执行器.ppt

一、气动执行机构
气动执行机构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。
气动执行机构主要分为两大类：薄膜式与活塞式。薄膜式 与活塞式执行机构又可分为有弹簧和无弹簧两种
1) 气动薄膜式执行机构
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
➢工作原理
当信号压力通入由上膜盖1和膜 片2组成的气室时，在膜片上产 生一个向下的推力，使推杆5向 下移动压缩弹簧6，当弹簧的反 作用力与信号压力在膜片上产生 的推力相平衡时，推杆稳定在一 个对应的位置，推杆的位移l即 为执行机构的输出，也称行程。
➢气动薄膜式执行机构的特性
a) 静态特性
气动薄膜式执行机构的力平衡方程 式为：
4) 减速器
作用：将伺服电机高转速、小力矩的输出功率转换成执行机 构输出轴的低转速、大力矩的输出功率，以推动调节机构。 直行程式的电动执行机构中，减速器还起到将伺服电机转子 的旋转运动转变为执行机构输出轴的直线运动的作用。 减速器一般由机械齿轮或齿轮与皮带轮构成。
➢电动执行机构的特性
伺服放大器是一个具有继电特性的非线性环节，为不灵敏区
Ii I f
2
无输出；
Ii I f
2
输出～215V
减速器和位置发送器为比例环节
伺服电机接通电源：伺服电机工作在恒速状态，故为一个积分 环节，因此，电动执行机构的动态特性主要取决于伺服电机的 特性，即具有积分特性; 伺服电机停止转动时：
l
1 Kf
Ii
或


1 Kf
Ii
为比例特性
5-3 调节机构
第5章 执行器
5-1 概述
一、执行器的作用：
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。
执行器使用条件恶劣，是调节系统的薄弱环节
二、 执行器的构成
执行器由执行机构和调节机构两个部分构成
辅助装置：阀门定位器—利用负反馈原理改善执行器的性能 手操机构—用于人工直接操作执行器
二、 电动执行机构
接受0～10mADC或4～20mADC的输入信号，并将其 转换成相应的输出力F和直线位移l或输出力矩M和角位移
θ。
原理框图
1) 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。 结构：伺服电机实际上是一个二相电容异步电机，由 一个用冲槽硅钢片叠成的定子和鼠笼转子组成，定子 上均匀分布着两个匝数、线径相同而相隔90°电角度的 定子绕组W1和W2。
三、执行器的分类及特点
1)按使用的能源形式分类：
气动执行器
Pneumatic Actuator
气动调节阀
电动执行器
Electrical Actuator 电动调节阀
液动执行器 Hydrodynamic Actuator
气动调节阀采用气动执行机构：
薄膜式 活塞式
输出直线位移l 直行程式调节机构
长行程式
5-2. 执行机构
执行机构的作用:
根据输入控制信号的大小，产 生相应的输出力F和位移(直线
位移l或角位移θ);
输出力F 用于克服调节机构中
流动流体对阀芯产生的作用力 或作用力矩，以及摩擦力等其 他各种阻力；
位移 (l或θ)用于带动调节机构
阀芯动作.
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
输出角位移θ
角行程式调节机构
电动调节阀采用电动执行机构：
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
2)按使用的调节机构分类：
直 行 程 式 调 节 机 构
直通双座调节阀 直通单座调节阀 笼式（套筒）调节阀 三通调节阀 角型调节阀 高压调节阀 隔膜调节阀 波纹管密封调节阀 超高压调节阀
角 蝶阀
行 程
凸轮挠曲调节阀
式 V型球阀
调 节
O型球阀
机
构
小流量调节阀 低噪音调节阀
同一类型的气动调节阀和电动 调节阀，分别采用气动执行机
构和电动执行机构
3)执行器的特点
➢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
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。
常用调节阀结构示意图及特点
直通单座调节阀 特点:泄漏量小，允许压差小。
直通双座调节阀
特点:泄漏量大 允许压差大
常用调节阀结构示意图及特点
角形调节阀 特点:流路简单阻力小
三通阀 特点:有三个接管口
➢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。 一般只适用于防爆要求不高的场合。
四、执行器的作用方式
正作用:当输入信号增大时，执行器的开度增大，即流 过执行器的流量增大。气动调节阀通常称为气开阀。 反作用:当输入信号增大时，流过执行器的流量减小。 气动调节阀通常称为气关阀。
调节机构是执行器的调节部分，在执行机构的输出力和输 出位移作用下，调节机构阀芯的运动，改变了阀芯与阀座 之间的流通截面积，即改变了调节阀的阻力系数，使被控 介质流体的流量发生相应变化。
一、 调节机构的结构和特点
主要构成：阀体、阀座、阀心、和阀杆或转轴
1—执行机构 2—阀杆 3—阀芯 4—阀座 5—阀体 6—转轴 7—阀板
Hale Waihona Puke 2) 伺服放大器伺服放大器原理图
校正网络原理图
3）位置发送器
作用:将电动执行机构输出轴的位移线性地转换成反馈信号， 反馈到伺服放大器的输入端。
位置发送器包括：位移检测元件和转换电路。 位移检测元件用于将电动执行机构输出轴的位移转换成电压 （mV）或电阻等信号，常用的位移检测元件有差动变压器、 塑料薄膜电位器和位移传感器等； 转换电路用于将位移检测元件输出信号转换成伺服放大器所 要求的输入信号，如0～10mA或4～20mA直流电流信号。
P1Ae Csl
l

Ae Cs
P1
非线性偏差小于±5％， 回差小于3～5％
b) 动态特性 可将气管和气室两气容合并得：
P 1
1
1
P RCS 1 TS 1
0
P1Ae Csl
l
Ae
K
p o
( TS 1)Cs
TS 1
令 K Ae
Cs
2）气动活塞式执行机构
长行程执行机构 特点:行程长、输出力矩大