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气动阀门定位器 气动阀门定位器的原理有位移平衡式和力（力矩）平衡式两大类。如图5.2.13为力平衡式的阀门定位器。 杆，阀杆的下移带动反馈杆绕支点转动，凸轮也随之作逆时针转动，带动滚轮顺时针微转，使副杠杆绕支点顺时针转动，通过反馈弹簧向主杠杆加一个反向力矩。当反向力矩与输入信号力矩达到平衡时，阀门定位器处于平衡状态。此时，一定的信号压力就对应一定的阀杆位移。 输入信号Pi输入波纹管，Pi增加时，波纹管成比例变形，对主杠杆产生一个相对于其支点的力矩，使主杠杆上的挡板靠近喷嘴，喷嘴背压增加，经功率放大器放大后通入作为执行机构的薄膜室，执行机构输出阀杆位移。执行机构的阀杆上装有反馈 电气阀门定位器 电气阀门定位器具有电气转换器与阀门定位器的双重功能，它接收电动调节器输出的4～20mA直流电流信号，输出20～100kPa或40～200kPa（大功率）气动信号控制执行机构，由于电气阀门定位器具有追踪定位的反馈功能，电信号的输入与执行机构的位移输出之间的线性关系可以比较好，控制精度比单用电/气转换器-执行机构工作模式高。 电气阀门定位器原理如图5.2.14所示。来自调节器或输出式安全栅的4～20mA直流电流信号送入输入绕组，使杠杆极化，极化杠杆在永久磁钢中受力，当输入电流增大时，这个电磁力增大，对应于杠杆支点产生一个电磁力矩，杠杆逆时针旋转。杠杆上的挡板靠近喷嘴，使放大器背压升高，放大后的气压作用在执行机构上，使执行机构的输出阀杆下移。阀杆的位移通过反馈拉杆转换为反馈轴与反馈压板间的角位移，以量程调节件为支点，作用于反馈弹簧。反馈弹簧对应于杠杆支点产生一个反馈力矩，当反馈力矩与电磁力矩平衡时，阀杆就稳定在某一位置，从而实现了阀杆位移与输入信号电流之间的线性关系。 智能型电气阀门定位器 智能型电气阀门定位器的构成如图5.2.15所示 。它以微处理器为核心，采用的是数字定位技术，同时，将阀门开度信号也通过Ａ/Ｄ转换后反馈回微处理器，微处理器将这两个数字信号按照 预先设定的性能、关系进行比较，判断阀门开度是否与控制信号相匹配 ，如果正好匹配即偏差为零，系统处于稳定状态，则切断气源，即使两阀 均处于切断状态 ，否则则根据偏差的大小和类别 决定两阀的动作，从而使阀芯准确定位。 智能型电气阀门定位器的先进性在于：控制精度高、能耗低、调整方便、可任意选择调节阀的流量特性、故障报警，并通过接口与其他现场总线用户通讯 三、电动执行器 电动执行器概述 电动执行机构有两种形式：角行程和直行程，作用是将直流电流信号线性地转换成位移量。 角行程电动执行机构的主要性能指标如下： 相互隔离的电流输入通道3个，输入电阻250Ω 输出力矩：40、100、250、600、1000N.m 基本误差和变差均小于±1.5% 灵敏度：240μA 电动执行机构由伺服放大器和执行机构构成，中间可以串接操作器。 电动执行机构工作原理 伺服放大器 电动执行机构的伺服放大器由前置磁放大器、触发器Ⅰ和Ⅱ及两个可控硅交流开关G1、G2组成，如图5.3.2所示。伺服放大器的作用是接收调节器发来的控制信号，输出控制电机正转、反转和停转的接点开关信号。 伺服电机结构示意图如图5.3.10所示，它输出机械转矩，停转时又能可靠制动，克服惰走，抵制负载对电机的反作用力。伺服电机原理示意图如图5.3.2所示， 在电机转子一端的环上嵌装着磁路相互隔离的衔铁。通电后电机转动时，转子吸动制动轮，使它与制动盘脱开，于是电机转动。短电时，衔铁磁场消失，压缩弹簧将制动轮压入制动盘，迫使电机停转。制动轮上的调节螺钉可调整压缩弹簧，改变衔铁和制动轮轴套间的间隙，以保证可靠吸放。电机后盖上的手动按钮可使制动轮与制动盘脱开，以便就地手动操作执行器。 执行机构伺服电机 整机特性 图5.3.15示出电动执行机构各环节的特性及信号传递方框图。伺服放大器是一个具有继电特性的非线性环节，死区或不灵敏区为△。当输入信号与反馈信号If之差小于△/2时，即 时，电动执行机构不会动作，只要 ，伺服电机就会正转或反转。伺服电机为一积分环节，转动时工作在恒速状态。减速器和位置发送器均可看作比例环节。由于△很小（150μA），系统平衡时Ii -If ＝△≈0，则 Ii＝If＝kfθ 所以，电动执行机构的静态关系是线性的，关系式为： θ=k Ii （5.13） 四、现场总线执行器 符合现场总线的智能执行器由传统的执行器、含有微处理器的控制器以及可与 PC或 PLC双向通讯的模件及软件组成，具有与上位机或控制系统通讯的功能。其特点大致可分为 ： 一体化的结构 智能化的通讯功能 智能化的自身保护和系统保护功能 智能化的自诊断功能