执行器

  执行器
　　执行器是在工业生产过程自动控制系统中，以调节仪表或其他控制装置的信号为输入信号，按一定调节规律调节被控对象输入量的装置。它是一种工业自动化仪表，如调节阀、挡板和电磁阀等均属此类
　　1 组成
　　执行器通常由执行机构、调节机构和附件3部分组成。
　　附件包括放大器、阀门定位器、位置发信器和速度发信器等，可根据不同要求选用。有时不用附件，仅由执行机构和调节机构两部分组成，如气动薄膜调节阀就不带阀门定位器
　　2分类
　　（final controlling element）是自动化技术工具中接收控制信息并对受控对象施加控制作用的装置。也是控制系统正向通路中直接改变操纵变量的仪表，由执行机构和调节机构组成。按所用驱动能源分为气动、电动和液压3类。
　　按工作能源不同分可分为电动、气动、液动、电气复合和电液复合式。
　　按控制功能不同分 可分为位置控制式（如阀门开度控制）、速度控制式（如泵的转速控制）和电功率控制式（如电炉加热功率控制）。
　　按输入信号不同分可分为模拟量式和数字量式。
　　3 执行机构
　　薄膜执行机构是气动执行机构的一种结构形式，输出推力zui大达20万牛顿，zui大位移为100毫米。
　　活塞式执行机构输出推力zui大达14万牛顿，zui大位移为600毫米。
　　气动执行机构结构较简单，防爆性能好。
　　电动执行机构由电动机驱动经减速器输出角位移，用来推动蝶阀、球阀，以调节被控对象中流量或推动调压器实现加热功率控制。电动执行机构也可制成直线位移输出的形式。
　　电液执行机构（图5）是能接受电信号控制的液动执行机构。输入信号通过直线力电机驱动伺服阀，使压力油经伺服阀进入油缸的某一端，在活塞上产生推力。然后此力经活塞杆推动调节机构。活塞的位移同时通过凸轮和弹簧，在伺服阀的活塞杆上产生反馈力，与力电机产生的信号力相平衡。因此，执行机构输出位移与输入信号成正比，输出力可达22万牛顿，位移可达200毫米。
　　液动执行机构需要有就地高压油源，在分散使用时每台执行机构都要有油源装置。
　　执行机构的动作方向决定于偏差的极性，而且总是朝着减小偏差的方向动作，直至偏差为零，执行机构才停止动作，因此执行机构输出位移与输入信号大小成正比。当采用步进电机驱动时，可直接接受调节器输出数字信号。调节器与电动之间信号传输迅速、传输距离长。出现停电故障时，执行机构输出位移保持原位不动
　　4工作原理
　　常见的气动薄膜调节阀，来自调节器的气压信号进入膜室后转换成推力，通过推杆推动阀门，调节被控对象中的流量。
　　是带阀门定位器的气动薄膜调节阀工作原理图。气压信号p1进入波纹管后，经杠杆使挡板与喷嘴靠近，因此喷嘴背压p2增大，并经气动功率放大器放大后送入执行机构的膜室推动阀门。同时，执行机构的位移通过凸轮和弹簧在杠杆上产生反馈力，此力与波纹管产生的信号力相平衡，因此执行机构输出位移与输入信号成正比。
　　图3为电动的原理框图。来自调节器的输入信号与执行机构位置反馈信号相比较。当存在偏差时放大器就有电压输出到电动执行机构
　　5 部件结构原理
　　的主要附件有放大器、发信器和阀门。
　　① 放大器 电动放大器将小信号（通常是0～10毫安或4～20毫安直流电流）放大后驱动电动机或控制电炉加热功率。气动放大器通常是将帕斯卡气压信号放大。它的基本结构（图2）由波纹管、喷嘴和挡板组成。改变喷嘴与挡板之间的距离，输出信号p2也随之变化，且p2大于p1，可达到气压放大的目的。气动功率放大器是放大器的一种形式，它有足够的功率输出，用以直接推动执行机构。
　　② 发信器 发信器有位置发信器、速度发信器和转速发信器等。它将执行机构的输出转换成相应的电信号或气信号，作为各类的反馈信号。
　　③ 阀门 在执行机构推动下改变阀瓣与阀座之间通流面积，从而调节流体流量。阀门结构形式有直通单座阀（图1）、直通双座阀、三通阀、角形阀、偏心旋转阀、蝶阀、球阀、隔膜阀和闸阀等。阀门的主要特征用阀门开度与流量之间关系来表示，称流量特性。在使用中可根据控制系统要求、流体性质和存在的主要干扰因素等来选择阀门结构形式和流量特性。
　　：汪成芳
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