第四章 電動執(zhí)行器

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1、第五章 電動執(zhí)行器概述第一節(jié)DKJ型電動執(zhí)行機構(gòu)第二節(jié)ZKJ型電動執(zhí)行機構(gòu)第三節(jié)第四節(jié)手動操作器過程控制儀表.第一節(jié) 概述檢測環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)單元執(zhí)行單元控制系統(tǒng)被控對象 執(zhí)行單元又稱執(zhí)行器執(zhí)行器，主要作用就是將操作指令進(jìn)行功率放大，并轉(zhuǎn)換為輸出軸相應(yīng)的轉(zhuǎn)角或直線位移，連續(xù)或斷續(xù)推動各種控制機構(gòu)，如閥門、擋板，控制操作量變化，以完成對各種操作量的控制。過程控制儀表.第一節(jié) 概述 執(zhí)行器執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和控制機構(gòu)兩部分組成，控制機構(gòu)也稱調(diào)節(jié)機構(gòu)、調(diào)節(jié)閥或控制閥。 執(zhí)行器和執(zhí)行機構(gòu)是兩個不同的概念，如果執(zhí)行機構(gòu)安裝在調(diào)節(jié)閥上，則二者的組合稱為執(zhí)行器，或者說，帶有調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)就是執(zhí)行器，執(zhí)行機構(gòu)是執(zhí)行器

2、的組成部分。過程控制儀表.第一節(jié) 概述信號轉(zhuǎn)換單元：把輸入信號轉(zhuǎn)換后和反饋信號進(jìn)行比較，輸 出給執(zhí)行機構(gòu)執(zhí) 行 機 構(gòu)：根據(jù)輸入信號產(chǎn)生相應(yīng)的推力或位移。位置發(fā)送器：產(chǎn)生動作過程中實際位置的反饋信號。調(diào) 節(jié) 閥： 直接調(diào)節(jié)工質(zhì)。過程控制儀表.第一節(jié) 工業(yè)過程常用執(zhí)行器v電動執(zhí)行機構(gòu)（操縱風(fēng)門、檔板、閥門等）v電動閥門v電動推桿v電磁閥（開關(guān)量）v氣動調(diào)節(jié)閥過程控制儀表.第一節(jié) 概述v執(zhí)行機構(gòu)的分類及特點 1、按使用的能源形式分類v氣動執(zhí)行機構(gòu)（以壓縮空氣為動力能源。）結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價格便宜、防火防爆。v電動執(zhí)行機構(gòu)（以電信號為動力能源。）主要和DCS和PLC配合使用。體積小，能源使用方便

3、，信號傳輸速度快，靈敏度精度高。v液動執(zhí)行機構(gòu)（以液體為動力能源.)推力大，但機構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，成本較高。一般用在汽輪機控制系統(tǒng)中。過程控制儀表.第一節(jié) 概述 2、按輸出位移量不同分類角位移（角行程）執(zhí)行機構(gòu)部分轉(zhuǎn)角式：（090） 控制蝶閥、球閥多轉(zhuǎn)式：輸出多個旋轉(zhuǎn)圈。 控制閘板閥或截止閥線位移（直行程）執(zhí)行機構(gòu)輸出直線位移。過程控制儀表.第一節(jié) 概述IK 3、按動態(tài)特性的不同分類比例式執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)的輸出量（角位移或直線位移）和輸入信號成比例關(guān)系。積分式執(zhí)行機構(gòu)輸出轉(zhuǎn)角位移是轉(zhuǎn)速對時間的積分。主要用在遙控方面，屬于開環(huán)控制，例如，用它遠(yuǎn)距離啟閉截止閥或閘板閥。相對應(yīng)來說，一般帶前置放大器

