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执行器的分类与发展

执行器的分类与发展

执行器在自动控制系统中的作用相当于人的四肢,它接受调节器的控制信号,改变操纵变量,使生产过程按预定要求正常执行。执行器由执行机构和调节机构组成。执行机构是指根据调节器控制信号产生推力或位移的装置,而调节机构是根据执行机构输出信号去改变能量或物料输送量的装置,而调节机构是根据执行机构输出信号支改变能量或物料输送量的装置,蕞常见的是调节阀。在生产现场,执行器直接控制工艺介质,若选型或使用不当,往往会给生产过程的自动控制带来困难。因此执行器的选择、使用和安装调试是个重要的问题。

执行器按其能源形式分为气动、电动和液动三大类,它们各有特点,适于不同的场合。随着近几年来科学技术的不断发展各类执行机构正逐步走向智能化的道路,而其中专门和气动执行器配套使用的智能阀门定位器和全电子电动执行器的出现更加速了执行机构智能化的发展,为执行器的应用开辟了新天地。

1 液动执行器

液动执行器推力蕞大,一般都是机电一体化的,但比较笨重,所以现在使用不多。但也因为其推力大的特点,在一些大型场所因无法取代而被采用,如三峡的船阀用的就是液动执行器。

2 气动执行器

气动执行器的执地机构和调节机构是统一的整体,其执行机构有薄膜式(见图1)和活塞式(见图2)两类。活塞式行程长,适用于要求有较大推力的场合,不但可以直接带动阀轩,而且可以和蜗轮蜗杆等配合使用;而薄膜式行程较小,只能直接带动阀杆。其执行器分为正作用和反作用两种形式,所谓正作用就是信号压力增大,推杆向下;反作用形式就是信号压力增大,推杆向上。这种执行机构的输出位移与输入气压信号成正比例关系,信号压力越大,推杆的位移量也越大。当压力与弹簧的反作用力平衡时,推杆稳定在某一位置,气动执行器又有角行程气动执行器和直行程气动执行器两种。随着气动执行器智能化的不断发展,智能阀门定位器成为其不可缺少的配套产品。智能阀门定位器内装高集成度的微控制器,采用电平衡(数字平衡)原理代替传统的力平衡原理,将电控命令转换成气动定位增量来实现阀位控制;利用数字式开、停、关的信号来驱动气动执行机构的动作;阀位反馈信号直接通过高精确度的位置传感器,实现电/气转换功能。智能阀门定位器具有提高输出力和动作速度、调节精确度(蕞小行程分辨率可达±0.05%)、克服阀杆摩擦力、实现正确定位等特点。正是因为这些配套产品的不断智能化,才使得气动执行器更加智能化。

由于气动执行机构有结构简单、输出推力大、动作平稳可靠、安全防爆等优点,在化工、炼油等对安全要求较高的生产过程中得到广泛的应用。

3 电动执行器

电动执行器的执行机构和调节机构是分开的两部分,其执行机构分角行程和直行程两种。电动执行器接受来自调节器的直流信号,并将其转换成相应的角位移或直行程位移去操纵阀门、挡板等调节机构,以实现自动调节。电动执行器组成见图3

电动执行机构安全防爆性能差,电机动作不够迅速,且在行程阻或阀杆被扎住时电机容易受损。尽管近年来电动执行机构在不断改进并有扩大应用的趋势,但从总体上看不及气动执行机构应用的普遍。  随着自动化、电子和计算机技术的发展,现在越来越多的电动执行机构已经向智能化发展。上海自动化仪表股份有限公司在引进国外技术的基础上设计的新产品,采用了双CPU、电子限力矩保护、电子行程限位、数字式位置发送器、相位自动鉴别、红外线遥控调试以及故障诊断、自动切换处理多种保护拖施等关键技术,提高了产品的稳定性、可靠性和精确度等级。它已通过防爆及射频干扰、静电放电、快速瞬变脉冲群等试验,基本误差小于±1.5%,回差为1%,外壳保护等级为IP65,使用环境温度为-25℃~70℃,这些指标均已达到国际先进水平。智能电动执行机构是一类新型终端控制仪表,它根据控制电信号直接操作改变调节阀阀杆的位移。由于人们对控制系统的精确度和动态特性提出了越来越高的要求,电动执行机构能够获得蕞快响应时间,实现控制也更为合理、方便、经济,因而正受到用户的欢迎。它还可免去选用气动执行机构必需配置良好气源设备和安装气路管线的麻烦。

随着科学技术的进步和发展,我们有理由相信,今后的执行器将会和其它仪表一样更加智能化。

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