多種多樣的執(zhí)行器

資料:執(zhí)行器執(zhí)行器在自動(dòng)把握系統(tǒng)中的作用是接受來(lái)自把握器的信號(hào),由執(zhí)行機(jī)構(gòu)將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直線(xiàn)位移，去操縱調(diào)整機(jī)構(gòu)(把握閥),從而達(dá)到把握流量的目的。第一節(jié):多種多樣的執(zhí)行器執(zhí)行器又稱(chēng)把握閥,圖４－1和圖4-２為不同類(lèi)型的電動(dòng)把握閥。除了電動(dòng)執(zhí)行器，較為常用的還有氣動(dòng)執(zhí)行器如圖４－３。這是依據(jù)執(zhí)行器所使用的能源來(lái)進(jìn)行分類(lèi)的。圖4－1電動(dòng)單座把握閥:電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受4~20mA/4~1２mＡ/１２~20m圖4－1電動(dòng)單座把握閥:電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受4~20mA/4~1２mＡ/１２~20mＡ/0~5V/１~５V等把握信號(hào)，轉(zhuǎn)變閥門(mén)的開(kāi)度，同時(shí)將閥門(mén)開(kāi)度的隔離信號(hào)反饋給把握系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力、溫度、流量、液位等參數(shù)的調(diào)整。圖4-2新型電動(dòng)三通球閥：此系列產(chǎn)品是由精小型電動(dòng)執(zhí)行器與三通不銹鋼球閥組合而成,是一種旋轉(zhuǎn)類(lèi)切斷調(diào)整自控閥門(mén),具有關(guān)閉嚴(yán)密,結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕,修理便利等優(yōu)點(diǎn)?？蓪?shí)現(xiàn)介質(zhì)流向切換,也可使三個(gè)通道相互連通,同時(shí)也可關(guān)閉任一通道,是另外兩個(gè)通道連通，機(jī)敏把握管道中的介質(zhì)的合流或分流系統(tǒng)。圖4-2新型電動(dòng)三通球閥：此系列產(chǎn)品是由精小型電動(dòng)執(zhí)行器與三通不銹鋼球閥組合而成,是一種旋轉(zhuǎn)類(lèi)切斷調(diào)整自控閥門(mén),具有關(guān)閉嚴(yán)密,結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕,修理便利等優(yōu)點(diǎn)。可實(shí)現(xiàn)介質(zhì)流向切換,也可使三個(gè)通道相互連通,同時(shí)也可關(guān)閉任一通道,是另外兩個(gè)通道連通，機(jī)敏把握管道中的介質(zhì)的合流或分流系統(tǒng)。圖4-3:氣動(dòng)執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)整機(jī)構(gòu)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置,它依據(jù)輸入把握信號(hào)的大小,產(chǎn)生相應(yīng)的輸出力和位移，推動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)動(dòng)作。調(diào)整機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)稱(chēng)為閥，是執(zhí)行器的調(diào)整部分,在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用下，調(diào)整機(jī)構(gòu)的閥芯產(chǎn)生位移，即執(zhí)行器的開(kāi)度發(fā)生變化,從而直接調(diào)整被控介質(zhì)的流量圖4-3:氣動(dòng)執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)整機(jī)構(gòu)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置,它依據(jù)輸入把握信號(hào)的大小,產(chǎn)生相應(yīng)的輸出力和位移，推動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)動(dòng)作。調(diào)整機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)稱(chēng)為閥，是執(zhí)行器的調(diào)整部分,在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用下，調(diào)整機(jī)構(gòu)的閥芯產(chǎn)生位移，即執(zhí)行器的開(kāi)度發(fā)生變化,從而直接調(diào)整被控介質(zhì)的流量。如圖4－4氣動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)所示，執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)整機(jī)構(gòu)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置,它依據(jù)輸入把握信號(hào)的大小，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出力和位移，推動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)動(dòng)作。