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電裝(執行器)
分類: 執行器(電裝)  發布時間: 2016-07-12 21:55 
常州電站輔機總廠山西總代理 執行器(final controlling element)是自動化技術工具中接收控制信息并對受控對象施加控制作用的裝置。執行器也是控制系統正向通路中直接改變操縱變量的儀表,由執行機構和調節機構組成. 基本構成 類型 在過程控制系統中,執行器由執行機構和調節機構兩部分組成。調節機構通過執行元件直接改變生產過程的參數,使生產過程滿足預定的要求。執行機構則接受來自控制器的控制信息把它轉換為驅動調節機構的輸出(如角位移或直線位移輸出)。它也采用適當的執行元件,但要求與調節機構不同。執行器直接安裝在生產現場,有時工作條件嚴苛。能否保持正常工作直接影響自動調節系統的安全性和可靠性。 結構 自動化技術工具中接受控制信息并對受控對象施加控制作用的裝置。執行器按所用驅動能源分為氣動、電動和液壓執行器3類。

電裝(執行器)
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分類
(1)執行器按所用驅動能源分為氣動、電動和液壓執行器三種。
(2)按輸出位移的形式,執行器有轉角型和直線型兩種。
(3)按動作規律,執行器可分為開關型、積分型和比例型三類。
(4)按輸入控制信號,執行器分為可以輸入空氣壓力信號、直流電流信號、電接點通斷信號、脈沖信號等幾類。
 

執行器工作原理

在齒輪級,發動機的轉速可通過兩套齒輪傳送到輸出桿上。主減速器由行星齒輪完成,副減速器由蝸輪實現,它被一套繃緊的彈簧固定在中心位置。在發生過載的情況下,也就是輸出桿超過了彈簧的設定轉矩時,中央蝸輪會發生軸向位移,對開關及信號裝置進行微調,為系統提供保護。 受由外部變化控制桿操縱的耦合的作用,輸出桿在發動機工作時與蝸輪耦合,在手動操作時與手輪耦合。當發動機不工作時,可以很容易地斷掉電機驅動,并且只需壓一下控制桿即可連上手輪。由于電機驅動優先于手動操作,因此當發動機再次啟動時,會自動發生反向動作。這樣就可以避免當發動機運轉時還開啟手輪,有利于保護系統。
由于手輪直接與輸出桿耦合,因此可以保證在內部齒輪失靈或損壞時閥門的正常手動操作。
安裝在齒輪上的開關與信號裝置是一個密封外殼,保護其內部的元件實現以下功能:
l 本地或遠程顯示閥門位置
l 執行器/閥門的過載保護
l 限定閥門行程范圍
l 電氣接口
執行器在不同型號閥門上的安裝是通過輸出桿來完成的,它可適用于現有的多種閥桿組態。
 
雙作用
雙作用執行機構的選用以DA系列氣動執行機構為例。齒輪條式執行機構的輸出力矩是活塞壓力(氣源壓力所供)乘上節圓半徑(力臂)所得。且磨擦阻力小效率高。順時針旋轉和逆時針旋轉時輸出力矩都是線性的。在正常操作條件下,雙作用執行機構的推薦安全系數為25-50%
單作用
單作用執行機構的選用以SR系列氣動執行機構為例在彈簧復位的應用中,輸出力矩是在兩個不同的操作過程中所得,根據行程位置,每一次操作產生兩個不同的力矩值。彈簧復位執行機構的輸出力矩由力(空氣壓力或彈簧作用力)乘上力臂所得第一種狀況:輸出力矩是由空氣壓力進入中腔壓縮彈簧后所得,稱為"空氣行程輸出力矩"在這種情況下,氣源壓力迫使活塞從0度轉向90度位置,由于彈簧壓縮產生反作用力,力矩從起點時最大值逐漸遞減直至到第二種狀況:輸出力矩是當中腔失氣時彈簧恢復力作用在活塞上所得,稱為"彈簧行程輸出力矩"在這種情況下,由于彈簧的伸長,輸出力矩從90度逐漸遞減直0度如以上所述,單作用執行機構是根據在兩種狀況下產生一個平衡力矩的基礎上設計而成的。
 