4、和閥位反饋的執(zhí)行機構(gòu)都是比例式執(zhí)行機構(gòu)。過程控制儀表.第一節(jié) 概述 4、按有無微處理器分類模擬執(zhí)行機構(gòu)電路主要由晶體管或運算放大器等電子器件組成。DKJ、DKZ智能執(zhí)行機構(gòu)電路裝有微處理機等芯片。主要是基于DCS控制、現(xiàn)場總線控制、流量特性補償、自診斷和可以變速等方面的要求而發(fā)展起來的。5、按極性分類正作用和反作用執(zhí)行機構(gòu)。6、按速度分類恒速執(zhí)行機構(gòu)和變速執(zhí)行機構(gòu)。過程控制儀表.第二節(jié) DKJ型電動執(zhí)行機構(gòu)電動執(zhí)行機構(gòu)010mADC機械轉(zhuǎn)角直線位移角行程直行程過程控制儀表.第二節(jié) （一）基本結(jié)構(gòu)及原理 輸入：Ii 輸出：（轉(zhuǎn)角）過程控制儀表.第二節(jié) （二）DKJ型電動執(zhí)行器的線路分析 伺伺 服

5、服 放放 大大 器器伺服放大器的作用：將多個輸入信號與反饋信號進(jìn)行綜合并加以放大，根據(jù)綜合信號的極性不同輸出相應(yīng)的信號，控制伺服電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。IU22-21觸發(fā)器輸出回路選擇電動機旋轉(zhuǎn)過程控制儀表.第二節(jié) （一）DKJ型電動執(zhí)行器的線路分析 伺伺 服服 放放 大大 器器1、前置磁放大器直流雙拍推挽式輸出，具有輸入輸出信號之間、各輸入信號之間電隔離的特點。作用：根據(jù)輸入I信號，產(chǎn)生放大的直流電壓信號U22-21。結(jié)構(gòu)： 1）四個環(huán)形導(dǎo)磁體，每個單拍上有如下繞組： 2）六個直流磁化繞組（1個偏移、3個輸入信號、1個位置反饋、1個局部反饋），用來產(chǎn)生直流綜合磁化力。具體饒向看圖。 3）一個交流輸

6、出繞組，半波整流電流的平均電流產(chǎn)生直流磁化力。由變壓器副邊供電。 4）V5V8為交流繞組的半波整流二極管。 5）R10、R11為負(fù)載電阻。即 PR2調(diào)整反饋深度。 6）V1V4組成的整流橋路給偏移繞組供電，RP1調(diào)整零點電位。1121012122RIRIU過程控制儀表.第二節(jié) （一）DKJ型電動執(zhí)行器的線路分析（一）（一） 伺伺 服服 放放 大大 器器 伺伺 服服 放放 大大 器器過程控制儀表.第二節(jié) （二）DKJ型電動執(zhí)行器的線路分析結(jié)論：結(jié)論：當(dāng)輸入信號電流變化時，磁場強度當(dāng)輸入信號電流變化時，磁場強度H隨著變化，鐵芯隨著變化，鐵芯中的動態(tài)磁導(dǎo)率中的動態(tài)磁導(dǎo)率變化，交流繞組電感變化，交流繞

7、組電感L發(fā)生變化，控制流發(fā)生變化，控制流過交流輸出回路的電流。磁放大器把直流調(diào)制放大為交流過交流輸出回路的電流。磁放大器把直流調(diào)制放大為交流電流，此電流經(jīng)整流濾波后轉(zhuǎn)換成直流電壓輸出電流，此電流經(jīng)整流濾波后轉(zhuǎn)換成直流電壓輸出。 磁放大器的輸出是一種推挽式的輸出，輸出電壓經(jīng)磁放大器的輸出是一種推挽式的輸出，輸出電壓經(jīng)C2、C1濾波后成平穩(wěn)的直流輸出電壓。該電壓能反映輸入信號濾波后成平穩(wěn)的直流輸出電壓。該電壓能反映輸入信號的變化。當(dāng)?shù)淖兓?。?dāng)Ii增加時，且增加時，且IiIf時，輸出電壓時，輸出電壓U22-21為正，當(dāng)為正，當(dāng)Ii減小時，且減小時，且Ii/2時，電動機開始旋轉(zhuǎn)，增大，If增大，I開始

