计算机控制装置 - Zhejiang University.ppt

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1、第五章执行器ControlInstrumentationandComputerControlEquipments执行机构调节机构调节阀的流量特性执行器的选择计算和安装阀门定位器关键点：气开、气关阀体（芯）结构及其特点流量特性（重点2种）阀门定位器（了解）调节阀的选择、计算和安装5.1.执行器(Actuator)概述接受来自调节器的控制信号，通过其本身开度的变化，从而达到调节流量的目的。执行器使用条件恶劣，通常是控制系统最薄弱的环节5.1.1.作用：与介质直接接触，腐蚀、高粘、结晶、高温、深冷、高压、高差压……阀门(过程控制范畴)－调节阀(连续的)开关阀

2、泵/电机(流体机械)－连续的、开关的通常专指阀门气动薄膜直通单座阀气动薄膜直通双座阀气动蝶阀气动球阀电动直通单座阀电动三通阀气动薄膜角形阀电磁阀手动截止阀5.1.2.执行器的构成执行器由执行机构和调节机构两个部分构成阀门定位器手操机构——用于人工直接操作执行器执行器的推动装置执行器的调节部分产生输出力(力矩）和(角)位移调节阀芯、阀座间的流动截面积执行机构调节机构阀门定位器/电气转换器、手操机构——执行器的辅助装置5.1.3.执行器的分类及特点(1)按使用的能源（执行机构）形式分类：气动执行器气动调节阀电动执行器液动执行器电动调节阀F→lM→θ执行机构

3、POIO力力矩位移角位移直行程角行程(2)按使用的调节机构分类：F→lM→θ执行机构POIO阀芯阀座间流通截面积控制变量的流量调节机构直行程调节机构角行程调节机构直通双座、直通单座、笼式（套筒）、三通、角型、高压、隔膜、波纹管密封、超高压、小流量调节阀……蝶阀、凸轮挠曲调节阀、V型球阀、O型球阀等同一类型的调节机构可以选用不同的执行机构（气动头或电动头）组成调节阀(3)执行器的特点优点：结构简单、可靠稳定、输出力大、维修方便、价格便宜和防火防爆气动调节阀优点：动作较快、能源获取方便、信号适于远距离传送电动调节阀传送信号为电信号，现场采用电/气转换器或电

4、/气阀门定位器转换为气动信号缺点：响应时间大，信号不适于远传缺点：输出力较小、价格贵一般只适用于防爆要求不高的场合4~20mA4~20mASourceAO卡5.1.4.执行器的作用方式（正反作用）反作用：当输入信号↑，流过执行器的流量↓反作用气动调节阀通常称为气关阀正作用：当输入信号↑，执行器开度↑，即流过执行器的流量↑正作用气动调节阀通常称为气开阀执行器的作用方式从安全生产的角度来确定正反作用如果介质强腐蚀性，储槽不允许溢出？如果后续环节不允许没有物料？正反作用确定原则：不受控无信号时，应保证设备和操作人员的安全，如阀门处于打开位置时危害性小，则应选

5、用气关式；反之，则用气开式。5.2.执行机构执行机构的作用:F→lM→θ执行机构POIO气动执行机构电动执行机构智能式电动执行机构薄膜式与活塞式两大类工业上常用的气动执行机构5.2.1气动式执行机构薄膜式与活塞式两大类工业上常用的气动执行机构气动执行机构1-上膜盖；2-波纹膜片3-下膜盖；4-支架5-推杆；6-压缩弹簧7-弹簧座；8-调节件10-行程标尺(1)气动薄膜式执行机构(1)气动薄膜式执行机构a)静态特性非线性偏差小于±5％，回差小于3～5％这么大的误差会不会影响控制质量？b)动态特性时间常数与气室大小、引压导管长度粗细有关，一般为数秒到数十秒

6、（2）气动活塞式执行机构特点:行程长输出力大构成活塞+气缸气动活塞式执行机构的静态和动态特性与前者相似5.2.2.电动执行机构接受0~10mADC或4~20mADC的输入信号，并将其转换成相应的输出，以推动调节机构动作。电动单座调节阀电动双座调节阀气动双座调节阀5.2.2.电动执行机构(1)伺服电机是一个二相电容异步电机，定子上均匀分布着两个匝数、线径相同、相差90°的定子绕组W1和W2。(2)伺服放大器作用:将输入信号和反馈信号进行比较，得到差值信号，并根据的极性和大小，控制可控硅交流开关Ⅰ、Ⅱ的导通或截止。可控硅交流开关Ⅰ、Ⅱ用来接通伺服电机的交流

7、电源，分别控制伺服电机的正、反转或停止不转(3)减速器作用：将伺服电机高转速、小力矩的输出功率转换成执行机构输出轴的低转速、大力矩的输出功率，以推动调节机构。直行程式的电动执行机构中，减速器还起到将伺服电机转子的旋转运动转变为执行机构输出轴的直线运动的作用。减速器一般由机械齿轮或齿轮与皮带轮构成。(4)位置发送器位移检测元件：输出轴的位移转换成mV或电阻等信号，常用的有差动变压器、塑料薄膜电位器和位移传感器等；转换电路：将位移检测元件输出信号转换成伺服放大器所要求的输入信号，如0-10mA或4-20mA直流电流信号。作用：将电动执行机构输出轴的位移反馈

8、到伺服放大器的输入端。位置发送器包括：位移检测元件和转换电路电动执行机构的特性无输出输出～21