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第七章执行器
§ 慨述
执行器是自动控制系统中的重要组成部分,它将控制器送来的控制信号转换成执行动作,从而操纵进入设备的能量,将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内。
执行器有自动调节阀门、自动电压调节器、自动电流调节器、控制电机等。其中自动调节阀门是最常见的执行器,种类繁多。
执行器的作用:在自动控制系统中,接受调节器的控制信号,自动地改变操作变量,达到对被控参数(如温度压力液位等)进行调节的目的。使生产过程按预定要求正常运行。
执行器由执行机构和调节机构组成。执行机构是产生推力或位移的部分,调节机构是指直接改变能量或物料输送量的装置,通常称为调节阀或阀门。
按执行机构使用的工作能源分为三类:气动执行
器,电动执行器,液压执行器(液压执行器使用很少)。
1)气动执行器是以压缩空气为能源的执行器。主要特点是:①输出推力大,②本质安全防爆,③维护方便,④便宜等。缺点是需要压缩空气系统,灵敏度和精度差,滞后大,不宜远传(150m以内)。
2)电动执行器是以电为能源的执行器:主要特点是: ①能源取用方便,②便于集中控制,③停电时执行器保持原位不动,不影响设备安全,④灵敏度和精度高,⑤和电动控制仪表配合方便。缺点是结构复杂,体积大,推力小,价格贵。
§ 普通执行器和手操器
气动执行器
它又称为气动调节阀,气动调节阀是由气压信号控制的阀门。主要包括:气动执行机构和调节机构(阀)两个组成部分,如图所示。上部为执行机构,下部为调节机构。
1. 气动执行机构
执行机构按调节器输出的控制信号,驱动调节机构动作。气动执行机构的输出方式有角行程输出和直行程输出两种。
气动薄膜室
推杆
阀门
阀位指示标牌
阀杆
直行程输出的气动执行机构有两类:薄膜式和活塞式
薄膜式是用弹性膜片将输入气压转换为推杆的推力,通过推杆使阀芯产生相应的位移,改变阀门开度。
气动活塞式执行机构
薄膜式执行机构
P
正作用执行机构
反作用执行机构
活塞式是以汽缸内的活塞输出推力,由于汽缸允许压力较高,可以获得较大的推力,容易制成长行程的执行机构。
以薄膜式执行机构为例,如图所示。
其上部是气动薄膜执行机构,*105pa~*105pa(20Kpa~100Kpa)的标准压力信号,将其转换为推力。其输出是位移量,它们之间的关系为:PA=KL
式中P:通入气室的信号压力,
A:为薄膜片的有效面积,
K:弹簧的刚度(弹性系数),
L:为推杆的位移
L=AP/K
表明对于确定的执行机构,A和K为常数,推杆位移量L和输入信号压力成正比。