過(guò)程控制儀表第6章執(zhí)行器(編輯修改稿)
2025-02-14 22:00 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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。 在負(fù)荷變化較大的場(chǎng)合，宜選用對(duì)數(shù)調(diào)節(jié)閥，因?yàn)閷?duì)數(shù)調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)可隨閥芯位移的變化而變化，但它的相對(duì)流量變化率則是不變的，所以能適應(yīng)負(fù)荷變化大的情況；此外，當(dāng)調(diào)節(jié)閥經(jīng)常工作在小開(kāi)度時(shí)，則宜選用對(duì)數(shù)調(diào)節(jié)閥。因?yàn)橹本€調(diào)節(jié)閥工作在小開(kāi)度時(shí)，其相對(duì)流量的變化率很大，不宜進(jìn)行微調(diào)。 4） . 調(diào)節(jié)閥口徑的選擇 為保證工藝的正常進(jìn)行，必須合理選擇調(diào)節(jié)閥的尺寸。如果調(diào)節(jié)閥的口徑選得太大，使閥門(mén)經(jīng)常工作在小開(kāi)度位置，造成調(diào)節(jié)質(zhì)量不好。如果口徑選得太小，閥門(mén)完全打開(kāi)也不能滿足最大流量的需要，就難以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。 調(diào)節(jié)閥的口徑?jīng)Q定了調(diào)節(jié)閥的流通能力 。 調(diào)節(jié)閥的流通能力用流量系數(shù) C值表示 。 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。確定調(diào)節(jié)閥尺寸的主要依據(jù)是 流通能力，它定義為調(diào)節(jié)閥全開(kāi)、閥前后壓差為、流體重度為 1g/cm3時(shí)，每小時(shí)通過(guò)閥門(mén)的流體流量（ m3或 kg）。 當(dāng)流體為不可壓縮時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)閥的體積流量為 : 0 1 22 ()Vgq A p pr???α 為流量系數(shù)，它取決于調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形狀和流體流動(dòng)狀況，可從有關(guān)手冊(cè)查閱或由實(shí)驗(yàn)確定； A0為調(diào)節(jié)閥接管截面積； g為重力加速度； r為流體重度。 依據(jù)流通能力的定義，則有 gAC 20??流通能力 C與調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這就是確定調(diào)節(jié)閥尺寸的理論依據(jù)。 可得流通能力與流體重度、閥前后壓差和介質(zhì)流量三者的定量關(guān)系，即 ( 1 )V rCq p? ?maxqp?maxCmaxC調(diào)節(jié)閥尺寸的確定過(guò)程為： 根據(jù)通過(guò)調(diào)節(jié)閥的最大流量 ，流體重度 r以及調(diào)節(jié)閥 的前后壓差 ，先由式（ 1）求得最大的流通能力 然后選取大于 即可依據(jù)下表確定出 Dg和 dg的大小。 的最低級(jí)別的 C值， 公稱直徑 Dg(mm) 20 25 32 40 50 65 閥門(mén)直徑 dg(mm) 2 4 5 6 7 8 10 12 15 20 25 32 40 50 65 流通能力 C 單座閥 8 12 20 32 56 雙座閥 10 16 25 40 63 公稱直徑 Dg(mm) 80 100 125 150 200 250 300 閥門(mén)直徑 dg(mm) 80 100 125 150 200 250 303 流通能力 C 單座閥 80 120 200 280 450 雙座閥 100 160 250 400 630 1000 1600 表 32 調(diào)節(jié)閥流通能力 C與其尺寸的關(guān)系 167。 電動(dòng)執(zhí)行器 它也是由執(zhí)行機(jī)構(gòu) (DZA)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成。其中調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和氣動(dòng)執(zhí)行器是通用的，不同的只是電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它用電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推力啟閉調(diào)節(jié)閥。 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)用控制電機(jī)作動(dòng)力裝置。輸出形式有： 角行程：電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)減速器后輸出。 直行程：電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)減速器減速并轉(zhuǎn)換為直線位移輸出。 多轉(zhuǎn)式：轉(zhuǎn)角輸出，功率比較大，主要用來(lái)控制閘閥、截止閥等多轉(zhuǎn)式閥門(mén)。 這幾種執(zhí)行機(jī)構(gòu)在電氣原理上基本相同，只是減速器不一樣。 相對(duì)氣動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行器而言，電動(dòng)執(zhí)行器主要有 3點(diǎn)優(yōu)勢(shì)： (1)無(wú)需特殊的氣源和空氣凈化等裝置。