气动执行机构的原理及维护.ppt

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1、气动执行机构的原理及维护徐涛1概述气动薄膜调节阀国外称为控制阀，国内习惯称为调节阀，主要用于调节工业自动化过程控制领域中的介质流量、压力、温度、液位等工艺参数。随着工业自动化程度的不断提高，气动薄膜调节阀作为自动调节系统的最终执行机构，得到越来越广泛的应用，在自动控制系统中，调节阀是常用的执行器。控制过程是否平稳取决于调节阀能否准确动作，使过程控制体现为物料能量和流量的精确变化。2气动薄膜调节阀的工作原理及优缺点2.1气动薄膜调节阀工作原理当气室输入了0.02～0.10MPa信号压力之后，薄膜产生推力，使推力盘向下移动，压缩弹簧，带动推杆、阀杆

2、、阀芯向下移动，阀芯离开了阀座，从而使压缩空气流通。当信号压力维持一定时，阀门就维持在一定的开度上。2.2优点气动薄膜调节阀的执行机构结构简单，使用可靠，最突出的是价格便宜。在运行中不产生电火花，因此一些易燃环境下常采用气动薄膜调节阀。此外，在某些腐蚀气体或特别潮湿环境条件也常使用。2.3缺点膜片承受的压力较低，最大膜室压力不能超过250KPa，加上弹簧要抵消绝大部分的压力，余下的输出力就很小了；为了提高输出力，通常的做法是增大尺寸，使得执行机构的尺寸和重量变得很大，另一方面，工厂的气源通常是500～700KPa，它只用到了250KPa，气压没

3、充分利用。3气动薄膜调节阀的组成气动薄膜调节阀按其结构和用途的不同种类很多，高压氧能大多选用正作用、直通、单座等百分比调节阀，其标准代号为ZMAP，主要由推力盘、弹簧、推杆、调节螺母。阀位标尺、阀杆、阀芯、阀座、填料函、阀体、阀盖和支架等组成。 气动薄膜调节阀的执行机构，工作时接受调节器或计算机的控制信号，用来改变被控介质的流量，使被调参数维持在所要求的范围内，从而达到过程控制的自动化。3.1执行机构3.1.1气动薄膜调节阀执行机构的工作原理当调节器或定位器的输出信号输入薄膜室后，信号压力在薄膜上产生的推力，使推杆部件移动，并压缩弹簧，直至弹簧

4、的反作用力与信号压力在薄膜上产生的推力相平衡为止。这时，推杆的移动就是气动薄膜执行机构的位移，也称行程。3.1.2气动薄膜调节阀执行机构的组成气动执行机构具有结构简单，动作可靠，性能稳定，价格低，维护方便，防火防爆等优点，特别是对于现场有防爆要求时，应选用气动执行机构，且接线盒为防爆型。在许多控制系统中获得了广泛地应用，它分为正作用和反作用两种执行方式。正作用执行机构在输入信号增加时，推杆的位移向外；反作用执行机构在输入信号增加时，推杆的位移向内。执行机构尽管在结构上不完全相同，但基本结构都包括放大器、可逆电机、减速装置、推力机构、机械限位组件

5、和位置反馈等部件。3.2阀门定位器工作原理阀门定位器是气动执行器的—种辅助仪表，它与气动执行器配套使用。阀门定位器是按力矩平衡原理工作的，来自调节器或输出式安全栅的4～20mA直流信号输入到转换组件中的线圈时，由于线圈两侧各有一块极性方向相同的永久磁铁，所以线圈产生的磁场与永久磁铁的恒定磁场，共同作用在线圈中间的可动铁芯即阀杆上，使杠杆产生位移。当输入信号增加时，杠杆向下运动，固定在杠杆上的挡板便靠近喷嘴，使放大器背压增高，经放大后输出气压也随之增高。此输出气压作用在调节阀的膜头上，使调节阀的阀杆向下运动。阀杆的位移通过拉杆转换为反馈轴和反馈压

6、板的角位移，并通过调量程支点作用于反馈弹簧上，该弹簧被拉伸，产生一个反馈力矩，使杠杆作顺时针偏转，当反馈力矩和电磁力矩相平衡时,阀杆就稳定于某一位置,从而实现了阀杆位移与输入信号电流成正比例的关系。调整调量程支点于适当位置，可以满足调节阀不同杆行程的要求。而阀门根据控制信号的要求而改变阀门开度的大小来调节流量，是一个局部阻力可以变化的节流元件。调节阀门主要由上下阀盖、阀体、阀瓣、阀座、填料及压板等部件组成。阀门定位器与阀门配套使用，组成一个闭合控制回路的系统。该系统主要由磁电组件、零位弹簧、挡板、气动功率放大器、调节阀、反馈杠杆、量程调节机构、

7、反馈弹簧组成。3.2.2定位器功能介绍在图2所示的气动调节阀中，阀杆的位移是由薄膜上的气压推力与弹簧反作用力平衡来确定的。实际上，为了防止阀杆引出处的泄漏，填料总要压得很紧。尽管填料选用密封性好而摩擦系数小的聚四氟乙烯优质材料，填料对阀杆的摩擦力仍是不小的。特别是在压力较高的阀上，由于填料压得很紧，摩擦力可能相当大。此外，被调节流体对阀心的作用力，在阀的尺寸大或阀前后压差高、流体粘性大及含有固体悬浮物时也可能相当大。所有这些附加力都会影响执行机构与输入信号之间的定位关系。使执行机构产生回环特性，严重时造成调节系统振荡。因此，在执行机构工作条件差

8、及要求调节质量高的场合，都在调节阀上加装阀门定位器。阀门定位器接受调节器的输出信号后，去控制气动执行器；当气动执行器动作时，阀杆的位移又通过机械装置负