控制仪表课件-第05章 执行器.ppt

第五章 执行器 第一节 概述 一、执行器在自动控制系统中的作用 二、执行器的构成 三、执行器的分类 四、执行器的特点 五、执行器的作用方式 第二节 执行机构 一、气动执行机构 气动执行机构的结构 气动薄膜式执行机构的特性 气动薄膜式执行机构的特性 二、电动 执行机构 二、电动执行机构 电动执行机构的特性 三、智能式电动执行机构 执行器结构形式的选择 第二节 阀门定位器 一、阀门定位器 二、电/气阀门定位器 三、气动阀门定位器 四、智能式阀门定位器 * —控制仪表和计算机控制装置— 太原理工大学信息学院自动化系 上页 下页 目 录 上页 下页 目 录 本章主要内容 执行器的作用、构成、分类及特点 气动执行机构 电动执行机构 阀门定位器 本节主要内容 执行器在自动控制系统中的作用 执行器的构成 执行器的分类 执行器的特点 执行器的作用方式 接受来自调节器的控制信号，通过其本身开度的变化，从而达到调节流量的目的。 执行器的工作、使用条件恶劣，是调节系统的薄弱环节。 执行器由执行机构和调节机构两个部分构成 执行机构：根据输入信号的大小产生相应的输出力或位移去推动调节机构动作。 执行器中一般还配有阀门定位器和手操机构等辅助装置。 调节机构：在执行机构的作用下使阀芯产生一定位移，即使执行器开度发生变化，达到调节被控介质流量的目的。 阀门定位器：利用负反馈原理改善执行器的特性，实现电/气信号转换。 手操机构： 用于事故情况下人工直接操作。 按使用的能源形式分类： 气动执行器：控制气动调节阀 电动执行器：控制电动调节阀 气动执行机构的种类有： 薄膜式：输出直线位移l，驱动直行程式调节机构 活塞式：（同上） 长行程式：输出角位移θ，驱动角行程式调节机构 电动执行机构的种类有： 直行程式：输出直线位移l，直行程式调节机构 角行程式：输出角位移θ，角行程式调节机构 气动调节阀 优点：结构简单、动作可靠稳定、输出力大、安装维修方便、价格便宜和防火防爆。 缺点：响应时间大，信号不适于远传。 可采用电/气转换器或电/气阀门定位器，使传送信号为电信号，现场操作为气动信号。 电动调节阀 优点：动作较快、能源获取方便，特别适于远距离的信号传送。 缺点：输出力较小、价格贵，且一般只适用于防爆要求不高的场合。 反作用：当输入信号增大时，执行器的流通截面积减小，即流过执行器的流量减小。 气动调节阀通常称为气关阀。 正作用：当输入信号增大时，执行器的流通截面积增大，即流过执行器的流量增大。 气动调节阀通常称为气开阀。 本节主要内容 气动执行机构 电动执行机构 智能式电动执行机构 气动执行机构的作用： 接受气动调节器或阀门定位器输出的气压信号，并将其转换成相应的输出力F和直线位移l，以推动调节机构动作。 气动执行机构的分类： 主要分为薄膜式和活塞式两大类。 气动活塞式 执行机构的结构 1- 活塞；2- 气缸 1-执行机构；2-阀杆；3-阀芯； 4-阀座；5-阀体；6-转轴；7-阀板 气动薄膜式执行机构的结构 1-上膜盖；2-波纹膜片；3-下膜盖； 4-支架；5-推杆；6-压缩弹簧； 7-弹簧座；8-调节件； 9-连接阀杆螺母；10-行程标尺 正作用:输入信号增加，执行机构推杆向下运动 反作用:输入信号增加，执行机构推杆向上运动 由于在动作过程中膜片有效面积Ae和弹簧刚度Cs会发生变化，同时阀杆与填充料之间存在磨擦，因此会使执行机构产生非线性偏差和正反行程变差（回差）。减小非线性偏差和回差的方法可以是配用阀门定位器。 气动薄膜式执行机构的静态特性 静态特性 气动薄膜式执行机构的力平衡方程式为： P1: 薄膜气室内的压力, 平衡状态时, P1等于控制器来的信号压力Po Ae: 膜片的有效面积 l: 压缩弹簧的位移, 即执行机构推杆的位移 Cs: 压缩弹簧的刚度 动态特性 气动执行机构的输入信号管线，可近似为是一个气容，而薄膜气室也是一个气容，因此可将两气容合并考虑。输入信号管线存在一定的阻力，因此执行机构可以近似看成是一个阻容环节，薄膜气室内压力P1和控制器输出压力Po之间的关系可以写为： 气动执行机构的动态特性为一阶滞后环节。其时间常数的大小与薄膜气室大小及引压导管长短粗细有关，一般为数秒到数十秒之间。 R: 从调节器到执行机构间导管的气阻 C: 薄膜气室及引压导管的气容 T: 时间常数， T = R C 气动执行机构的放大系数 伺服电机作用:将伺服放大器输出的电功率转换成机械转矩。 伺服放大器作用:将输入信号和反馈信号进行比较，得到差值信号，并根据的极性和大小，控制可控硅交流开关Ⅰ、Ⅱ的导通或截止。可控硅交流开关Ⅰ、Ⅱ用来接通伺服电机的交流电源，分别控制伺服电机的正、反转或停止不转。 位置发送器作用:利用位移检测元件(差