輸入信號(hào)送入信號(hào)轉(zhuǎn)換單元，轉(zhuǎn)換信號(hào)制式后與反饋的執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置信號(hào)進(jìn)行比較，其差值作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入，以確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用方向和大小；執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出結(jié)果再控制調(diào)節(jié)器的動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控介質(zhì)的調(diào)節(jié)作用；其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出通過(guò)位置發(fā)生器可以產(chǎn)生其反饋控制所需的位置信號(hào)。14.2氣動(dòng)執(zhí)行器（1）氣動(dòng)執(zhí)行器基本構(gòu)成氣動(dòng)執(zhí)行器一般由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。完整的啟氣動(dòng)執(zhí)行器工作原理圖：14.2氣動(dòng)執(zhí)行器（1）氣動(dòng)執(zhí)行器基本構(gòu)成薄膜式啟動(dòng)執(zhí)行器結(jié)構(gòu)1——薄膜2——彈簧3——調(diào)零彈簧4——推桿5——閥桿6——填料7——閥體8——閥芯9——閥座14.2氣動(dòng)執(zhí)行器（1）氣動(dòng)執(zhí)行器基本構(gòu)成活塞式氣動(dòng)執(zhí)行器結(jié)構(gòu)：1——活塞2——?dú)飧?——推桿4——閥桿5——填料6——閥體7——閥芯8——閥座14.2氣動(dòng)執(zhí)行器（2）閥門定位器閥門定位器是氣動(dòng)執(zhí)行器的輔助裝置，與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)配套使用。它主要用來(lái)克服流過(guò)調(diào)節(jié)閥的流體作用力，保證閥門定位在調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)要求的位置上。14.2氣動(dòng)執(zhí)行器（2）閥門定位器定位器與執(zhí)行器之間的關(guān)系如同一個(gè)隨動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。定位器接受來(lái)自調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)和來(lái)自執(zhí)行器的位置反饋信號(hào)，對(duì)兩者進(jìn)行比較，當(dāng)兩個(gè)信號(hào)不相對(duì)應(yīng)時(shí)，定位器以較大的輸出驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，直至執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移輸出與來(lái)自調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)。此外，配置閥門定位器可增大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出功率，減少調(diào)節(jié)信號(hào)的傳輸滯后，加快閥桿的移動(dòng)速度，提高位置輸出的線性度，從而保證調(diào)節(jié)閥的正確定位。14.2氣動(dòng)執(zhí)行器（2）閥門定位器氣動(dòng)閥門定位器結(jié)構(gòu)圖：1——波紋管2——主杠桿3——彈簧4、14——支點(diǎn)5——凸輪6——副杠桿7——薄膜氣室8——反饋桿9——滾輪10——反饋彈簧11——調(diào)零彈簧12——噴嘴13——放大器14.2氣動(dòng)執(zhí)行器（2）閥門定位器電氣閥門定位器結(jié)構(gòu)圖：1——電磁線圈2——主杠桿3——彈簧4，14——支點(diǎn)5——凸輪6——副杠桿7——薄膜氣室8——反饋桿9——滾輪10——反饋彈簧11——調(diào)零彈簧12——噴嘴13——放大器14.3電動(dòng)執(zhí)行器電動(dòng)執(zhí)行器也有執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥兩部分組成；為保證電動(dòng)執(zhí)行機(jī)器輸出與輸入之間呈現(xiàn)嚴(yán)格的比例關(guān)系，采用比例負(fù)反饋構(gòu)成閉環(huán)控制回路：14.3電動(dòng)執(zhí)行器伺服放大器工作原理圖14.4調(diào)節(jié)閥（1）調(diào)節(jié)閥工作原理調(diào)節(jié)閥是各種執(zhí)行器的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。它安裝在流體管道上，是一個(gè)局部阻力可變的節(jié)流元件。14.4調(diào)節(jié)閥（1）調(diào)節(jié)閥工作原理直通單座調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)如圖：14.4調(diào)節(jié)閥（2）調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)及分類根據(jù)上閥蓋的結(jié)構(gòu)分：普通型、散熱片型、長(zhǎng)頸型、波紋管型；根據(jù)不同的使用要求，調(diào)節(jié)閥具有不同的結(jié)構(gòu)，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較廣的主要包括直通雙座調(diào)節(jié)閥、直通單座調(diào)節(jié)閥、角型調(diào)節(jié)閥、高壓調(diào)節(jié)閥、隔膜閥、蝶閥、球閥、凸輪撓曲閥、套筒調(diào)節(jié)閥、三通調(diào)節(jié)閥和小流量調(diào)節(jié)閥等。14.4調(diào)節(jié)閥（2）調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)及分類直通雙座調(diào)節(jié)閥的基本結(jié)構(gòu)：14.4調(diào)節(jié)閥（2）調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)及分類角閥的基本結(jié)構(gòu)：14.4調(diào)節(jié)閥（2）調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)及分類隔膜閥的基本結(jié)構(gòu)：14.4調(diào)節(jié)閥（2）調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)及分類幾種調(diào)節(jié)閥閥芯結(jié)構(gòu)示意14.4調(diào)節(jié)閥（2）調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)及分類14.4調(diào)節(jié)閥（2）調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)及分類14.4調(diào)節(jié)閥（3）調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過(guò)閥門的相對(duì)流量和閥門相對(duì)開(kāi)度之間的關(guān)系；閥的流量特性會(huì)直接影響到自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量和穩(wěn)定性；改變閥芯和閥座之間的節(jié)流面積，便可調(diào)節(jié)流量；為便于分析，首先假定閥前后壓差固定，然后再考慮實(shí)際情況，于是調(diào)節(jié)閥的流量特性分為理想流量特性和工作流量特性。在調(diào)節(jié)閥前后壓差固定的情況下得出的流量特性就是理想流量特性。14.4調(diào)節(jié)閥（3）調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥典型理想流量特性曲線14.4調(diào)節(jié)閥（3）調(diào)節(jié)閥的流量特性不同流量特性