調(diào)整機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)稱(chēng)為閥,是執(zhí)行器的調(diào)整部分,在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用下,調(diào)整機(jī)構(gòu)的閥芯產(chǎn)生位移,即執(zhí)行器的開(kāi)度發(fā)生變化,從而直接調(diào)整被控介質(zhì)的流量。在電動(dòng)執(zhí)行器中執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)整機(jī)構(gòu)基本是可分的兩個(gè)部件，在氣動(dòng)執(zhí)行器中兩者是不行分的，是統(tǒng)一的整體。圖4-4圖4－4補(bǔ)充圖例其次節(jié)：調(diào)整機(jī)構(gòu)把握閥的產(chǎn)品種類(lèi)很多,結(jié)構(gòu)多種多樣，而且還在不斷地更新和變化。一般來(lái)說(shuō)，閥是通用的，既可以和氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)匹配,也可以和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如：液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)）匹配。閥由閥體上閥蓋組件、下閥蓋和閥內(nèi)組件組成。上閥蓋組件包括上閥蓋和填料函。閥內(nèi)件是指與流體接觸并可拆卸的,起到轉(zhuǎn)變節(jié)流面積和節(jié)流件導(dǎo)向等作用的零件的總稱(chēng),例如閥芯、閥座、閥桿、套筒、導(dǎo)向套等。調(diào)整機(jī)構(gòu)的閥體類(lèi)型依據(jù)結(jié)構(gòu)和用途分類(lèi)，閥的基本形式有直通單座閥(見(jiàn)圖4－5)、直通雙座閥(見(jiàn)圖4-６)、蝶閥(見(jiàn)圖4－７)、三通閥(見(jiàn)圖4－８）等；圖4-5圖4-5直通單座把握閥:閥體內(nèi)有一個(gè)閥芯和閥座,由閥桿帶動(dòng)閥芯上、下移動(dòng)來(lái)轉(zhuǎn)變流過(guò)閥的流量。圖４-5直通雙座把握閥:閥體內(nèi)有２個(gè)閥芯、閥座。流體從左側(cè)流入,從右側(cè)流出。圖４-5直通雙座把握閥:閥體內(nèi)有２個(gè)閥芯、閥座。流體從左側(cè)流入,從右側(cè)流出。圖４-７蝶閥:又稱(chēng)翻板閥，閥板在閥體內(nèi)旋轉(zhuǎn)角度不同，則導(dǎo)致閥的流通面積不同，從而調(diào)整流量。圖４-７蝶閥:又稱(chēng)翻板閥，閥板在閥體內(nèi)旋轉(zhuǎn)角度不同，則導(dǎo)致閥的流通面積不同，從而調(diào)整流量。圖4-8：閥體上有三個(gè)通道與管道相連；圖4-8：閥體上有三個(gè)通道與管道相連；第三節(jié):執(zhí)行機(jī)構(gòu)的介紹氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)執(zhí)行器接受氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)執(zhí)行器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、動(dòng)作牢靠穩(wěn)定、輸出力大、安裝修理便利、價(jià)格廉價(jià)和防火防爆等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用,特殊是在石油、化工等生產(chǎn)過(guò)程。?氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受電/氣轉(zhuǎn)換器（或電／氣閥門(mén)定位器)輸出的氣壓信號(hào),并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的推桿直線(xiàn)位移，以推動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)動(dòng)作。?氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式、活塞式和長(zhǎng)行程式三種類(lèi)型。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正作用和反作用兩種作用方式。輸入信號(hào)增加,執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿向下運(yùn)動(dòng),稱(chēng)為正作用;輸入信號(hào)增加，執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿向上運(yùn)動(dòng),稱(chēng)為反作用。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)執(zhí)行器接受電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電動(dòng)執(zhí)行器具有動(dòng)作較快、適于遠(yuǎn)距離的信號(hào)傳送、能源獵取便利等優(yōu)點(diǎn);其缺點(diǎn)是價(jià)格較貴，一般只適用于防爆要求不高的場(chǎng)合。但由于其使用便利，特殊是智能式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的面世，使得電動(dòng)執(zhí)行器在工業(yè)生產(chǎn)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受4～２0ｍＡDC的輸入信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出力和直線(xiàn)位移或輸出力矩和角位移,以推動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)動(dòng)作。