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气动实行器的概念、结构与应用及其特性

来源:上海自动化仪表有限企业编辑:发表时间:2019-08-01 09:46:54


1.实行器的概念:
      阀门本身无法控制过程。手动阀需要操作员定位它们以控制过程变量。必须远程操作且自动操作的阀门需要特殊装置才能移动它们。这些设备称为实行器。致动器可以是气动,液压或电动螺线管或电动机。
2.气动实行器的结构与应用:
      气动实行机构的简化图如图1所示。它由空气和弹簧力产生的力共同作用。致动器通过阀杆传递其运动来定位控制阀。橡胶隔膜将实行器壳体分成两个气室。上腔室通过壳体顶部的开口接收供应空气。
 

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      底部腔室包含弹簧,该弹簧迫使隔膜抵抗上腔室中的机械止动件。最后,将一个局部指示器连接到阀杆以指示阀门的位置。
      通过改变上腔室中的供气压力来控制阀的位置。这导致隔膜顶部的力变化。最初,在没有供气的情况下,弹簧迫使隔膜向上抵靠机械挡块并保持阀门完全打开。当供气压力从零增加时,其在隔膜顶部的力开始克服弹簧的反作用力。这导致隔膜向下移动并且控制阀关闭。随着供气压力的增加,隔膜将继续向下移动并压缩弹簧,直到控制阀完全关闭。相反,如果供气压力降低,弹簧将开始向上推动隔膜并打开控制阀。此外,如果供应压力保持恒定在零和最大值之间的某个值,阀门将位于中间位置。因此,阀门可以响应于供气压力的变化而定位在完全打开和完全关闭之间的任何位置。
      定位器是一种调节气动实行器供气压力的装置。它通过将实行器的要求位置与控制阀的实际位置进行比较来实现。要求的位置通过气动或电气控制信号从控制器传递到定位器。图1中的气动实行机构如图2所示,增加了控制器和定位器。
      控制器产生表示所需位置的输出信号。该信号被发送到定位器。在外部,定位器包括用于控制信号的输入连接,仪表供气输入连接,供气输出连接,供气通风口连接和反馈联动装置。在内部,它包含一个错综复杂的电气传感器网络,空气管路,阀门,连杆和必要的调整。其他定位器还可以提供对本地阀门定位和仪表的控制,以指示供气压力和控制气压。
 

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      在图2中,控制器响应受控变量与设定点的偏差,并相应地改变控制输出信号以校正偏差。控制输出信号被发送到定位器,定位器通过增加或减少致动器的供应空气来响应。实行器和控制阀的定位通过反馈连杆反馈到定位器。当阀门达到控制器要求的位置时,定位器停止供气压力的变化并将阀门保持在新位置。这反过来又校正了受控变量与设定值的偏差。
 

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      例如,随着控制信号的增加,定位器内的阀门允许更多的供应空气进入致动器。结果,控制阀向下移动。连杆将阀门位置信息传回给定位器。这形成了致动器的小型内部反馈回路。当阀门到达与控制信号相关的位置时,联动装置停止向实行器供应空气流。这导致致动器停止。另一方面,如果控制信号减小,则定位器内的另一个阀打开,并通过排出供应空气使供气压力降低。这导致阀门向上移动并打开。当阀门打开到正确位置时,定位器停止从实行器排出空气并停止控制阀的运动。
      弹簧在致动器中提供了重要的安全特征。它可以设计成在发生供气损失时将控制阀置于安全位置。在供气损失时,图2中的实行器将失效打开。这种类型的布置被称为“空气关闭,弹簧打开”或简单地“失效打开”。一些阀门在关闭位置失效。这种类型的实行器被称为“空气开启,弹簧关闭”或“失效关闭”。这种“故障安全”概念是危险区域的重要考虑因素。
3.气动实行器的特性:
      ● 气动实行器的优点来自于它们的简单性。
      ● 气动实行器的典型应用:涉及条件涉及极端温度的区域,典型温度范围为-40°F至250°F。在安全和检查方面,使用空气和气动实行器可避免使用危险材料。它们还满足防爆和机器安全要求,因为它们不会因缺少电机而产生磁干扰。气动实行器也很轻,需要最少的维护,并且具有耐用的部件,使气动成为一种经济有效的动力方法。
      ● 压力损失和空气的可压缩性使气动效率低于其他方法。压缩机和空气输送限制意味着在较低压力下操作将具有较低的力和较慢的速度。为了真正有效,气动实行器必须适合特定工作。因此,它们不能用于其他应用程序。
      ● 即使空气容易获得,它也可能被油或润滑剂污染,导致停机和维护。企业仍然需要为压缩空气付费,使其成为消耗品,以及压缩机和生产线维护成本。
 

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