執行器的(de)分類與發展
執行器(qì)在自(zì)動控製係統中的作(zuò)用相當於人的四肢(zhī),它接受調節器的控製信號,改變操縱變量,使生產過程按預定要求正常執行。執行器由執行(háng)機構和調節機構組成。執行機(jī)構是指根據調節器控製信號產生推力或(huò)位移的裝置,而調節機(jī)構是根據執行機構輸出信號去改變能量或物料輸送量的裝置,而調節(jiē)機構是根據執行機(jī)構輸出信號支改變(biàn)能量或物(wù)料輸送量的裝(zhuāng)置,*常見的是調節閥。在生產現(xiàn)場,執行器直接控製工藝介質,若(ruò)選型或使(shǐ)用不當,往往會給生產(chǎn)過程的自動控製(zhì)帶來困難。因此執行器的選擇、使用和(hé)安裝調試是個重要的問題(tí)。
執行器(qì)按其能源形式分為氣動、電動和液動三大類,它們各有特點,適於不(bú)同的(de)場合。隨(suí)著(zhe)近幾年來科學技術的不斷(duàn)發展(zhǎn)各類(lèi)執行機構正逐(zhú)步走向智能化的道(dào)路,而其中專門和氣動執行器配套使用的智能閥門定位器和全電子電動執行器(qì)的(de)出現更(gèng)加速了執行機構智能化的發展,為執行器的應用開辟了新天地。
1 液(yè)動執行器
液動執行器推(tuī)力*大,一(yī)般都是機電一(yī)體化的,但比較笨重,所以現在使用不多。但也因(yīn)為其推力大的特點,在一些(xiē)大型場所因無法取代(dài)而被采(cǎi)用,如三峽的船閥用的就是液動執行器。
2 氣動執行器
氣動執(zhí)行器(qì)的執(zhí)地機構(gòu)和(hé)調節機構是統一的整體,其執行(háng)機構有薄膜式(見圖1)和活塞式(見圖2)兩類。活塞式行程長,適用於要求有較(jiào)大推力(lì)的場合,不但可以直接(jiē)帶動(dòng)閥軒,而且可以和蝸輪蝸杆(gǎn)等配合使用;而薄膜式行程較小,隻能直接帶動閥杆(gǎn)。其執行器分為(wéi)正作用和反作用兩種形式,所謂正作用就是信號(hào)壓力增大,推杆向(xiàng)下;反作用形式就是(shì)信(xìn)號壓力增大,推杆(gǎn)向上。這(zhè)種執行機構的輸出位移(yí)與輸入氣壓信號成正比例關係,信號壓(yā)力越大,推杆(gǎn)的位移量也越大。當壓力與彈(dàn)簧的反(fǎn)作用(yòng)力平衡時,推杆穩定在某一位置,氣動執行器又有角行程氣動執(zhí)行器和直行程氣動執行器兩種。隨著氣動執行器智能(néng)化的不斷發展,智能閥門定位(wèi)器(qì)成為其不可缺少的配(pèi)套產品。智能閥(fá)門定位器內裝高集成度的微控製器,采用電平衡(數字平衡)原理代替傳統的力平衡原理,將電(diàn)控命令轉換成氣動定位(wèi)增量來實現(xiàn)閥位控製;利用數字(zì)式開、停、關的信號來驅動氣動執行機構的動作;閥位反饋信號直接通過高**度的位置(zhì)傳感器,實現電/氣轉換功能。智能(néng)閥門定位器具有提高輸出(chū)力和動作速度、調節**度(dù)(*小行程分辨率(lǜ)可達±0.05%)、克服閥杆摩擦力、實現正確定位等特點(diǎn)。正是因為這些配套產品(pǐn)的不斷智能化,才使得氣動執行器更加智能化。
由於氣動執(zhí)行機構(gòu)有結(jié)構簡單、輸出推力大、動作平穩可靠、**防爆等優點,在化工、煉油(yóu)等對**要求較(jiào)高的生產過(guò)程中得(dé)到廣泛的應(yīng)用。
3 電動執行器
電動執行器的執(zhí)行機構和調節機構是分開的兩部分,其執行(háng)機構分角行(háng)程和直行程兩種。電動執行器接受來自調節(jiē)器的直流信號,並將其轉換成相應的角位移或直行程(chéng)位移去操縱閥門、擋板等調節機構,以(yǐ)實現自(zì)動調節。電動執行器組成見圖3。
電動執(zhí)行機構**防爆性能差,電機動作不夠迅速,且在行(háng)程阻或閥杆被紮住時電機(jī)容易受損。盡管近年來電動(dòng)執行機(jī)構在不斷改(gǎi)進並有擴大應用的趨勢(shì),但從總體上看不及氣動執行機構應用的(de)普(pǔ)遍。 隨著自動化、電子(zǐ)和計算機技術的發(fā)展,現在(zài)越來越多的電動執行機構已(yǐ)經向智能化發展。上海自動化儀表股份有限公司在引進國外技術的基礎上設計的新產品,采(cǎi)用了雙CPU、電子限力矩保護、電子行程(chéng)限位、數字式(shì)位置(zhì)發送(sòng)器、相位(wèi)自動鑒(jiàn)別、紅外(wài)線遙控調試以及故障診斷、自動切換處理多種保護拖施等關鍵(jiàn)技術(shù),提高(gāo)了產品的穩(wěn)定性、可靠性和**度等級。它已(yǐ)通過防(fáng)爆(bào)及射頻幹擾、靜電放電(diàn)、快速瞬變脈衝群(qún)等試驗,基本(běn)誤差小於±1.5%,回差(chà)為1%,外殼保護等級為IP65,使用環境溫度為-25℃~70℃,這些指標均已達到******。智能電動執行機構是一類新型終端控製(zhì)儀表,它根(gēn)據控(kòng)製電信號直接操作改變調節閥閥(fá)杆的位移。由於(yú)人們對(duì)控製係統的**度和(hé)動態特性提(tí)出了越來越高(gāo)的要(yào)求,電動執(zhí)行機構能夠獲得*快響應時間,實現控製也更為合(hé)理、方便、經濟,因而正受到用戶的歡迎(yíng)。它(tā)還可免去選用(yòng)氣動執行機構必需配置良好氣源設備和安裝氣(qì)路管線的麻煩。
隨(suí)著科學技術的進步和發展,我們有理由相信,今後的(de)執行器將會和其它儀表一樣更加智能化。