執行器直行程閥

1、直通單座閥
所謂單座是指閥體內只有一個閥芯和一個閥座。其特點是結構簡單、泄漏量小(甚至可以完全切斷)和允許壓差小。因此,它適用于要求泄漏量小,工作壓差較小的干凈介質的場合。在應用中應特別注意其允許壓差,防止閥門關不死。
2、直通雙座閥
直通雙座調節閥的閥體內有兩個閥芯和閥座。它與同口徑的單座閥相比,流通能力約大20%~25%。因為流體對上、下兩閥芯上的作用力可以相互抵消,但上、下兩閥芯不易同時關閉,因此雙座閥具有允許壓差大、泄漏量較大的特點。故適用于閥兩端壓差較大,泄漏量要求不高的干凈介質場合,不適用于高粘度和含纖維的場合。
3、角形閥
角形調節閥的閥體為直角形,其流路簡單,服力小,適用于高壓差、高粘度、含懸浮物和顆粒狀物料流量的控制。一般使用于底進側出、此種調節閥穩定性較好。在高壓場合下,為了延長閥芯使用壽命,可采用側進底出,但在小開度財容易發生振蕩。
 

執行器角行程閥

1、蝶閥
蝶閥[圖8-2(g)]的擋板以轉軸的旋轉來控制流體的流量。它由閥體、擋板、擋板軸和軸封等部件組成。其結構簡單、體積小、重量輕、成本低、流通能力大,特別適用于低壓差、大口徑、大流量氣體和帶有懸浮物流體的場合,但泄漏量較大。其流量特性在轉角達到70o。前和等百分比特性相似,70o以后工作不穩定,特性也不好,所以蝶閥通常在0o~70o轉角范圍內使用。蝶閥不僅在石油、煤氣、化工、水處理等一般工業上得到廣泛應用,而且還應用于熱電站的冷卻水系統
2、球閥
球閥,標準GB/T21465-2008《閥門術語》中定義為:啟閉件(球體)由閥桿帶動,并繞閥桿的軸線作旋轉運動的閥門,球閥它具有旋轉90度的動作,旋塞體為球體,有圓形通孔或通道通過其軸線。主要用于截斷或接通管路中的介質,亦可用于流體的調節與控制,其中硬密封V型球閥其V型球芯與堆焊硬質合金的金屬閥座之間具有很強的剪切力,特別適用于含纖維、微小固體顆料等介質。而多通球閥在管道上不僅可靈活控制介質的合流、分流、及流向的切換,同時也可關閉任一通道而使另外兩個通道相連。本類閥門在管道中一般應當水平安裝。球閥分類:氣動球閥,電動球閥,手動球閥。球閥只需要用旋轉90度的操作和很小的轉動力矩就能關閉嚴密。球閥最適宜做開關、切斷閥使用,V型球閥。在西方工業發達的國家,球閥的使用正在逐年不斷的上升,在我國,球閥被廣泛的應用在石油煉制、長輸管線、化工、造紙、制藥、水利、電力、市政、鋼鐵等行業,在國民經濟中占有舉足輕重的地位。
3、凸輪撓曲閥
凸輪撓曲閥又稱偏心旋轉閥,也是一種新型結構的調節閥。其球面閥芯的中心線與轉軸中心偏離,轉軸帶動閥芯偏心旋轉,使閥芯向前下方進入閥座。
偏心旋轉閥具有體積小,重量輕,使用可靠,維修方便,通用性強,流體阻力小等優點,適用于粘度較大的場合,在石灰、泥漿等流體中,具有較好的使用性能。
 
