過程控制儀表第6章執(zhí)行器-全文預(yù)覽
【正文】 上位機(jī)或控制系統(tǒng)之間可通過現(xiàn)場總線按規(guī)定的通信協(xié)議進(jìn)行雙向數(shù)字通信，并構(gòu)成所需要的控制系統(tǒng)，這是智能執(zhí)行器與常規(guī)電動執(zhí)行器的重要區(qū)別之一。主要功能如下： 1．控制及執(zhí)行功能 2．補(bǔ)償及校正功能 3．通信功能 4．診斷功能 5．保護(hù)功能 智能電動執(zhí)行機(jī)構(gòu) 與常規(guī)電動執(zhí)行器相比 ,智能電動執(zhí)行器有如下特點(diǎn)： 1） 具有智能化和高精度的控制功能 。 使閥桿能按輸入信號精確地確定自己的開度 。 為了使氣動調(diào)節(jié)閥能夠接收電動調(diào)節(jié)器的輸出信號，必須把標(biāo)準(zhǔn)電流信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號。 ③跟蹤觸點(diǎn)接線端子，其作用是當(dāng)操作器處于手動狀態(tài)時，短接 PID調(diào)節(jié)器的微分電阻 RD。 Q型操作器原理框圖如圖所示。 2）兩相伺服電動機(jī)：是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動力部分，它具有啟動轉(zhuǎn)矩大和啟動電流較小的特點(diǎn)； 3）位置發(fā)送器：是差動變壓器位移傳感器，以產(chǎn)生反饋信號和位置信號； 4）減速器：由于電動機(jī)轉(zhuǎn)速很高，輸出軸全行程時間需 25s， 輸出軸速度 ， 因此電動機(jī)主輸出軸間要有減速器，減速比為 1000~1500 2. 手操作器 它主要實(shí)現(xiàn)手動操作，與調(diào)節(jié)器配合完成自動 ?手動，也可以在控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障或系統(tǒng)投運(yùn)時用它進(jìn)行手動遙控。 1. 電動執(zhí)行器的組成 輸入信號與位置反饋信號進(jìn)行比較 ， 將差值放大 。 多轉(zhuǎn)式：轉(zhuǎn)角輸出，功率比較大，主要用來控制閘閥、截止閥等多轉(zhuǎn)式閥門。其中調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和氣動執(zhí)行器是通用的，不同的只是電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它用電動機(jī)產(chǎn)生推力啟閉調(diào)節(jié)閥。這就是確定調(diào)節(jié)閥尺寸的理論依據(jù)。 通常用公稱直徑 Dg和閥座直徑 dg表示，它們的確定是合理應(yīng)用執(zhí)行器的前提條件。如果調(diào)節(jié)閥的口徑選得太大，使閥門經(jīng)常工作在小開度位置，造成調(diào)節(jié)質(zhì)量不好。 配管狀況 S= S= 工作特性 直線 等百分比 直線 等百分比 理想特性 直線 等百分比 等百分比 等百分比 3）依據(jù)負(fù)荷變化情況選擇。 一個過程控制系統(tǒng)，在負(fù)荷變動的情況下，要使系統(tǒng)保持期望的控制品質(zhì)，則必須要求 系統(tǒng)總的放大系數(shù)在整個操作范圍內(nèi)保持不變。 并聯(lián)管道時調(diào)節(jié)閥工作流量特性 a)直線閥 b)對數(shù)閥 （ 3） 流量特性的選擇 調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇有理論分析法和經(jīng)驗(yàn)法 。 ? 串聯(lián)管道會使調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)減小 ， 調(diào)節(jié)能力降低 ， s值低于 ， 調(diào)節(jié)閥能力基本喪失 。 s = △ PVmin / △ P ? 流量特性畸變： 以 qmax表示串聯(lián)管道阻力為零時 (s=1)， 閥全開時達(dá)到的最大流量 。 管道對流體的阻力隨流量而變化 ， 閥前后壓差也是變化的 ， 這時流量特性會發(fā)生畸變 。 VKqqKlldqqd???????????????????m a x1m a xm a x1m a x1m a xln Cl lKq q ?????????????1m axm a xllRqq積分 ? 等百分比閥在各流量點(diǎn)的放大系數(shù)不同 ， 但對流量的控制力卻是相同的 。因此線性調(diào)節(jié)閥工作在小開度或大開度時，其控制性能均較差，不宜用于負(fù)荷變化大的過程。 其中 qmin不是指閥門全關(guān)時的泄漏量，而是閥門能平穩(wěn)控制的最小流量，約為最大流量的 2~4%, 一般閥門的可調(diào)比 R=30。 它取決于閥芯的形狀 。 