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执行器,控制仪表的最后一环

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发表于 2018-6-8 19:40:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
前两期谈了谈阀门的型号的含义、各种阀门的结构特点,今天接着往下谈谈阀门(执行器)在整个生产中的作用,及阀门(执行器)的几种动作形式。
首先了解阀门(执行器)在生产上的作用,就不能离开整个工艺的控制仪表,它是实现生产过程自动化重要的工具。具体来说,控制仪表包括在自动控制系统中广泛使用的控制器、变送器、执行器等。下图表示由控制仪表与控制对象组成的简单控制系统框图。



控制对象代表生产过程中的某个环节(比如蒸馏、干燥等生产工艺流程),控制对象输出的是被控变量(比如压力、流量、温度等工艺参数)。这些被控变量首先由检测元件变换为易于传递的物理量,再经变送器转换为相应的电信号。该电信号送到控制器中与给定值相比较。控制器按照比较后得出的偏差,发出控制信号控制执行器动作,改变被控介质参数,直到被控变量与给定值相等为止。
这就是化工生产最主要的工艺控制逻辑,用我自己话来说:1,从工艺流程的出口采集工艺信息2,采集的信息和给定值比较3,产生的偏差通过控制器运算给执行器信号4,执行器执行直至物料参数和给定值一致。整个过程从出口再到进口,体现的就是“反馈”两个字。
举一个例子,下图:




为加热炉、温度变送器、控制器和执行器构成的一个单回路温度控制系统。温度变送器将温度信号转换为电信号,在控制仪表的作用下,通过执行器将加热炉的出口温度控制在规定范围之内。此执行器其实就是一台阀门,通过调整阀门的开度,来调节燃料的流量,流量大则加热炉温度上升。好了,这就谈到了阀门、谈到了执行器。
执行器的概念上比阀门要大得多,执行器包括执行机构和调节机构。调节机构指直接改变能量或物料输送量的装置,称为控制阀(调节阀);而执行机构指的是产生推力、位移的装置。前两篇讲了些控制阀,今天就再谈谈执行机构。
执行机构按使用的能源分为电动、气动、液动(液动运用较少今天不介绍)。其实通俗地讲就是依靠什么力来开关、调节阀门,常用的有这三种力,运用这三种力就有三种不同的执行机构。
一,电动执行机构
电功执行机构有角行程和直行程,它将控制器输入给它的直流电流信号转换为位移量。两种执行机构均是以两相交流电机为动力的位置伺服机构,两者原理完全相同。
电动执行机构由伺服放大器和执行机构两大部分组成,如下图:

伺服放大器将输入信号Ii和反馈信号If相比较,所得的差值信号经功率放大后,驱使两相的伺服电机运转,再经减速机减速,带动输出轴改变转角。若差值为正,伺服电机正转,输出轴转角增大;当差值为负时,伺服电机反转,输出轴转角减小。具体电动执行机构动作原理如下:



二,气动执行机构
气动执行机构接受电/气转换器输出的气压信号,并将其转换成相应的输出力和推杆直线位移,以推动调节机构动作。
气动执行机构有薄膜式和活塞两种。最常见的是气动执行机构均属薄膜型,下图为其结构:


当信号压力通过下膜盖和波纹膜片组成的气室时,在膜片上产生一个推力,使推杆上移并压缩弹簧,当弹簧的作用力与信号压力在膜片上产生的推力平衡时,推杆就稳定在一个对应的位置上,推杆的位移即执行机构的输出,也叫行程。
三,阀门定位器
有人听说过阀门定位器,它是做什么用的?其实阀门定位器就是与气动控制阀配套使用。它接受控制器的输出信号,然后成比例地输出信号至执行机构,当阀杆移动后,其位移量又通过机械装置负反馈到阀门定位器,因此定位器和执行机构构成了一个闭环系统,原理如下图:



来自控制器输出信号Po经定位器比例放大后输出Pi,用以控制执行机构动作,位置反馈信号再送回至定位器,由此构成一个使阀杆位移与输入压力成比例关系的负反馈系统。

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发表于 2018-8-12 17:32:41 气化手机频道 | 显示全部楼层

好对新手很有用,我是工艺的,学习一下仪表

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