执行机构原理VIP免费

第1页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共7页摘要：调节阀是物料或能量供给系统中不可缺少的重要组成部分，而执行机构是调节阀的关键组成部件。针对执行机构对调节阀工作性能的影响，分析了调节阀的执行机构类型，讨论了不同类型执行机构的组成、工作原理和特点，在此基础上对不同类型的执行机构适用范围进行了探讨，为调节阀的选择提供指导作用。1引言调节阀广泛应用于火力发电、核电、化工等流体控制场合，是工业生产过程最常用的终端控制元件。执行机构和调节阀门是组成调节阀的两大部件，执行机构根据控制信号驱动调节阀门，对通过的流体进行调节，从而改变操纵变量的数值[1～2]。作为调节阀的驱动部分，执行机构在很大程度上影响着调节阀的工作性能。本文讨论了调节阀的执行机构，并对各种类型执行机构的性能特点进行了分析。2调节阀执行机构按操作能源的不同，调节阀执行机构可分为气动执行机构、电动执行机构和电液执行机构。2.1气动执行机构气动薄膜执行机构是最常用的气动执行机构[3]，工作原理如图1所示。将20～100kPa的标准气压信号P通入薄膜气室中，在薄膜上便产生一个向下的推力，驱动阀杆部件向下移动，调节阀门打开。与此同时，弹簧被压缩，对薄膜产生一个向上的反作用力。当弹簧的反作用力与气压信号在薄膜产生的推力相等时，阀杆部件停止运动。信号压力越大，在薄膜上产生的推力就越大，弹簧压缩量即调节阀门的开度也就越大。第2页共7页第1页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共7页气动薄膜调节阀将与执行阀杆刚性连接的调节阀运动部件视为一典型的质量-弹簧-阻尼环节，系统运动受力模型如图2所示。系统在运动过程满足以下方程：方程式（1）点击此处查看全部新闻图片式中：m为与执行阀杆刚性连接的运动部件总质量；x为阀杆位移；c为阻尼系数；f为摩擦力；Fs为信号压力在薄膜上产生的推力；G为运动部件总重力；Ft为调节阀所控流体在阀芯上的压力差产生的不平衡力；k为弹簧刚度系数。当阀杆由下往上运动时，式（1）等号左端各项符号变负。第3页共7页第2页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共7页图2系统运动受力模型点击此处查看全部新闻图片式（1）中的摩擦力是造成调节阀死区与滞后的主要原因[4]。对于气动执行机构而言，由于工作介质的可压缩性比较大，使得摩擦对其动态响应特性的影响更为显著。当生产过程受到扰动的影响，虽然调节阀控制器的输出产生了一个用于纠正偏差的控制信号，但由于摩擦的存在，使得该信号并没有产生相应的阀杆位移。这就要求控制器输出更大的信号，只有当控制信号超过一定范围，即死区，才能使阀杆产生位移。死区的存在使调节不能及时进行，有时还造成调节的过量，使调节阀的控制品质变差。为了减小调节阀死区与滞后的影响，除了改进阀杆密封填料结构，采用合适密封材料等外，目前的主要改进措施是通过给气动调节阀配备气动阀门定位器[2]，如图3所示。波纹管1的信号压力大小由调节阀控制器调节。当调节阀控制器的输出增大时，波纹管1的信号压力也增大，主杠杆2便绕支点3作逆时针转动，于是喷嘴5与挡板4的距离减小，喷嘴的背压升高，此背压经过放大器6放大后，进入薄膜气室7的压力也开始升高，阀杆8向下移动，并带动反馈杆9绕支点10作逆时针转动，与反馈杆9安装在同一支点的反馈凸轮11跟着作逆时针转动。与此同时，副杠杆12在滚轮13的作用下开始绕支点14作顺时针转动，反馈弹簧15被拉伸。当反馈弹簧15对主杠杆2的拉力与信号压力作用在波纹管1上的力达到力矩平衡时，调节阀气动执行阀杆达到平衡位置。因此，通过气动阀门定位器可以在输入信号与气动调节阀执行阀杆位移（即调节阀开口量）之间建立起一对应的关系。第4页共7页第3页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共7页图3带阀门定位器的气动薄膜调节阀工作原理点击此处查看全部新闻图片添加气动阀门定位器后可以在一定程度上减小气动薄膜调节阀的死区与滞后，但要彻底解决死区与滞后的影响，需从根本上解决调节阀的摩擦力补偿...