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電動執(zhí)行器技術(shù)在自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

閱讀:3226      發(fā)布時間:2016-7-20
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   電動執(zhí)行器在自動控制系統(tǒng)中又被稱為終端執(zhí)行元件,它是正向通路中直接改變操作變量的儀表,由執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)調(diào)節(jié)器來的信號或人工控制信號,并將信號轉(zhuǎn)換成位移,以驅(qū)動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)如閥門。常見的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有電動和氣動兩大類,調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)一般為閥門(調(diào)節(jié)閥,截止閥,閘閥,蝶閥等)和風(fēng)門擋板等。
  電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的連接主要有兩種方式:
  1)直接連接:即常說的直連式,執(zhí)行器輸出軸與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)如閥門的閥桿直接連接。
  2)間接連接:執(zhí)行器輸出軸與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)如閥門的閥桿沒有直接連接,而是通過其它連接機(jī)構(gòu)(如球鉸、連桿)相連, 通常所說的底座曲柄式就是種間接連接形式。
  1、氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)
  氣動調(diào)節(jié)閥由氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥兩部分組成,氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)以無油壓縮空氣為動力,接受氣信號(20kPa~100kPa)并轉(zhuǎn)換成位移,驅(qū)動調(diào)節(jié)閥以調(diào)節(jié)流體流量,在氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)中,氣動閥門定位器尤其顯得重要,它能夠準(zhǔn)確地按調(diào)節(jié)信號實(shí)現(xiàn)正確的定位,準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)工藝流程的需求,同時對氣源質(zhì)量提出了很高的要求,氣源質(zhì)量應(yīng)無的油蒸汽、油和其他的液體,無的腐蝕性氣體,蒸汽和熔劑,氣源中所含固體微粒數(shù)量應(yīng)小于0.1g/m且微粒直徑應(yīng)小于60μm,含油量應(yīng)小于10mg/m。
  2、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電動執(zhí)行器)
  電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電動執(zhí)行器)以電源作為動力源。目前我國工業(yè)自控系統(tǒng)多采用以下單元組合儀表來實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器定位控制,如圖所示。
  圖中包括伺服放大器(SD)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(WF+J)兩個獨(dú)立部件(目前大部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)都將伺服放大器移入執(zhí)行器內(nèi)部,稱之為伺服一體化),帶伺服放大器的稱比例式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電動執(zhí)行器)(也可稱為調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行器),不帶伺服放大器的稱積分式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電動執(zhí)行器),執(zhí)行器由伺服電機(jī)、減速器及位置發(fā)送器(伺服一體化執(zhí)行器含伺服放大器)等部件組成。在實(shí)踐運(yùn)用中,特別要理解的一點(diǎn)是,比例式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電動執(zhí)行器),伺服放大器比較輸入信號和閥位反饋信號的差值,根據(jù)差值大小來驅(qū)動執(zhí)行器電機(jī)來減小差值,進(jìn)而控制執(zhí)行器輸出位移。因此,伺服放大器的性能好壞是一個關(guān)鍵。
  電動執(zhí)行器的位置發(fā)送器負(fù)責(zé)采樣閥位,并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(常見為4~20mA),這一信號可以用指示當(dāng)前閥位開度,同時交由伺服放大與輸入信號作比較來控制執(zhí)行器開度。新式電動執(zhí)行器大多將位置發(fā)送器和伺服放大器融為一體并轉(zhuǎn)入執(zhí)行器本體。位置采樣通過位移傳感器實(shí)現(xiàn),電動執(zhí)行器(電動執(zhí)行機(jī)構(gòu))上常用的位移傳感器有導(dǎo)電塑料電位、差動線圈、旋轉(zhuǎn)編碼器、磁環(huán)或光柵。導(dǎo)電塑料電位器較碳膜電位器線性好、壽命長;差動線圈成本低,但線性度與內(nèi)部線圈繞法有很大關(guān)系;旋轉(zhuǎn)編碼器在安裝好后一般不用再由用戶重新調(diào)節(jié)零位了,設(shè)定執(zhí)行器行程時比較自由方便;磁環(huán)無需調(diào)節(jié)零位,設(shè)定行程更為自由,但缺點(diǎn)是需要備用電池,以保證斷電后能記憶脈沖記數(shù)(即記閥位)。

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