自动检测技术及仪表控制系统14执行单元

第14章执行单元自动检测技术及仪表控制系统第二版化学工业出版社Contents14.1执行器工作原理14.2.启动执行器14.3电动执行器14.4调节阀14.1执行器工作原理（1）执行器分类与比较根据所使用的能源种类，执行器可以分为气动、液动和电动三种。气动执行器是以压缩空气为动力能源的一种自动执行器。它接受调节器的输出控制信号，直接调节被控介质（如液体、气体或蒸汽等）的流量，使被控变量控制在系统要求的范围内，以实现生产过程的自动化。气动执行器具有结构简单、工作可靠、价格便宜、维护方便和防火防爆等优点，在工业控制系统中应用最为普遍。14.1执行器工作原理（1）执行器分类与比较电动执行器是以电动执行机构进行操作的。它接受来自调节器的输出电流0~10mA或4~20mA信号，并转换为相应的输出轴角位移或直线位移，去控制调节机构以实现自动调节。液动执行器的最大特点是推力大，但在实际工业中的应用较少。14.1执行器工作原理（1）执行器分类与比较三种执行器的主要特性比较主要特性气动执行器液动执行器电动执行器系统结构简单简单复杂安全性好好较差相应时间慢较慢快推动力适中较大较小维护难度方便较方便有难度价格便宜便宜较贵14.1执行器工作原理（2）执行器基本构成及工作原理执行器一般由执行机构和调节机构成执行器工作原理如下：14.1执行器工作原理（2）执行器基本构成及工作原理无论是气动执行器还是电动执行器，首先都需接受来自调节器的输出信号，以作为执行器的输入信号即执行器动作依据；该输入信号送入信号转换单元，转换信号制式后与反馈的执行机构位置信号进行比较，其差值作为执行机构的输入，以确定执行机构的作用方向和大小；执行机构的输出结果再控制调节器的动作，以实现对被控介质的调节作用；其中执行机构的输出通过位置发生器可以产生其反馈控制所需的位置信号。14.2气动执行器（1）气动执行器基本构成气动执行器一般由气动执行机构和调节机构组成。完整的启气动执行器工作原理图：14.2气动执行器（1）气动执行器基本构成薄膜式启动执行器结构1——薄膜2——弹簧3——调零弹簧4——推杆5——阀杆6——填料7——阀体8——阀芯9——阀座14.2气动执行器（1）气动执行器基本构成活塞式气动执行器结构：1——活塞2——气缸3——推杆4——阀杆5——填料6——阀体7——阀芯8——阀座14.2气动执行器（2）阀门定位器阀门定位器是气动执行器的辅助装置，与气动执行机构配套使用。它主要用来克服流过调节阀的流体作用力，保证阀门定位在调节器输出信号要求的位置上。14.2气动执行器（2）阀门定位器定位器与执行器之间的关系如同一个随动驱动系统。定位器接受来自调节器的控制信号和来自执行器的位置反馈信号，对两者进行比较，当两个信号不相对应时，定位器以较大的输出驱动执行机构，直至执行机构的位移输出与来自调节器的控制信号相对应。此外，配置阀门定位器可增大执行机构的输出功率，减少调节信号的传输滞后，加快阀杆的移动速度，提高位置输出的线性度，从而保证调节阀的正确定位。14.2气动执行器（2）阀门定位器气动阀门定位器结构图：1——波纹管2——主杠杆3——弹簧4、14——支点5——凸轮6——副杠杆7——薄膜气室8——反馈杆9——滚轮10——反馈弹簧11——调零弹簧12——喷嘴13——放大器14.2气动执行器（2）阀门定位器电气阀门定位器结构图：1——电磁线圈2——主杠杆3——弹簧4，14——支点5——凸轮6——副杠杆7——薄膜气室8——反馈杆9——滚轮10——反馈弹簧11——调零弹簧12——喷嘴13——放大器14.3电动执行器电动执行器也有执行机构和调节阀两部分组成；为保证电动执行机器输出与输入之间呈现严格的比例关系，采用比例负反馈构成闭环控制回路：14.3电动执行器伺服放大器工作原理图14.4调节阀（1）调节阀工作原理调节阀是各种执行器的调节机构。它安装在流体管道上，是一个局部阻力可变的节流元件。14.4调节阀（1）调节阀工作原理直通单座调节阀的结构如图：14.4调节阀（2）调节阀结构及分类根据上阀盖的结构分：普通型、散热片型、长颈型、波纹管型；根据不同的使用要求，调节阀具有不同的结构，在实际生产中应用较广的主要包括直通双座调节阀、直通单座调节阀、角型调节阀、高压调节阀、隔膜阀、蝶阀、球阀、凸轮挠曲阀、套筒调节阀、三通调节阀和小流量调节阀等。14.4调节阀（2）调节阀结构及分类直通双座调节阀的基本结构：14.4调节阀（2）调节阀结构及分类角阀的基本结构：14.4调节阀（2）调节阀结构及分类隔膜阀的基本结构：14.4调节阀（2）调节阀结构及分类几种调节阀阀芯结构示意14.4调节阀（2）调节阀结构及分类14.4调节阀（2）调节阀结构及分类14.4调节阀（3）调节阀的流量特性调节阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量和阀门相对开度之间的关系；阀的流量特性会直接影响到自动调节系统的调节质量和稳定性；改变阀芯和阀座之间的节流面积，便可调节流量；为便于分析，首先假定阀前后压差固定，然后再考虑实际情况，于是调节阀的流量特性分为理想流量特性和工作流量特性。在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性就是理想流量特性。14.4调节阀（3）调节阀的流量特性调节阀典型理想流量特性曲线14.4调节阀（3）调节阀的流量特性不同流量特性