执行器.ppt [修复]

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1、第四章执行器执行器接受来自调节器的控制信号，去改变控制量的大小，以将被控参数控制在预期的范围之内。给定值调节器执行器由两部分组成:执行机构和调节机构。执行机构将调节器送出的控制信号转换成相应的角位移或直线位移，去操纵变送器执行器调节机构。调节机构是直接改变能量或物料输送量的装置。控制对象被控参数被控介质执行器按其使用的能源可分为气动、电动和液动三大类。4-1气动执行机构气动执行机构有两种：薄膜式和活塞式。前者结构简单、价格低廉，与后者相比，虽然输出行程较小，但在一般情况下能够满足要求。因此通常使用的是薄膜式执行机构。只有在特殊情况下才使用价格昂贵的活塞式执行机构。在此，仅讨

2、论薄膜式的执行机构。一.气动薄膜式执行机构的基本结构和工作原理电动常用压力推杆向下活塞式正作用执行机构气动有弹簧反作用薄膜式液动正作用压力推杆上移无弹簧反作用两种型式的执行机构的结构基本相同主要部件：上、下膜盖；波纹薄膜；推杆；压缩弹簧；调节件和标尺。反作用式执行机构的压力信号入口在下膜盖上，且需要增加密封圈。当信号压力进入由上膜盖和波纹薄膜组成的气室后，在薄膜上产生一个推力，使推杆移动并压缩弹簧。当弹簧的反作用力与信号压力在薄膜上产生的推力相平衡时，推杆稳定在一个对应的位置上。有弹簧正作用式执行机构结构原理图po在不计膜片的弹性刚度和推杆与填料之间摩擦力的情况下，力平衡的关

3、系可表示为：推杆气室的气位移体压力lCApse1Ae膜片有lp弹簧1效面积C刚度s在平衡状态下，气室的气体压力与信号压力相等。可见，信号压力po越大，推杆的位移量l就越大，而且两者之间呈比例关系。有弹簧正作用式执行机构结构原理图　推杆的位移就是执行机构的直线输出位移，也称为行程，其规格有：25mm、　60mm、　100mm等；22　膜片的有效面积也有多种：200cm、　280cm、　2222400cm、　630cm、　1000cm、　1600cm等，有效面积越大，执行机构产生的位移也越大，可按实际需要加以选择。由于膜片的弹性刚度和推杆与填料之间摩擦力的影响，执行机构将产生的非

4、4%线性偏差和的2.5正反行%程变差。如果在执行机构上附加阀门定位器，将可以减小非线性偏差和变差。二.气动薄膜式执行机构的动态特性动态时，输入信号管线存在一定的阻力，而信号管线和薄膜气室可近似为一个气容，故薄膜气室内的压力p1和压力信号p0之间的关系为：p111pRCs1Ts1oR——导管的气阻；C——薄膜气室及引压导管的气容；T——时间常数Ap11e1lp1CpoRCs1Ts1s压力信号p0和推杆位移l之间的关系为：lAKep(Ts1)CTs1os可见，气动薄膜式执行机构的动态特性为一阶滞后环节，其时间常数一般为几秒~几十秒。三.阀门定位器阀门定位器是

5、气动执行器的主要附件，与气动执行器配套使用。其作用是增大执行器的输出功率，克服阀杆的摩擦力和消除不平衡力的影响，以加快阀杆的移动速度，减少调节信号的传递滞后，提高阀门位置的线性度。阀门定位器有两种：气动阀门定位器20~100kPa电-气阀门定位器。前者只接受气信号，需要先用电-气转换器将调节器输出的电信号转换成气信号；后者具有电-气转换和阀门定位的双重作用，其输入信号为电信号。4~20mA阀门定位器接受调节器的输出信号，然后成比例地输出信号去控制气动执行器。当气动执行器动作之后，阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门定位器上，组成闭环，以构成一个使阀杆位移与输入压力成比例的负反馈系统

6、。电／气阀门定位器的动作过程：直流电流信号输入到线圈中。当输入信号增大时杠杆逆时针转动喷嘴背压增大放大器输出气压增大阀杆下移，通过反馈拉杆转换成反馈轴和反馈压板的角位移反馈弹簧拉伸主杠杆顺时针转动当信号压力在主杠杆上产生的力与反馈弹I簧在主杠杆上产生的i拉力达到力矩平衡时，一定的信号压力就对应一定的阀门位置。由于组成了深度负反馈系统，使得在前向通道上的影响阀杆正确定位的各种因素（如膜头的时间常数、摩擦力、不平衡力等）可以忽略，从而实现正确定位。除此之外，配上阀门定位器的气动执行器还可以实现分程控制（即由一台调节器操纵两台调节阀）、改变调节阀的流量特性，以及改变执行器的正反作

7、用。4-2电动执行机构通常在防爆要求不高且无合适的气源的情况下，使用电动执行机构作为调节机构的推动装置。电动执行机构有两种：角行程与直行程。两者的电气原理完全相同，都是将调节器输出的4~20mA直流电流信号，转换成对应的位移信号（角位移或直线位移），去操纵调节机构。以下讨论角行程执行机构。角行程执行机构由伺服放大器和执行机构两部分组成。主要性能指标：输入信号:4~20mA输入电阻:250输出转矩:16N.m