即使電源失電時(shí)，也能保持原執(zhí)行位置； (2)可遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)，電纜敷設(shè)比氣管和液體管道敷設(shè)方便得多，且便于線路檢查； (3)與計(jì)算機(jī)連接方便簡(jiǎn)潔，更適應(yīng)采用電子信息新技術(shù)。 1. 電動(dòng)執(zhí)行器的組成 輸入信號(hào)與位置反饋信號(hào)進(jìn)行比較 ， 將差值放大 。 驅(qū)動(dòng) 電機(jī) 經(jīng)減速輸出，帶動(dòng)閥門(mén) 直到位置發(fā)送器檢測(cè)到的位置信號(hào)與輸入信號(hào)相等時(shí) ， 放大器輸出為零 。 電動(dòng)執(zhí)行器原理方框圖 1） 伺服放大器 它由前置磁放大器，觸發(fā)器 Ⅰ 和 Ⅱ 以及晶體管主回路等組成。其框圖如圖所示。 2）兩相伺服電動(dòng)機(jī)：是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力部分，它具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大和啟動(dòng)電流較小的特點(diǎn)； 3）位置發(fā)送器：是差動(dòng)變壓器位移傳感器，以產(chǎn)生反饋信號(hào)和位置信號(hào)； 4）減速器：由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很高，輸出軸全行程時(shí)間需 25s， 輸出軸速度 ， 因此電動(dòng)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(dòng)操作，與調(diào)節(jié)器配合完成自動(dòng) ?手動(dòng)，也可以在控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障或系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)用它進(jìn)行手動(dòng)遙控。 分為兩類(lèi)： Q型操作器和 D型操作器（ Q型與氣動(dòng)執(zhí)行器配合使用， D型與電動(dòng)執(zhí)行器配合使用）。 Q型操作器在控制系統(tǒng)中的位置如圖所示。來(lái)自調(diào)節(jié)器的信號(hào) 4~20mA， 經(jīng) Q型操作器輸送到電 /氣轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成氣壓信號(hào) 20~100Kpa， 控制氣動(dòng)執(zhí)行器。 Q型操作器原理框圖如圖所示。它由可調(diào)恒流源和自動(dòng) ?手動(dòng)切換開(kāi)關(guān)組成。 處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，來(lái)自調(diào)節(jié)器的 4~20mA的信號(hào)輸入經(jīng) mA表，再輸出到電 /氣轉(zhuǎn)換器，或電動(dòng)執(zhí)行器的輸入阻抗。 處于手動(dòng)時(shí)： ① 由操作器的可調(diào)恒流源向 RL提供手動(dòng)操作電流，其大小可由手動(dòng)操作電位器調(diào)節(jié)，并由另一只電流表顯示； ② 跟蹤電壓輸出，向調(diào)節(jié)器中的積分電容兩端提供直流跟蹤電壓，當(dāng)調(diào)節(jié)器積分電容兩端接收到跟蹤電壓后，調(diào)節(jié)器輸出電流就跟隨電壓作相應(yīng)改變，為手動(dòng) →自動(dòng)無(wú)擾切換作準(zhǔn)備。 ③跟蹤觸點(diǎn)接線端子，其作用是當(dāng)操作器處于手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，短接 PID調(diào)節(jié)器的微分電阻 RD。 手動(dòng) →自動(dòng)，只要將調(diào)節(jié)器偏差值調(diào)節(jié)為 0，即能進(jìn)行切換（因?yàn)橛懈欕妷狠敵觯? 自動(dòng) →手動(dòng)，先調(diào)手操作器，使手操作器輸出電流與調(diào)節(jié)器輸出電流相等，即能進(jìn)行抗擾切換。 電 /氣轉(zhuǎn)換器 將 4～ 20mA的電流信號(hào) 轉(zhuǎn)換成 20～ 100KPa的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào) 。 為了使氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥能夠接收電動(dòng)調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，必須把標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。 電 /氣轉(zhuǎn)換器作用： I ↑ ? 吸力 Fi↑ ? 杠桿偏轉(zhuǎn) ? 擋板與噴嘴間隙 ↓ ? 背壓 ↑ ? 放大器輸入 ↑ ? 輸出壓力 P ↑ ? 杠桿的反饋力 Ff ↑ ? 杠桿平衡 ? P∝ I 工作原理 負(fù)反饋 磁鐵 調(diào)零 Fi Ff 背壓 閥門(mén)定位器 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥中 ， 閥桿的位移是由薄膜上氣壓推力與彈簧反作用力平衡確定的 。 為了防止閥桿處的泄漏要壓緊填料 ， 使閥桿摩擦力增大 ， 且個(gè)體差異較大 ，這會(huì)影響輸入信號(hào) P的執(zhí)行精度 。 解決措施 在調(diào)節(jié)閥上加裝閥門(mén)定位器 ， 引入
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