控制屏
控制屏的主要用途是將發電機輸出的電能分配給用戶負載或用電設備,同時還用以指示柴油發電機的運轉情況和在負載變化的情況下保持發電機的電壓穩定。在控制屏面板上一般都裝有電壓表、頻率表、電流表、功率表、三相電流轉換開關、三相電壓轉換開關、電壓整定旋鈕和各種指示燈等。對于機油壓力表、機油溫度表、蓄電池充電電流表、水溫表、起動按鈕和起動電鎖等部件,有的根據設計要求直接安裝在控制屏面板上,有的安裝在柴油機儀表盤上。控制屏內部安裝的部件主要與發電機采用的勵磁方式和柴油機的自動控制有關。柴油發電機組控制屏的內部結構。
簡單的控制屏內部一般都安裝有電壓調節器、硅整流二極管、變阻器、自動空氣開關和電流互感器等部件,較復雜的控制屏內部還要安裝過載及短路保護裝置、電子調速器、可控硅、繼電器以及各種保險裝置和小型變壓器等電氣設備。
 
應用領域
電動執行器主要應用以下三大領域
  1、 發電廠
  典型應用有:
  ①火電行業應用
  送風機風門擋板 一次進風風門擋板 空氣預熱風門擋板 煙氣再循環 旁路風門擋板 二次進風風門擋板 主風箱風門擋板 燃燒器調節桿 燃燒器搖擺驅動器 液壓推桿驅動器 葉輪機調速煙氣調節閥 蒸氣調節閥 球閥和蝶閥控制 滑動門 閘門
  ②其它電力行業的閥門執行器應用
  球閥 除塵控制噴水葉輪機轉速控制 控制大型液壓閥 燃氣控制閥 燃燒器點火啟動蒸氣控制閥 冷凝水再循環, 脫氧機,鍋爐給水,過熱控制器,再加熱恒溫控制器,及其它相關閥門應用
  2、 過程控制
  用于化工、石化、模具、食品、醫藥、包裝等行業的生產過程控制,按照既定的邏輯指令或電腦程序對閥門、刀具、管道、擋板、滑槽、平臺等進行精確的定位、起停、開合、回轉,利用系統檢測出的溫度、壓力、流量、尺寸、輻射、亮度、色度、粗糙度、密度等實時參數對系統進行調整,從而實現間歇、連續和循環的加工過程的控制。
  3、 工業自動化
  用于較為廣泛的航空、航天、軍工、機械、冶金、開采、交通、建材等方面,對各類自動化設備和系統的運動點(運動部件)進行各種形式的調節和控制。
  過程控制和工業自動化方面的主要應用舉例如下:
  ① 在硫礦生產中的應用
  注水流量控制球閥和碟閥控制
  ②碳酸鉀管道閥門執行器的應用
  滑動門分流器 閘門球閥和蝶閥 球型控制閥
  ③水處理閥門執行器的應用
  液流流量控制調壓閥壓力控制 酸溶液流量控制
  ④石灰石/水泥廠閥門執行器的應用
  球 或蝶閥控制 處理干水泥,石膏,或液體 送風和引風機 調節型風門擋板 旁路風門擋板 環境污染控制和除塵裝置滑動門 對在料斗和儲藏庫的原材料進行物流控制 閘門 控制原材料在進料口的流量 燃氣控制閥 調節轉爐上燃燒器進氣量 蒸氣控制閥 控制生產過程所需的蒸氣
  ⑤在谷物加工廠執行器的應用
  閘門 分流閥 分配器 物料卸貨器/加熱器 除塵隔離擋板 氣流控制(物流干燥) 球閥和蝶閥控制
  ⑥鋼廠風門擋板和閥門執行器的應用
  球或蝶閥控制 控制冷卻水,廢水,或其它冷卻介質 調節型風門擋板 送風和引風機旁路風門擋板 閘門 環境污染控制和除塵裝置 滑動門 控制原材料在進料口的流量對在料斗和儲藏庫的原材料進行物流控制 燃氣控制閥 蒸氣控制閥 調節轉爐上燃燒器進氣量控制生產過程所需的蒸氣
  ⑦鋁廠風門擋板和閥門執行器的應用
  送風機風門擋板 一次進風風門擋板 空氣預熱風門擋板 煙氣再循環 旁路風門擋板 二次進風風門擋板 主風箱風門擋板 燃燒器調節桿 燃燒器搖擺驅動器 液壓推桿驅動器 葉輪機調速 煙氣調節閥 蒸氣調節閥 球閥和蝶閥控制 滑動門 閘門