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要分為兩大類(lèi):直行程和角形程。角形程式執(zhí)行機(jī)構(gòu)又可分為單轉(zhuǎn)式和多轉(zhuǎn)式。單轉(zhuǎn)式輸出的角位移一般小于３６0度,通常簡(jiǎn)稱(chēng)角行程式執(zhí)行機(jī)構(gòu)；多轉(zhuǎn)式的角位移超過(guò)360度,可達(dá)數(shù)圈，所以稱(chēng)為多轉(zhuǎn)式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它和閘門(mén)等多轉(zhuǎn)式調(diào)整機(jī)構(gòu)配套使用。閥門(mén)定位器閥門(mén)定位器與氣動(dòng)把握閥配套使用，是氣動(dòng)把握閥的主要附件。閥門(mén)定位器功能如下圖所示,它接受把握器的輸出信號(hào),然后成比例地輸出信號(hào)至執(zhí)行機(jī)構(gòu),使閥桿產(chǎn)生位移,其位移量通過(guò)機(jī)械裝置反饋到閥門(mén)定位器,當(dāng)位移反饋信號(hào)與輸入的把握信號(hào)相平衡時(shí),閥桿停止動(dòng)作,把握閥的開(kāi)度與把握信號(hào)相對(duì)應(yīng)。閥門(mén)定位器與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成的是一個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng),所以閥門(mén)定位器可以提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的線(xiàn)性度，實(shí)現(xiàn)精確定位，并可以轉(zhuǎn)變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性，從而可以轉(zhuǎn)變整個(gè)執(zhí)行器的特性。閥門(mén)定位器可以接受更高的氣源壓力，可增大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力,克服閥桿的摩擦力,消退不平衡力的影響和加快閥桿移動(dòng)的速度。閥門(mén)定位器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在一起,可削減把握信號(hào)傳輸滯后。閥門(mén)定位器按結(jié)構(gòu)形式可分為氣動(dòng)閥門(mén)定位器、電／氣閥門(mén)定位器和智能閥門(mén)定位器。氣動(dòng)閥門(mén)定位器直接接受氣動(dòng)信號(hào)。電/氣閥門(mén)定位器接受４～20ｍＡ的直流電流信號(hào)，用以把握氣動(dòng)薄膜式或氣動(dòng)活塞式把握閥。它能夠起到電／氣轉(zhuǎn)換器和氣動(dòng)閥門(mén)定位器兩種作用。下面以電氣閥門(mén)定位器為例介紹閥門(mén)定位器的結(jié)構(gòu)及原理。如圖4-13所示，電氣閥門(mén)定位器是按力矩平衡原理工作的。當(dāng)輸入電流I０通入永久磁鋼1中線(xiàn)圈時(shí)，線(xiàn)圈受永久磁鋼作用,對(duì)主杠桿2產(chǎn)生一個(gè)向左的力,使主杠桿繞支點(diǎn)15逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，固定在主杠桿上的擋板靠近噴嘴13，使放大器1４背壓上升，經(jīng)放大后輸出氣壓也隨之上升。此輸出作用在氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)8的薄膜氣室,使閥桿向下運(yùn)動(dòng)。閥桿的位移通過(guò)反饋桿９繞支點(diǎn)４偏轉(zhuǎn)，反饋凸輪５也跟著逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，通過(guò)滾輪10使副杠桿6繞支點(diǎn)7順時(shí)針偏轉(zhuǎn),從而使反饋彈簧11拉伸,反饋彈簧產(chǎn)生反饋力矩使主杠桿順時(shí)針偏轉(zhuǎn),當(dāng)反饋力矩與電磁力矩相平衡時(shí)，閥門(mén)定位器就達(dá)到平衡狀態(tài)。此時(shí),閥桿就穩(wěn)定在某一位置，從而實(shí)現(xiàn)了閥桿位移與輸入信號(hào)電流成正比關(guān)系。第四節(jié):把握閥的作用方式與流量特性把握閥的作用方式執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正作用和反作用之分。當(dāng)信號(hào)壓力增加時(shí)推桿向下動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)成為正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)；反之，當(dāng)信號(hào)壓力增加時(shí)推桿向上動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)稱(chēng)為反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。閥有正裝和反裝兩種類(lèi)型,當(dāng)閥芯向下移動(dòng)時(shí),閥芯與閥座之間的流通面積減小,稱(chēng)為正裝,反之為反裝。