执行器知识大全

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1、执行器知识大全第一节引言执行器是控制系统中非常重要的一个环节，因为它处在最终执行控制的位置，有人形象地称它为控制系统的“手脚”。执行器选择得好坏，对系统是否能够很好地起控制作用关系甚大。目前，工业上最常用的是气动执行器，即气动薄膜调节阀，因此，我们主要介绍气动调节阀。在自动控制系统中，执行器是依据控制器送出的操纵信号，对生产过程(被控对象)施加影响、有目的地改变控制变量的装置。它就相当于人工控制系统中执行大脑命令的手的作用。执行器与变送器等仪表不同，它直接与生产过程相接触，并且对生产过程施加影响。换句话说，执行器要工作在高温、高压、腐蚀、振动等恶劣的现场环境中，同

2、时要有足够的功率以影响生产过程。鉴于上述特点，我们有必要了解执行器的结构原理及性能指标，以便对其恰当地选择和使用，保证控制系统安全、正常、高效地远行。对应于不同的控制参数，执行器可以是风门、和调节阀等。所谓调节阀，就是改变流体流量的执行器。由于绝大部分控制系统的控制参数都选为某种介质的流量，所以调节阀是最常见的一种执行器。从结构功能上看，执行器由执行机构和调节机构两部分组成，见图10—1。执行机构按控制器送来的操纵信号产生相应的直线行程或转角行程；调节机构依靠这个行程来改变管道的阻力，实现对流量的控制。下面分别讲述执行机构和调节机构的结构原理，最后讲述整体性能及选

3、择。第二节执行机构按所使用的能源不同，执行机构可以分为气动、液动、电动和自力式等不同种类。气动执行机构以仪表风(140kPa或250kPa、更高压力)为动力，其特点是结构简单、安全防爆、成本低，在自动化规模大（值得提供仪表风系统)的场合很适用。液动执行机构以液压为动力，特点是功率大、到位准确，但需提供液压系统，结构复杂、维护要求高，只用在某些特殊场合，如炼油厂催化裂化装置中对粉末状催化剂的流量控制。电动执行机构靠伺服电机带动，出于它接收的是电信号，所以易与电动控制器或集散控制系统配合使用，功率大，但在爆炸危险场所必须采用相应的防爆型号。自力式执行机构是利用被调介质

4、自身的能量来动作的。例如，靠介质压力带动的调节阀，当介质压力越高或超低时其执行机构就会动作。此外还有靠介质温度、流量和液位驱动的自力式执行机构，它们只能用在简单控制场合。这里只介绍气动和电动执行机构。1、气动薄膜执行机构气动薄膜执行机构的结构如图10-2所示。由控制器来的20～100kPa)3操纵信号(对电动操纵信号，要经电/气转换器进行转换)作用在由上膜盖与波纹膜片构成的气室中，在波纹膜片上产生向下的推力，克服压缩弹簧的弹力使推杆产生向下的行程。靠连接螺母，推杆的行程可以传递给调节机构。在图10-2中，操纵信号从上端引入，当信号压力增大时，推杆向下移动，这种结构

5、的执行机构称为正作用。如果将操纵信号从下端a孔引入，则压力增大时，推杆向上移动，这种结构称为反作用，当然这种情况还要考虑薄膜下面气室的密封问题等。为定量分析信号压力与行程之间的关系，分三种情况讨论。1）、无负载状态下的行程／压力关系无负载状态是指控杆不与调节机构相连，也不考虑摩擦力的情况。在这种情况下，薄膜只受信号压力和弹簧弹力的作用。2）、带负载状态下的行程／压力关系执行机构总是要带动调节机构一起动作的。由于被调介质静压、压差和阀杆摩擦力的影响，控制机构的阀杆要对执行机构的推杆产生一个强烈的反作用，力，如图10-3所示。这就要求执行机构能够产生足够大的推力，以克

6、服反作用力，使阀杆到达应有的行程。这个推力称为输出力，也是执行机构的重要指标。在被调介质的压力很高的情况下，反作用力F1往往是很大的，而且是随行程变化而变化的，它对行程造成严重的影响。可以采用两种方法使推杆准确到位。一种方法是采用面积更大的薄膜，或采用刚度小的弹簧。在反作用力F1大，但基本不随行程变化，可视为定值的情况下，这种方法适用。这也是直接增大输出力的方法。另一种方法是给执行机构加装阀门定位器。3）、阀门定位器及其作用给执行机构装配阀门定位器，是克服阀杆反作用力，实现推杆准确到位的有效方法，被广泛采用，见图10-4。在介绍阀门定位器之前，先引入喷嘴—挡板机构

7、和功率放大器。喷嘴—挡板机构是气动仪表中的基本元件之一，一般用符号表示。其结构如图10-5所示。喷嘴后的空间称为背压室，室内压力称为喷嘴背压P背，此压力即为喷嘴—挡板机构的输出压力。压缩空气(约0.14MPa)作为气源，经恒气阻进入背压室后，再由喷嘴—挡板间的间隙徘出(一般入大气)。这股气流经过恒气阻时，由于孔径很小(一般为0.15～0.3mm)，将对压缩空气的流动造成很大的阻力，只有很少流量的气流通过恒节流孔进入背历室。而背压室中的压力是随喷嘴—挡板间的相对位移而变化的。当挡板靠近喷嘴时，阻力增大，背压室内的气体不易排出，则P背上升；反之，挡板离开喷嘴时，阻力减

8、小，由于喷