  ⑧過程控制擋板的應用
  空氣補充 排風機旁路 熱/冷風混和 應急關斷
  ⑨在石油工業中的應用
  注油工藝流量控制 氣舉管路主閥門壓力控制 注水工藝流量控制 油井油質采樣試驗 / 生產用閥門
  ⑩在天然氣生產和輸送工業的應用
  氣舉氣流流量控制 氣管路主閥門壓力控制 壓縮機喘振控制 天然氣壓力控制 天然氣管路主閥門壓力控制 應急關斷 天然氣調壓器控制 壓力控制 壓縮機喘振控制 流量控制
氣動、電動、液動執行器的對比
調節閥所用執行器不外乎氣動、電動、液動(電液動)這三種,其使用性能各有優劣,下面分述之。
1、氣動執行機構:現今大多數工控場合所用執行器都是氣動執行機構,因為用氣源做動力,相較之下,比電動和液動要經濟實惠,且結構簡單,易于掌握和維護。由維護觀點來看,氣動執行機構比其它類型的執行機構易于操作和校定,在現場也可以很容易實現正反左右的互換。它最大的優點是安全,當使用定位器時,對于易燃易爆環境是理想的,而電訊號如果不是防爆的或本質安全的則有潛在的因打火而引發火災的危險。所以現在電動調節閥應用范圍越來越廣。但是在化工領域上,氣動調節閥還是占據著絕對的市場優勢。
氣動執行機構的主要缺點就是:響應較慢,控制精度欠佳,抗偏離能力較差,這是因為氣體的可壓縮性,尤其是使用大的氣動執行機構時,空氣填滿氣缸和排空需要時間。但這應該不成問題,因為許多工況中不要求高度的控制精度和極快速的響應以及抗偏離能力。
2、電動執行機構:電動執行機構主要應用于動力廠或核動力廠,因為在高壓水系統需要一個平滑、穩定和緩慢的過程。電動執行機構的主要優點就是高度的穩定和用戶可應用的恒定的推力,最大執行器產生的推力可高達225000kgf,能達到這么大推力的只有液動執行器,但液動執行器造價要比電動高很多。電動執行器的抗偏離能力是很好的,輸出的推力或力矩基本上是恒定的,可以很好的克服介質的不平衡力,達到對工藝參數的準確控制,所以控制精度比氣動執行器要高。如果配用伺服放大器,可以很容易地實現正反作用的互換,也可以輕松設定斷信號閥位狀態(保持/全開/全關),而故障時,一定停留在原位,這是氣動執行器所作不到,氣動執行器必須借助于一套組合保護系統來實現保位。
電動執行機構的缺點主要有:結構較復雜,更容易發生故障,且由于它的復雜性,對現場維護人員的技術要求就相對要高一些;電機運行要產生熱,如果調節太頻繁,容易造成電機過熱,產生熱保護,同時也會加大對減速齒輪的磨損;另外就是運行較慢,從調節器輸出一個信號,到調節閥響應而運動到那個相應的位置,需要較長的時間,這是它不如氣動、液動執行器的地方。
3、液動執行機構:當需要異常的抗偏離能力和高的推力以及快的形成速度時,我們往往選用液動或電液執行機構。因為液體的不可壓縮性,采用液動執行器的優點就是較優的抗偏離能力,這對于調節工況是很重要的,因為當調節元件接近閥座時節流工況是不穩定的,越是壓差大,這種情況越厲害。另外,液動執行機構運行起來非常平穩,響應快,所以能實現高精度的控制。電液動執行機構是將電機、油泵、電液伺服閥集成于一體,只要接入電源和控制信號即可工作,而液動執行器和氣缸相近,只是比氣缸能耐更高的壓力,它的工作需要外部的液壓系統,工廠中需要配備液壓站和輸油管路,相比之下,還是電液執行器更方便一些。
液動執行機構的主要缺點就是造價昂貴,體檢龐大笨重,特別復雜和需要專門工程,所以大多數都用在一些諸如電廠、石化等比較特殊的場合。
 
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