m a x()qlfqL?q/qmax — 相對流量 l/L — 相對開度 相對流量 q/qmax 是控制閥某一開度流量 q與全開時流量 qmax之比； 相對開度 l/L 是控制閥某一開度行程 l與全開行程 L之比 。反之，無壓力信號時閥全閉，隨著信號增大，閥門逐漸開大的稱為 氣開式 。 1）．調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)的選擇 通常根據(jù)工藝條件，如使用溫度、壓力，介質(zhì)的物理、化學(xué)特性（如腐蝕性、粘度等），對流量的控制要求等，來選擇調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式。 ? 適用于大口徑 、 大流量 、 低壓差的場合 ，也可以用于含少量纖維或懸浮顆粒狀介質(zhì)的控制 。 （ 5） 隔膜控制閥 采用耐腐蝕材料作隔膜，將閥芯與流體隔開。 ? 適用于現(xiàn)場管道要求直角連接，介質(zhì)為高粘度、高壓差和含有少量懸浮物和固體顆粒狀的場合。 正裝閥 閥芯下移時，閥芯與閥座間的流通截面積增大 反裝閥 閥芯下移時，閥芯與閥座間的流通截面積減小 （ 2） 直通雙座閥 閥體內(nèi)有兩個閥芯和閥座。 （ 1） 直通單座閥 ? 流體對閥芯的不平衡作用力大 。阻力系數(shù)主要與流通面積（閥門開度）有關(guān)，也與流體的性質(zhì)和流動狀態(tài)有關(guān)。是一個局部阻力可以改變的節(jié)流元件。 以薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)為例，如圖所示。 1. 氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)按調(diào)節(jié)器輸出的控制信號 ， 驅(qū)動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動作 。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，推力小，價(jià)格貴。 3. 按執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的工作能源分為三類：氣動執(zhí)行器，電動執(zhí)行器，液壓執(zhí)行器 1）氣動執(zhí)行器是以壓縮空氣為能源的執(zhí)行器。 1. 執(zhí)行器的作用：在自動控制系統(tǒng)中，接受調(diào)節(jié)器的控制信號，自動地改變操作變量，達(dá)到對被控參數(shù)（如溫度壓力液位等）進(jìn)行調(diào)節(jié)的目的。第六章 執(zhí)行器 167。 其中自動調(diào)節(jié)閥門是最常見的執(zhí)行器 ， 種類繁多 。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是產(chǎn)生推力或位移的部分，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是指直接改變能量或物料輸送量的裝置，通常稱為調(diào)節(jié)閥或閥門。 2）電動執(zhí)行器是以電為能源的執(zhí)行器：主要特點(diǎn)是： ① 能源取用方便， ② 便于集中控制， ③停電時執(zhí)行器保持原位不動，不影響設(shè)備安全，④ 靈敏度和精度高， ⑤ 和電動控制儀表配合方便。主要包括：氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) (閥）兩個組成部分。 活塞式 是以汽缸內(nèi)的活塞輸出推力，由于汽缸允許壓力較高，可以獲得較大的推力，容易制成長行程的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。主要包括：推桿，閥體，閥芯，閥座等。對于不可壓縮的流體，由能量守恒原理可以推導(dǎo)出調(diào)節(jié)閥的流量方程式為： 當(dāng) A一定，（ p1－ p2） 不變時，流量僅隨阻力系數(shù) ζ變化。（開度 ↑→ ζ ↓→ Q ↑） 根據(jù)不同的使用要求，調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式有多種多樣，如：直通單座閥，直通雙座閥，角型閥，高壓閥，蝶閥，球閥，隔離閥，三通閥等。 閥門中的柱式閥芯可以正裝 ， 也可以反裝 。 （ 3） 角形控制閥 兩個接管呈直角形 ， 一般為底進(jìn)側(cè)出 ， 這種閥的流路簡單 、 對流體的阻力較小 。適用于配比控制與旁路控制。 ? 耐腐蝕能力強(qiáng) ， 適用于強(qiáng)酸 、 強(qiáng)堿 、 強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的控制 ， 也能用于高粘度及懸浮顆粒狀介質(zhì)的控制 。 3. 調(diào)
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