过程控制及仪表电子教案课件-第四章 运算器和执行器

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1、过程控制及仪表第四章运算器和执行器开方器主要应用在流量测量与控制系统中，开方器对差压变送器的输出信号进行开方运算，从而得到与被测流量成比例关系的电压或电流信号图中，节流装置将被测流量q转换成差压信号△p(转换系数为K1),差压与流量成平方关系:△p=K1q2。差压变送器将△p成比例的转换成电压或电流信号x(转换系数为K2):x=K2△p。故差压变送器的输出x也与被测流量成平方关系：x=K1K2q2。开方器对信号x按下式进行开方运算（开方系数为K）：可得：第一节开方器第二节执行器在过程控制系统中，

2、执行器接收并执行控制器指令，改变生产过程的参数，使生产过程满足预定的要求。执行器直接安装在生产现场，工作环境恶劣，其能否保持正常工作将直接影响自动调节系统的安全性和可靠性。执行器是控制系统的一个重要组成部分，相当于人工控制中的手脚。电动执行器气动执行器液动执行器第二节执行器一、执行器的组成（分为两部分）（1）执行结构--执行器的驱动部分，按照控制器的输出信号产生推力或位移；（2）调节机构--执行器的调节部分，常见有调节阀等，在执行机构操纵下调节工艺介质的流量。二、执行器的分类执行机构调节机构Ii

3、P入LQ位移开度输入信号气动执行器Pλ→L→Q按能源分：电动执行器Ii→L→Q液动执行器直行程角行程比较项目气动执行器电动执行器液动执行器结构体积推力配管配线动作滞后频率响应维护检修使用场合温度影响成本简单中中较复杂大狭简单防火防爆较小低复杂小小简单小宽复杂隔爆型才防火防爆较大高简单大大复杂小狭简单要注意火花较大高三种执行器的特点比较三、电动执行器第二节执行器第二节执行器（1）角行程电动执行机构基本构成和基本原理~220V伺服放大器操作器减速器伺服电机位置发送器位置反馈放大器阀位指示执行机构4~

4、20mAIiIfq0~90°°角行程电动执行机构方框图角行程电动执行机构由伺服放大器和执行机构两大部分组成。该执行机构适用于操纵蝶阀、挡板等转角式调节机构。伺服放大器将输入信号Ii和反馈信号If相比较，所得差值信号经功率放大后，驱使两相伺服电机转动，再经减速器减速，带动输出轴改变转角θ。若差值为正，电机正转，输出轴转角增大，若差值为负，电机反转，输出轴转角减小。最终输出轴转角θ与输入信号Ii关系为：θ=K*Ii电动执行机构还可以进行手动操作，通过手动操作按纽来控制电极正反转，调节输出轴转角。第二

5、节执行器（2）伺服放大器组成：信号隔离器、综合放大电路、触发电路、固态继电器等。功率放大信号隔离器~220V综合放大电路I触发电路I固态继电器输入信号位置反馈信号信号隔离器II触发电路II固态继电器伺服电机伺服放大器原理框图第二节执行器IC2R7R8_+_+IC1R1R2R3R4IC3_+IC4_+RP1R5R6输入信号反馈信号RP2II固态继电器I固态继电器εUε-U-E+EoU综合放大和触发电路调节此电阻，电路通常放大60倍调零电阻，使输入信号和反馈信号相同时放大电路输出为零触发电路，正偏差

6、时U0>Uε，固态继电器Ⅰ接通；同理，负偏差时固态继电器Ⅱ接通。无偏差或偏差小于死区（2Uε），两个继电器均不动作第二节执行器（3）执行机构组成：伺服电机、减速器和位置发送器作用：输出转角，返回位置信息电机的特性曲线1—普通感应电机2—伺服电机0转速n12特点：制动快，低速输出力矩大伺服电机:第二节执行器O2O1Z2Z1PH销轴孔2eVHP内行星齿轮传动的工作原理Z1—摆轮即齿轮1；Z2—内齿轮即齿轮2；H—系杆；V—输出轴；P—销轴心和双偏心机构两种。执行机构减速器有单偏。为一般，：内齿轮齿数

7、；：摆轮齿数；式中：减速比：减速器：4~11212112zzzzzzzi-÷÷øöççèæ-=第二节执行器12铁芯输出压紧弹簧凸轮输出轴a.结构示意图12o输出U4356a.原理图差动变压器结构及原理图作用：将0-90o转换成4-20mA信号，作为阀位信号和反馈信号位置发送器第二节执行器第二节执行器1.特点执行机构调节机构P入LQ位移开度输入信号四、气动执行器它是以140kP的压缩空气为能源，以20-100kP气压信号为输入控制信号；具有结构简单、动作可靠、性能稳定、输出推力大、维修方便、本质安

8、全防暴和价格低廉等特点。2.构成原理3.气动执行机构分类气动执行机构有薄膜式和活塞式两种，常见的气动执行机构均属薄膜式。薄膜式特点为：结构简单、动作可靠、维修方便、价格低，但输出行程较小，只能直接带动阀杆。第二节执行器器。解决办法：加阀门定位变化，填料的磨擦等。的原因：弹簧、膜片弹性。变差，非线性相对位移量；—其中：。其输入输出特性见图弹簧刚度。—输入压力；—膜片有效面积；—弹簧位移或推杆位移；—式中：填料间的摩擦力，有不计膜片刚度及推杆与4.气动薄膜阀特性：2.5%4%l/L9-5CPAlPC