过程控制系统中,执行器接受调节器的指令信号,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。
执行器常常工作在高温、高压、深冷、强腐蚀、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、高压差等状态下,使用条件恶劣,因此,它是整个控制系统的薄弱环节。如果执行器选择或使用不当,往往会给生产过程自动化带来困难。在许多场合下,会导致控制系统的控制质量下降、调节失灵,甚至因介质的易燃、易爆、有毒而造成严重的事故。为此,对于执行器的正确选用和安装、维修等各个环节,必须给予足够的注意。
(一)执行器的分类及特点
执行器按其所使用的能源形式可分为气动、电动和液动三大类。
(1)电动执行器
电动执行器是以电能为动力的,它的特点是获取能源方便,动作快,信号传递速度快,且可远距离传输信号,便于和数字装置配合使用等。所以电动执行器处于发展和上升时期,是一种有发展前途的装置。其缺点是结构复杂,价格贵和推动力小,同时,一般来说电动执行器不适合防火防爆的场合。但如果采用防爆结构,也可以达到防火防爆的要求。
(2)气动执行器
气动执行器是以压缩空气为动力的,具有结构简单、动作可靠稳定、输出力大、维护方便和防火防爆等优点。所以广泛应用于石油、化工、冶金、电力等部门,特别适用于具有爆炸危险的石油、化工生产过程。其缺点是滞后大,不适宜远传(150m以内),不能与数字装置连接。
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。
(二)执行器的组合方式
目前执行器都有相应的辅助装置,如电/气转换器、阀门定位器等,根据实际需要可组成多种形式的电/气混合系统。图8-1给出了各种组合方式。
(1)气动调节器-阀门定位器-气动执行器
这是一种最为常用的气动控制系统组合方式。通过阀门定位器的辅助作用,可使气动执行器准确定位,同时可在一定程度上放大调节信号的压力,增大执行器的输出力(力矩),增强执行器的工作平稳性。因此,一般适用于准确定位、差压较大的场合。
(2)气动调节器-气/电转换器-电动执行器
该组合方式通过气/电转换器将气动调节器的气压信号成比例地转换成标准的电信号,从而推动电动执行器工作,实现了气动信号的远传及与数字装置的连接。
(3)电动调节器-电/气阀门定位器-气动执行器
这是目前应用较多的一种组合方式,通过电/气阀门定位器可实现传输信号为电信号,现场操作为气动执行器。因此具备电动和气动执行器的优点。电/气阀门定位器实际上是电/气转换器和气动阀门定位器的结合
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执行器常常工作在高温、高压、深冷、强腐蚀、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、高压差等状态下,使用条件恶劣,因此,它是整个控制系统的薄弱环节。如果执行器选择或使用不当,往往会给生产过程自动化带来困难。在许多场合下,会导致控制系统的控制质量下降、调节失灵,甚至因介质的易燃、易爆、有毒而造成严重的事故。为此,对于执行器的正确选用和安装、维修等各个环节,必须给予足够的注意。
(一)执行器的分类及特点
执行器按其所使用的能源形式可分为气动、电动和液动三大类。
(1)电动执行器
电动执行器是以电能为动力的,它的特点是获取能源方便,动作快,信号传递速度快,且可远距离传输信号,便于和数字装置配合使用等。所以电动执行器处于发展和上升时期,是一种有发展前途的装置。其缺点是结构复杂,价格贵和推动力小,同时,一般来说电动执行器不适合防火防爆的场合。但如果采用防爆结构,也可以达到防火防爆的要求。
(2)气动执行器
气动执行器是以压缩空气为动力的,具有结构简单、动作可靠稳定、输出力大、维护方便和防火防爆等优点。所以广泛应用于石油、化工、冶金、电力等部门,特别适用于具有爆炸危险的石油、化工生产过程。其缺点是滞后大,不适宜远传(150m以内),不能与数字装置连接。
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。
(二)执行器的组合方式
目前执行器都有相应的辅助装置,如电/气转换器、阀门定位器等,根据实际需要可组成多种形式的电/气混合系统。图8-1给出了各种组合方式。
(1)气动调节器-阀门定位器-气动执行器
这是一种最为常用的气动控制系统组合方式。通过阀门定位器的辅助作用,可使气动执行器准确定位,同时可在一定程度上放大调节信号的压力,增大执行器的输出力(力矩),增强执行器的工作平稳性。因此,一般适用于准确定位、差压较大的场合。
(2)气动调节器-气/电转换器-电动执行器
该组合方式通过气/电转换器将气动调节器的气压信号成比例地转换成标准的电信号,从而推动电动执行器工作,实现了气动信号的远传及与数字装置的连接。
(3)电动调节器-电/气阀门定位器-气动执行器
这是目前应用较多的一种组合方式,通过电/气阀门定位器可实现传输信号为电信号,现场操作为气动执行器。因此具备电动和气动执行器的优点。电/气阀门定位器实际上是电/气转换器和气动阀门定位器的结合