控制仪表及装置第三章资料.ppt

输入信号 气体压力：0.02~0.1MPa 输出 连杆位移 — 行程，规格有： 10，16，25，40，60，100mm 气动薄膜式执行结构 有正作用(信号压力增加时推杆向下动作，ZMA)和反作用(信号压力增加时推杆向上动作，ZMB)两种型式。 结构 结构见右图。 当信号压力通过上膜盖1和波纹膜片2组成的气室时，在膜片上产生推力,使推杆5下移并压缩弹簧 6。当弹簧力与膜片推力相平衡时，推杆稳定在相应的位置上。 膜片的有效面积有： 200、280、400、630、1000、1600cm2等。 静态特性 在平衡状态时，气动薄膜式执行机构的力平衡方程式可表示如下： 式中： P1 Cs Ae L = L —推杆位移； Ae — 膜片有效面积； P1 — 输入压力； Cs — 弹簧刚度。 输入输出特性见右图。存在非线性偏差和正反行程偏差。 动态特性 在动态情况下，输入信号管线存在阻力，管线和薄膜气室近似作为气容，故执行机构可看成一个阻容环节，薄膜气室压力P1与控制器输出压力P0关系为： RCS+1 1 = = P1 P0 TS+1 1 式中 R、C分别为气阻、气容，T为时间常数。 可得控制器输出压力P0与推杆位移L之间的关系为： (TS+1)Cs Ae = = L P0 TS+1 K 式中 T为执行机构的放大系数。 三、阀门定位器 阀门定位器与气动控制阀配套使用，它接受控制器的输出信号，成比例地输出压力至执行机构，推杆移动后的位移量反馈至定位器，构成一闭环系统。 定位器 控制器 P0 气源 位置 反馈 P1 阀门定位器示意图 阀门定位器可增加执行器输出功率，减小信号传递滞后，加快阀杆位移速度，提高线性度，克服阀杆摩擦力，保证正确定位。 电气阀门定位器 具有电 / 气转换器和阀门定位器的双重作用， 它接受电动控制器输出的4?20电流信号，成比例地输出20?100kPa(或40?200kPa)气动信号至执行机构。 组成 转换组件：永久磁钢、线圈、杠杆、喷嘴、挡板及调零装置等。 气路组件：气动放大器、气阻、压力表、手 - 自动切换阀。 反馈组件：反馈弹簧、反馈拉杆、反馈压板等。 接线盒组件：接线盒、端子板及电缆引线等。 工作原理 见下图 应用场合 推力大，可用于高差压、大口径、高压、高温、低温及介质中含有固体悬浮物或粘性流体的场合。 动作速度快，可用于控制器与执行机构距离较远的场合。 可用于需分程控制的场合，两台定位器由一个控制器操纵，每台定位器的工作由分程点决定。 可改善控制阀的流量特性，通过改变反馈凸轮的几何形状，使定位器的输出特性发生变化，从而达到修正流量特性的目的。 四、调节机构 又称控制阀(或调节阀)，是一个局部阻力可变的节流元件。阀芯移动改变了阀芯 与阀座间的流通面积，即改变 了阀的阻力系数，使被控介质 流量相应改变。 （一）控制阀结构 由上阀盖、下阀盖、阀体、阀座、阀芯、阀杆、填料和压板等构成。为适应多种使用要求，阀芯和阀体有不同的结构，使用的材料也各不相同。 阀的结构型式 直通单座阀 直通双座阀 角形阀 三通阀 蝶阀 套筒阀 偏心旋转阀 高压阀 阀芯型式 有直行程阀芯和角行程阀芯两类。直行程阀芯又分为：平板型、柱塞型、窗口型和多级阀芯。各种阀芯的型式见下图。 * * 控制仪表及装置 第三章 运算器和执行器 第一节 运算器 一、乘除器 二、开方器 第二节 执行器 一、电动执行机构 二、气动执行机构 三、阀门定位器 四、调节机构 五、执行器的选型 运算器接受来自变送器或转换器的统一标准信号，可对一个或几个输入信号进行加、减、乘、除、开方、平方等多种运算，以实现各种算法，满足自动检测和控制系统的要求。 本章介绍两种典型的运算器： 乘除器和开方器 第一节 运算器 （一）概述 一、乘除器 可对两个或三个1～5V的直流电压信号进行四种运算, 结果以1～5V 直流电压或4～20mA 直流电流输出。乘除运算关系式为： U0 = N (Ui1–1)(Ui2 + K2) Ui3 + K3 + 1 式中： Ui1、Ui2、Ui3 — 乘除器的输入信号； U0 — 乘除器的输出信号； N — 运算系数； K2、 K3 — 可调偏置电压。 另可实现乘后开方、乘法和除法三种运算。 对于单向矩形脉冲（图3-1）， 其直流分量为： 矩形脉冲周期 矩形脉冲幅值 矩形脉冲宽度 直流分量 Um T t 0 tp U 图3-1 单向矩形脉冲 乘法运算的实现方法 滤波取直流分量，完成乘法运算 控制矩形脉冲的宽