把執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正、反作用和閥的正、反作用組合起來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)４種組合方式，從而得到把握閥的氣開(kāi)和氣關(guān)兩種形式。?如圖4－1４所示,圖中a，b的執(zhí)行機(jī)構(gòu)都接受正作用方式,通過(guò)閥芯的正反裝實(shí)現(xiàn)氣開(kāi)和氣關(guān)。ｃ，d為反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu),同樣與閥芯正反裝組合實(shí)現(xiàn)氣開(kāi)和氣關(guān)。圖４－14氣動(dòng)把握閥組合方式圖流量特性把握閥的流量特性是指介質(zhì)流過(guò)把握閥的相對(duì)流量與相對(duì)位移(即閥的相對(duì)開(kāi)度）之間的關(guān)系。即Q／Qmax=ｆ(l／Ｌ）式中：Q／Qmａx----－相對(duì)流量,把握閥在某一開(kāi)度流量Q與全開(kāi)度流量Qmax之比;l／Ｌ-----－--－相對(duì)位移,把握閥某一開(kāi)度閥芯位移l與全開(kāi)度閥芯位移L之比。由于把握閥開(kāi)度變化的同時(shí)，閥前后的壓差也會(huì)發(fā)生變化,而壓差變化又將引起流量的變化。為了便于分析,將流量特性分為抱負(fù)流量特性和實(shí)際流量特性。?抱負(fù)流量特性又稱(chēng)固有流量特性,是指把握閥前后壓差肯定時(shí)的流量特性。抱負(fù)流量特性主要有直線(xiàn)、等百分比(對(duì)數(shù))、拋物線(xiàn)及快開(kāi)四種，如圖4-１５a,ｂ所示。直線(xiàn)流量特性直線(xiàn)流量特性把握閥的放大倍數(shù)雖是常數(shù),但其流量相對(duì)變化值是不同的。小開(kāi)度時(shí),流量相對(duì)變化值大,而開(kāi)度大時(shí),流量相對(duì)變化值小。因此，直線(xiàn)閥在小開(kāi)度時(shí),靈敏度高,調(diào)整作用強(qiáng),易產(chǎn)生振蕩;在大開(kāi)度時(shí),靈敏度低,調(diào)整作用弱，調(diào)整緩慢。等百分比流量特性(對(duì)數(shù)流量特性)等百分比流量特性曲線(xiàn)的斜率隨著流量增大而增大,即它的放大系數(shù)隨流量增大而增大。但流量相對(duì)變化值是相等的,即流量變化的百分比是相等的。因此,具有等百分比特性的把握閥,在小開(kāi)度時(shí),放大系數(shù)小,調(diào)整緩和平穩(wěn);在大開(kāi)度時(shí)，放大系數(shù)大，調(diào)整靈敏、有效。拋物線(xiàn)流量特性相對(duì)流量與相對(duì)位移之間為拋物線(xiàn)關(guān)系，它介于直線(xiàn)和對(duì)數(shù)特性曲線(xiàn)之間?？扉_(kāi)流量特性快開(kāi)流量特性在開(kāi)度較小時(shí)就有較大的流量,隨著開(kāi)度的增大,流量很快達(dá)到最大，此后再增大開(kāi)度,流量變化很小,所以稱(chēng)為快開(kāi)特性。在實(shí)際生產(chǎn)中,把握閥前后的壓差總是變化的，這時(shí)的流量特性稱(chēng)為工作流量特性。由于把握閥總是與工藝設(shè)備、管道等串聯(lián)或并聯(lián)使用,把握閥前后壓差因阻力損失變化而變化,致使抱負(fù)流量特性畸變成工作流量特性。第五節(jié)把握閥的選擇和安裝執(zhí)行器是自動(dòng)把握系統(tǒng)的終端把握元件之一,對(duì)系統(tǒng)的工作好壞影響很大。執(zhí)行器的選擇一般應(yīng)考慮以下三個(gè)方面;執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)形式;把握閥的流量特性;把握閥的口徑；執(zhí)行結(jié)構(gòu)的選擇;對(duì)于氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō),薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力通常都能滿(mǎn)足把握閥的要求,全部大多數(shù)狀況下選用它。但當(dāng)所選用的把握閥口徑較大或壓差較高時(shí),要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)有較大的輸出力,此時(shí)可考慮選用活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)然也可選用薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)再配上閥門(mén)定位器。在選用氣動(dòng)執(zhí)行器時(shí)，還必需考慮氣動(dòng)執(zhí)行器的作用方式。從把握系統(tǒng)角度動(dòng)身，氣開(kāi)閥為正作用,氣關(guān)閥為反作用。所謂氣開(kāi)閥,在有信號(hào)壓力輸入時(shí)閥打開(kāi),無(wú)信號(hào)時(shí)閥全關(guān)；而氣關(guān)閥，在有信號(hào)壓力輸入時(shí)閥關(guān)閉，無(wú)信號(hào)時(shí)閥全開(kāi)。氣開(kāi)、氣關(guān)閥的選擇應(yīng)從工藝生產(chǎn)的平安要求動(dòng)身,考慮原則是：信號(hào)中斷時(shí),應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的平安。由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正反兩種作用方式,調(diào)整機(jī)構(gòu)也有正裝和反裝兩種方式，因此實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開(kāi)和氣關(guān)時(shí)有四種組合方式，如圖4-１4所示