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第六章 执行器 概述 在过程控制系统中，执行器接受控制器的指令信号，经执行机构将其转换成相应的角位移或直线位移，去操纵调节机构，改变被控对象进、出的能量或物料，以实现过程的自动控制。 目前，国内外所选用的执行器中，液动的很少。因此，本书只介绍电动和气动执行器。 执行器在自控系统中的作用 第一节 气动执行器 气动执行器(习惯称为气动调节阀)是用压缩空气为能源,结构简单、动作可靠、平稳、输出推动力大、维修方便、防火防爆、价格较低、广泛应用于化工、炼油生产。 气动执行机构接受气动控制器或阀门定位器输出的气压信号，并将其转换成相应的推杆直线位移，以推动调节阀动作。 1)、执行机构 执行器的推动装置。 2)、控制机构 直接作用于对象，并使对象的运动发生改变的装置。 执行机构的作用是根据输入控制信号的大小，产生相应的输出力F（输出力矩M）和位移（直线位移或角位移θ），输出力F（输出力矩M）用于克服调节机构中流动流体对阀芯产生的作用力（作用力矩），以及阀杆的摩擦力、阀杆阀芯重量以及压缩弹簧的预紧力等其他各种阻力；位移（或θ）用于带动调节机构阀芯动作。 执行机构有作用和反作用两种作用方式：输入信号增加，执行机构推杆向下运动，称为正作用；输入信号增加，执行机构推杆向上运动，称为反作用。 正作用式气动薄膜执行机构如图所示。它主要由膜片、压缩弹簧、推杆、膜盖、支架等组成。膜片为较深的盆形，采用丁脂橡胶作为涂层以增强涤纶织物的强度并保证密封性，工作温度一般为－40～85℃；压缩弹簧现采用多根组合形式，其数量为4根、6根或8根，这种组合形式可有效降低调节阀的高度。 当信号压力通入由上膜盖1和波纹膜片2组成的薄膜气室时，在膜片上产生一个推力，使推杆4向下移动并压缩弹簧6，当弹簧的反作用力与信号压力在膜片上产生的推力相平衡 时，推杆稳定在一个新的位置，推杆的位移即为执行机构的输出。 气动薄膜执行机构的行程规格有10、16、25、40、60、100mm等。薄膜有效面积有200、280、400、630、1000、1600cm2等六种规格。有效面积越大，执行机构的位移和推力也越大 作用：直接作用于对象，并使对象的运动（如流量）发生变化。 由于被控对象千差万别，控制机构的形式也各不相同，如控制阀、调压变压器、变速器、振动给料机等等。 化工系统中最常用的控制机构为各种形式的控制阀（调节阀）。 控制阀实质是一个局部阻力可以改变的节流元件。由于阀芯在阀体内移动，改变了阀芯与阀座之间的流通面积，即改变了阀的阻力系数，被控介质的流量也就相应地改变，从而达到控制工艺参数的目的。即： D41W通风蝶阀 小型气动三通O型球阀 气动切断球阀 手动切断球阀 5、正作用与反作用(如何保证系统是负反馈的） 三、控制阀的选择 1、结构与特性的选择 结构选择：依据工艺条件（温度、压力等）和介质的物理、化学性质（腐蚀性、黏度等）进行选择。 流量特性选择：依据工艺需要并结合整个管路系统的工况点（管路流量特性）选择。 2、气开式与气关式的选择 气开式与气关式的选择 依据气源断开的安全性结合执行机构形式选择。有压力信号时阀关、无压力信号时阀开的为气关式，反之为气开式。 3、阀门口径的选择 依据实际流量调节范围选择。 阀门定位器 电／气阀门定位器 特性 气动阀门定位器 第二节电动执行器 以电动机为核心动力源，将控制器输出的直流电信号直接转换成相应的角位移或直线行程的机构。 或者：电动执行器接受来自调节器的直流电流信号（0～10mA，DC或4～20mA，DC信号）,并将其转换成相应的角位移或直行程位移,去操纵阀门、挡板等调节机构，以实现自动调节。 电动执行机构的分类： 角行程电动执行机构：使输出轴产生0~90o角位移； 直线行程电动执行机构： 多转式电动执行机构 直行程用于操纵直行程调节机构，角行程式用于操纵转角式调节机构，两者都是以二相异步伺服电机为动力的位置伺服机构。 角行程式执行机构又可分为单转式和多转式。单转式输出的角位移一般小于3600，通常简称为角行程式执行机构；多转式输出的角位移超过3600，可达数圈，故称为多转式电动执行机构，它和闸阀等多转式调节阀配套使用。 电动执行器的结构原理 伺服放大器将输入信号Ii和反馈信号If相比较，得到差值信号ΔI（ΔI=∑Ii－If）。当差值信号ΔI＞0时，ΔI经伺服放大器功率放大后，驱动伺服电机正转，再经机械减速器减速后，使输出转角θ增大。输出轴转角位置经位置发送器转换成相应的反馈电流If ，反馈到伺服放大器的输入端使ΔI减小，直至ΔI=0时，伺服电机才停止转动，输出轴就稳定在与输入信号相对应的位置上。反之，当ΔI＜0时，伺服电机反转，输出轴转角θ减少，If也相应减小，直至使ΔI=0时，伺服电机才停止转动，输出轴稳定在