14執(zhí)行單元講解

14執(zhí)行單元Actuatingunit執(zhí)行器接受來(lái)自調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)，由執(zhí)行機(jī)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(jī)構(gòu)〔調(diào)節(jié)閥〕改變控制量，從而使被控變量符合預(yù)期要求。其原理簡(jiǎn)單，操作比較單一，但大多安裝在現(xiàn)場(chǎng)，要保持其平安運(yùn)行并不容易。主要內(nèi)容執(zhí)行器工作原理—分類與比較、根本構(gòu)成及工作原理氣動(dòng)執(zhí)行器—根本構(gòu)成及閥門定位器電動(dòng)執(zhí)行器調(diào)節(jié)閥工作原理結(jié)構(gòu)及分類、流量特性和流量系數(shù)(*)2023/9/28114.1執(zhí)行器工作原理

按使用的能源分為電動(dòng)、液動(dòng)和氣動(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。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。液動(dòng)執(zhí)行器在實(shí)際中應(yīng)用較少。一、執(zhí)行器分類與比較2023/9/282二、執(zhí)行器根本構(gòu)成及工作原理組成：執(zhí)行機(jī)構(gòu)〔actuatingunit〕和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)〔regulatingunit〕。執(zhí)行機(jī)構(gòu)—產(chǎn)生推力或位移的裝置，按調(diào)節(jié)器輸出的信號(hào)量產(chǎn)生相應(yīng)的推力或位移對(duì)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生推動(dòng)作用；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)—執(zhí)行器的調(diào)節(jié)裝置，常見(jiàn)的是調(diào)節(jié)閥，受執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操縱，可改變調(diào)節(jié)閥閥芯與閥座間的流通面積以到達(dá)最終調(diào)節(jié)被控介質(zhì)的目的。來(lái)自調(diào)節(jié)器是執(zhí)行器動(dòng)作的依據(jù)轉(zhuǎn)換信號(hào)制式并且與反響信號(hào)比較，差值決定了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用方向和大小工作原理：2023/9/283一、氣動(dòng)執(zhí)行器根本構(gòu)成14.2氣動(dòng)執(zhí)行器Pneumaticactuator將輸入電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成氣壓信號(hào)按一定的規(guī)律將氣壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成推力，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推桿產(chǎn)生相應(yīng)的位移由閥桿帶動(dòng)調(diào)節(jié)閥的閥芯動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控介質(zhì)的控制作用◎常用的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有薄膜式和活塞式。2023/9/2841.薄膜式氣動(dòng)執(zhí)行器原理：使用彈性膜片將輸入氣壓轉(zhuǎn)為推力結(jié)構(gòu)：如圖，執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥在不計(jì)膜片的彈性剛度及推桿和填料之間的摩擦力的情況下的力平衡方程為：當(dāng)考慮膜片的彈性、彈簧剛度的變化及推桿和填料之間的摩擦力的情況下將使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生非線性偏差和正反行程變差，但分別小于±4%和±2.5%。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成：——彈性膜片、壓縮彈簧和推桿。2023/9/2852.活塞式氣動(dòng)執(zhí)行器原理：以氣缸內(nèi)的活塞輸出推力結(jié)構(gòu)：如圖，執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥輸出：兩位式〔根據(jù)輸入活塞兩側(cè)操作壓力的大小使活塞從高壓側(cè)被推向低壓側(cè)〕和比例式〔在兩位式根底上加閥門定位器使推桿位移和信號(hào)壓力成比例關(guān)系〕特點(diǎn)：無(wú)彈簧反作用力，使推力大；活塞兩側(cè)分別輸入固定信號(hào)〔含通大氣〕和可變信號(hào)或均可變；價(jià)格貴，只用于特殊需要場(chǎng)合。2023/9/2861.氣動(dòng)閥門定位器原理：按力矩平衡的方式進(jìn)行工作的，如下圖。二、閥門定位器(valvelocalizer)改變凸輪的形狀可使輸入信號(hào)與閥桿的對(duì)應(yīng)關(guān)系變化，從而不用改變調(diào)節(jié)閥的閥芯形狀即可改變調(diào)節(jié)閥的流量特性噴嘴12噴嘴定位波紋管1彈簧3主杠桿2薄膜氣室7反饋桿8副杠桿6反饋彈簧10壓力它是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的主要附件，用于克服流過(guò)調(diào)節(jié)閥的流體作用力，保證閥門定位準(zhǔn)確。它接受來(lái)自調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)和來(lái)自執(zhí)行器的位置反響信號(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)，直到二者相對(duì)應(yīng)。2023/9/2872.電氣閥門定位器結(jié)構(gòu)：電氣轉(zhuǎn)換器和閥門定位器相結(jié)合。特點(diǎn)：可將調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)直接輸入到定位器，不需要電氣轉(zhuǎn)換器原理：與氣動(dòng)閥門定位器的根本相同，只是輸入信號(hào)及其作用形式不同，如圖。來(lái)自調(diào)節(jié)器的輸出電流信號(hào)輸入到線圈中，線圈磁場(chǎng)和恒定磁場(chǎng)共同作用在線圈中間的可動(dòng)鐵芯〔杠桿〕上，使其產(chǎn)生左右位移。2023/9/28814.3電動(dòng)執(zhí)行器Dynamoelectricactuator電動(dòng)執(zhí)行器有角行程和直行程兩種，將輸入的直流電流信號(hào)線性地轉(zhuǎn)換成位移量，相當(dāng)于比例環(huán)節(jié)。其電氣原理完全相同，只是輸出機(jī)械的傳動(dòng)局部有區(qū)別。一、根本構(gòu)成和工作原理：以角行程電動(dòng)執(zhí)行器為例。Ii表示輸入電流，θ表示輸出軸轉(zhuǎn)角，那么二者存在關(guān)系θ=K×Ii，K為比例系數(shù)。2023/9/28914.3電動(dòng)執(zhí)行器Dynamoelectricactuator二、伺服放大器伺服放大器將輸入信號(hào)Ii和反響信號(hào)If相比較，所得的差值經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)減速器減速，帶動(dòng)輸出軸改變轉(zhuǎn)角θ，假設(shè)差值為正伺服電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，輸出軸轉(zhuǎn)角增大，為負(fù)那么反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)角減小。輸出軸轉(zhuǎn)角θ位置經(jīng)位置發(fā)送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的反響電流If，回送到伺服放大器輸入端，當(dāng)反響信號(hào)與輸入信號(hào)相平衡時(shí)，差值為零，伺服電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出軸就穩(wěn)定在與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的位置上。切換到手動(dòng)時(shí)，由正反操作按鈕直接控制電機(jī)的電源，以實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，使系統(tǒng)在掉電時(shí)也能工作。2023/9/281014.4調(diào)節(jié)閥RegulatingvalveW:接管處的流體平均流速ζ:阻力系數(shù)，與閥門的結(jié)構(gòu)形式和開(kāi)度有關(guān)。A—調(diào)節(jié)閥接管的截面積。當(dāng)A固定，改變調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度就可以改變流量。和普通閥門一樣是一個(gè)局部阻力可變的節(jié)流元件，如圖。一、調(diào)節(jié)閥工作原理2023/9/2811根據(jù)上閥蓋的不同結(jié)構(gòu)形式可分為：普通型、散熱片型、長(zhǎng)頸型和波紋管密封型。根據(jù)使用要求調(diào)節(jié)閥分為：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。二、調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)及分類2023/9/2812流體對(duì)上下閥芯的推力方向相反、大小相等。流通能力大于同口徑單座閥，上下閥不易同時(shí)關(guān)閉，泄露量大，不適于高粘度含顆粒場(chǎng)所閥體為直角，適于高粘度含顆粒的流體，流向分為底進(jìn)側(cè)出和側(cè)進(jìn)底出兩種。適于高粘度含顆粒場(chǎng)所；耐腐蝕性強(qiáng)。介質(zhì)用隔膜與外界隔離，流體不會(huì)泄露。2023/9/2813翻板閥，適用于低壓差和大流量氣體，也可用于含少量懸浮物或粘度不大的液體，但泄露量大適用于纖維、紙漿和含顆粒的介質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)球體可起到調(diào)節(jié)和切斷作用，常用于位式控制偏心旋轉(zhuǎn)閥，閥芯呈扇形面狀，與撓曲臂和軸套一起鑄成，固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。適用于粘度大及一般場(chǎng)合籠式閥，閥內(nèi)有一圓柱形套筒或稱籠子，內(nèi)有閥芯，利用套筒作導(dǎo)向上下移動(dòng)，可改變孔的流通面積，特別適用于噪音要求高和差壓較大的場(chǎng)合2023/9/2814可見(jiàn)：三通調(diào)節(jié)閥有三個(gè)出入口與管道連接，它的流通方式分為合流式和分流式兩種，結(jié)構(gòu)與單座閥和雙座閥相仿。通?？捎脕?lái)代替兩個(gè)直通閥，適用于配比調(diào)節(jié)和旁路調(diào)節(jié)。三、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。即：2023/9/2815理想流量特性：壓差固定的情況下得出的流量特性。它取決于閥芯的形狀，是調(diào)節(jié)閥的固有流量特性。常用的典型理想流量特性有四種：