8、減小。當(dāng)I/2時，電動機斷電，執(zhí)行器由于慣性，繼續(xù)使和If增大一定值后停止動作。此時，參數(shù)穩(wěn)定。因此，從動態(tài)特性看，電動執(zhí)行器不是嚴(yán)格的比例環(huán)節(jié)。第二節(jié) （三）整機特性分析過程控制儀表.3、電動執(zhí)行的振蕩振蕩產(chǎn)生的原因：（1）電機制動性能不好（2）不靈敏區(qū)/2太小。振蕩過程分析：消除振蕩措施：（1）調(diào)整電動機制動機構(gòu)，（2）調(diào)整不靈敏區(qū)/2，但是也不能過大，如果過大的話，會造成靜態(tài)偏差太大。第二節(jié) （三）整機特性分析過程控制儀表.4、調(diào)整環(huán)節(jié) 1）RP1：調(diào)整磁放大器中兩個單拍的偏移電流值，使得輸入為零時，輸出電壓為0。 2）RP2：調(diào)整反饋繞組的反饋電流I，改變反饋深度。 3）RP3：位置發(fā)

9、送器的零點調(diào)整部分。使4mA直流電流輸出和輸出轉(zhuǎn)角0對應(yīng)。 4）RP4：位置發(fā)送器的量程調(diào)整部分。使20mA直流電流輸出和輸出轉(zhuǎn)角90對應(yīng)。第二節(jié) （三）整機特性分析過程控制儀表.第三節(jié) ZKJ電動執(zhí)行機構(gòu)電動執(zhí)行機構(gòu)420mADC090轉(zhuǎn)角新型角行程執(zhí)行機構(gòu)由放大器和執(zhí)行機構(gòu)兩部分組成。過程控制儀表.第三節(jié) ZKJ電動執(zhí)行機構(gòu)伺服放大器由信號隔離器、綜合放大電路、觸發(fā)電路和固態(tài)繼電器組成。 伺伺 服服 放放 大大 器器過程控制儀表.第三節(jié) ZKJ電動執(zhí)行機構(gòu)1、信號隔離器 作用：將輸入信號、位置反饋信號與放大器電路進(jìn)行相互隔離，并將輸入電流4-20mA轉(zhuǎn)換成1-5V電壓。2、綜合放大電路 作

10、用：將輸入信號和反饋信號的差值放大轉(zhuǎn)換為電壓U0。 由運放A1和A2組成。3、觸發(fā)電路 作用：將電壓U0與參考電壓U作比較，輸出觸發(fā)信號。 由比較器A3和A4組成。 伺伺 服服 放放 大大 器器過程控制儀表.第三節(jié) ZKJ電動執(zhí)行機構(gòu) 伺伺 服服 放放 大大 器器調(diào)零電位器調(diào)放大倍數(shù)4、固態(tài)繼電器 作用：由觸發(fā)電路控制輸出，去驅(qū)動伺服電機。過程控制儀表.第四節(jié) 手動操作器手動操作器，也稱操作器。屬于控制儀表中的輔助單元。 作用：在氣動或電動執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)中實現(xiàn)手動操作。 與氣動執(zhí)行機構(gòu)配合使用的，稱Q型操作器。 與電動執(zhí)行機構(gòu)配合使用的，稱D型操作器。 與調(diào)節(jié)器配合，完成自動到手動或手動到自動的

11、無擾切換。 跟蹤功能 聯(lián)鎖保護(hù)功能 中途限位功能 指示功能類型：功能：手動操作器，也稱操作器。屬于控制儀表中的輔助單元。 過程控制儀表.第四節(jié) （一）Q型操作器輸入信號：調(diào)節(jié)器的直流電流統(tǒng)一信號。輸出信號：輸出電流信號到電/氣轉(zhuǎn)換器，從而轉(zhuǎn)換成氣壓信號去氣動執(zhí)行機構(gòu)。010mA過程控制儀表.第四節(jié) （一）Q型操作器結(jié)構(gòu)：由可調(diào)恒流源與“自動/手動“轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成。工作過程分析： 1）自動狀態(tài)：開關(guān)打到上位。來自調(diào)節(jié)器的電流通過輸出給負(fù)載RL。并通過電流表IA顯示電流值。 2）手動狀態(tài)：開關(guān)打到下位。操作器中的可調(diào)恒流源向負(fù)載提供電流。并通過電流表IH顯示。跟蹤電壓輸出端子向調(diào)節(jié)器中的積分電容提

