过程控制仪表课后答案第四章.doc

思考与练习题参考答案 第4章 执行器 （1）执行器在过程控制中起什么作用？常用的电动执行器与气动执行器有何特点？ 答： 执行器是过程控制系统中一个重要的组成部分，它的作用是接受来自控制器输出的控制信号，并转换成直线位移或角位移来改变调节阀的流通面积，以改变被控参数的流量，控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现对过程参数的自动控制，使生产过程满足预定的要求。 电动执行器能源取用方便，动作灵敏，信号传输速度快，适合于远距离的信号传送，便于和电子计算机配合使用。但电动执行器一般来说不适用于防火防爆的场合，而且结构复杂，价格贵。 气动执行器是以压缩空气作为动力能源的执行器，具有结构简单、动作可靠、性能稳定、输出力大、成本较低、安装维修方便和防火防爆等优点，在过程控制中获得最广泛的应用。但气动执行器有滞后大、不适于远传的缺点，为了克服此缺点，可采用电/气转换器或阀门定位器，使传送信号为电信号，现场操作为气动，这是电/气结合的一种形式，也是今后发展的方向。 （2）执行器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 答： 执行器由执行机构和调节机构（又称为调节阀）两个部分组成 执行机构是执行器的推动装置，它根据控制信号的大小，产生相应的推力，推动调节机构动作。调节机构是执行器的调节部分，在执行机构推力的作用下，调节机构产生一定的位移或转角，直接调节流体的流量。 （3）简述电动执行器的构成原理，伺服电机的转向和位置与输入信号有什么关系？ 答： 电动执行机构由伺服放大器和执行机构两部分组成。伺服放大器是由前置磁放大器、触发器，可控硅主回路及电源等部分组成。执行机构又包括两相伺服电动机、减速器和位置发送器。 伺服放大器综合输入信号和反馈信号，并将该结果信号加以放大，使之有足够大的功率来控制伺服电动机的转动。根据综合后结果信号的极性，放大器应输出相应极性的信号，以控制电动机的正、反运转 前置级磁放大器是一个增益很高的放大器，来自控制器的输入信号和位置反馈信号在磁放大器中进行比较，当两者不相等时，放大器把偏差信号进行放大，根据输入信号与反馈相减后偏差的正负，放大器输出电压，控制两个晶体管触发电路中一个工作，一个截止。使主回路的可控硅导通，两相伺服电动机接通电源而旋转，从而带动调节机构进行自动控制。可控硅在电路中起无触点开关作用。伺服放大器有两组开关电路，即触发器与主回路有两套，各自分别接受正偏差或负偏差的输入信号，以控制伺服电动机的正转或反转。与此同时，位置反馈信号随电动机转角的变化而变化，当位置反馈信号与输入信号相等时，前置放大器没有输出，伺服电机停转。 伺服电动机是执行器的动力装置，它将电功率变为机械功率以对调节机构作功。但由于伺服电机转速高，满足不了较低的调节速度的要求，输出力矩小带动不了调节机构，故必须经过减速器将高转速，小力矩转化为低转速大力矩的输出。 位置发送器的作用是输出一个与执行器输出轴位移成比例的电信号，一方面借电流来指示阀位，另一方面作为位置反馈信号至输入端，使执行器构成一个位置反馈系统。 来自控制器的电信号ID作为伺服放大器的输入信号，与位置反馈信号If进行比较，其差值（正或负）经放大后去控制两相伺服电动机正转或反转，再经减速器减速后，使输出产生位移，即改变调节阀的开度（或挡板的角位移。）与此同时，输出轴的位移又经位置发送器转换成电流信号If　，作为反馈信号，被返回到伺服放大器的输入端。当反馈信号If　与输入信号ID相等时，电动机停止转动，这时调节阀的开度就稳定在与控制器输出信号ID成比例的位置上。 伺服电机的转向和位置与输入信号的关系：如输入电信号增加，则输入信号与反馈信号的差值为正极性，伺服放大器控制电动机正转；相反，输入电流信号减小，则差值信号为负，伺服放大器控制电动机反转，即电动机可根据输入信号与反馈信号差值的极性产生正转或反转，以带动调节机构进行开大或关小阀门。 （4）伺服放大器是如何控制电机的正反转？ 答： 伺服放大器综合输入信号和反馈信号，并将该结果信号加以放大，使之有足够大的功率来控制伺服电动机的转动。根据综合后结果信号的极性，放大器应输出相应极性的信号，以控制电动机的正、反运转。 伺服放大器是由前置磁放大器、触发器，可控硅主回路及电源等部分组成。 前置级磁放大器是一个增益很高的放大器，来自控制器的输入信号和位置反馈信号在磁放大器中进行比较，当两者不相等时，放大器把偏差信号进行放大，根据输入信号与反馈相减后偏差的正负，放大器输出电压，控制两个晶体管触发电路中一个工作，一个截止。使主回路的可控硅导通，两相伺服电动机接通电源而旋转，从而带动调节机构进行自动控制。可控硅在电路中起无触点开关作用。伺服放大器有两组开关电路，即触发器与主回路有两套，各自分别接受正偏差或负偏差的输入信号，以控制伺服电动机的正转或反转。与此同时