當(dāng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度變化時(shí)，閥前后的壓差也會(huì)變化，而壓差變化又將引起流量的變化。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。直線特性：相對(duì)流量與相對(duì)行程成直線關(guān)系，即流量與閥芯位移呈直線關(guān)系。對(duì)數(shù)特性〔等百分比流量特性〕：相對(duì)位移與相對(duì)流量間成對(duì)數(shù)關(guān)系，流量的特性曲線的斜率是隨流量的增大而增大，點(diǎn)流量相對(duì)變化值是相等的，即流量變化的百分比是相等的?？扉_(kāi)特性：在開(kāi)度小時(shí)有較大的流量，隨著開(kāi)度增大，流量很快到達(dá)最大值，此后再增大開(kāi)度，流量變化很小。沒(méi)有一定的數(shù)學(xué)表達(dá)式。拋物線特性：相對(duì)流量與相對(duì)行程之間存在拋物線關(guān)系。2023/9/2816※各種閥門都有自己的流量特性，隔膜閥接近于快開(kāi)特性，但工作段應(yīng)在位移的60%以下，蝶閥接近于等百分比特性，均不能通過(guò)改變閥芯的曲面形狀來(lái)改變其特性，只能靠改變定位器凸輪的外形來(lái)實(shí)現(xiàn)。2023/9/2817串聯(lián)、并聯(lián)管道都會(huì)使理想流量特性發(fā)生畸變，串聯(lián)管道的影響尤為嚴(yán)重；串聯(lián)、并聯(lián)都會(huì)使可調(diào)比下降，并聯(lián)管道尤為嚴(yán)重。串聯(lián)管道使系統(tǒng)總流量減少，并聯(lián)管道使系統(tǒng)總流量增加。串聯(lián)管道調(diào)節(jié)閥開(kāi)度小時(shí)放大倍數(shù)〔流量特性曲線的斜率〕增加，開(kāi)度大時(shí)那么減少。并聯(lián)管道調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)在任何開(kāi)度下都比原來(lái)的要