12、供直流跟蹤電壓。跟蹤輸出端子將PID調(diào)節(jié)器微分電阻短路。過程控制儀表.第四節(jié) （二）D型操作器特點： D型操作器是與電動執(zhí)行機構(gòu)配用的操作單元。能夠與調(diào)節(jié)器配合完成執(zhí)行機構(gòu)的直接操作和閥位跟蹤，為系統(tǒng)的起停、事故處理提供方便?？梢詫崿F(xiàn)自動手動狀態(tài)的雙向無擾切換。主要技術(shù)參數(shù)： 1）調(diào)節(jié)器信號輸入：DC420mA 2）閥位反饋輸入： DC420mA 3）操作器信號輸出：DC420mA 4）跟蹤電壓： DC15V 5）狀態(tài)指令輸出：自動為接通，手動為斷開。 6）電源：DC24V或220V。過程控制儀表.第四節(jié) （二）D型操作器過程控制儀表.第四節(jié) （二）D型操作器工作原理分析： 1、手動操作：按S

13、B1，把22mA恒定電流送出，閥門開大，按SB2，把3.5mA電流送出，閥們關(guān)小。閥位值可以從表M1讀出顯示。 2、跟蹤及“手動 自動”無擾切換： 1）調(diào)節(jié)器跟蹤：操作器的跟蹤輸出實現(xiàn) 2）狀態(tài)信號輸出：手自動狀態(tài)反饋給調(diào)節(jié)器 3）調(diào)節(jié)器內(nèi)有自動跟蹤程序 4）具備自動跟蹤功能的調(diào)節(jié)器，當(dāng)操作器上的開關(guān)S，從手動切換為自動時就實現(xiàn)無擾切換。過程控制儀表.第四節(jié) （二）D型操作器 3、自動 手動無擾切換 ： 當(dāng)開關(guān)S從“A”打到“M”時，執(zhí)行機構(gòu)的信號輸入端開路，從而保持切換前的閥位，實現(xiàn)無擾切換。 4、聯(lián)鎖保護(hù)工作原理： 1）操作器配合調(diào)節(jié)器，完成系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護(hù)。 2）外部聯(lián)鎖信號輸入操作器，當(dāng)

14、調(diào)節(jié)器異常時，9端子低，K繼電器被接通，切斷送至執(zhí)行機構(gòu)的信號，執(zhí)行機構(gòu)保持閥位，同時操作器接通閃光電路和外接電鈴。 3）S開關(guān)在聯(lián)鎖保護(hù)以后，還處于自動“A”位置，必須把開關(guān)S打到“M”位置，才能實現(xiàn)手動操作。 過程控制儀表.第四節(jié) （二）D型操作器 5、調(diào)節(jié)器輸出指示工作原理 ： 1）當(dāng)操作器處于自動位置時，Mh顯示電流值。如果調(diào)節(jié)器出現(xiàn)報警，K繼電器動作，使得回路斷開，指針示值0刻度。 2）當(dāng)操作器處于手動位置時，調(diào)節(jié)器輸出電流通往執(zhí)行結(jié)構(gòu)的通路被切斷，但是M點構(gòu)成回路，指示器仍正常顯示。 6、操作器掉電處理： 1）掉電時，所有指示燈全不亮，操作器只能從撥動開關(guān)的位置作出判斷。 2）掉電時，如果操作器處于自動狀態(tài)，掉電不影響自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常運行。 3）掉電時，如果操作器處于手動狀態(tài)，因恒流源無法工作，因此手操無法進(jìn)行。過程控制儀表.謝謝各位！