自动化控制现场执行系统

现场执行系统 执行器l执行器在自动控制系统中的作用,就是接受调节器发出的控制信号,改变调节参数,把被调参数控制在所要求的范围内,从而达到生产过程自动化.l在生产现场,执行器直接控制工艺介质,高温、高压、强腐蚀、易燃、易结晶等条件下，若选择不当，往往会给生产带来困难，甚至会造成事故。 执行器的分类l执行器按其能源形式可分为气动、电动和液动。l气动执行器按其执行机构形式分为薄膜式、活塞式和长行程式。l液动执行机构按运动方式分为直行程和角行程两种。l电动执行机构按运动方式可分为直行程、角行程和多转式。 气动执行器 气动执行器常称为调节阀，又称控制阀。它由执行机构和调节机构组成。其中执行机构是调节阀的推动部分。它按控制信号的大小产生相应的推力，通过阀杆使调节阀阀芯产生相应的位移。 调节机构是调节阀的调节部分，它与调节介质直接接触，在执行机构的推动下，改变阀芯与阀座间的流通面积，从而达到调节的调节作用。 气动薄膜执行机构l气动薄膜执行机构是一种应用最广泛的执行机构，它接受0.020.1MPa或0.040.2MPa的气动信号.l按作用方式可分为正作用和反作用两种。 气动薄膜执行机构l当信号压力增加时推杆向下运动的叫正作用执行机构。l当信号压力增加时推杆向上运动的叫反作用执行机构。 气动执行机构的工用原理l信号压力通过波纹膜片上方（正作用）或下方（反作用）进入气室，在波纹膜片上产生一作用力，使推杆移动并压缩或拉伸弹簧，当弹簧的作用力和膜片上的作用力达到平衡时，推杆就会稳定在一新的位置上。信号压力越大，作用在膜片上的作用力就越大，弹簧的反作用力就越大，即推杆的位移就越大。 气动活塞执行机构* 气动活塞执行机构，它的活塞随着两侧的压差而移动，它的允许气源压力可达0.50.7MPa，因没有反力弹簧抵消推力，所以有很大的输出力，帮特别适用于高静压、高差压的工艺场合。 气动长行程执行机构l气动长行程执行机构，具有行程长（200400mm)、转矩大的特点，适用于输出转角和力矩大的场合。如蝶阀、风门等。 侧装式气动薄膜执行机构l侧装式气动薄膜执行机构：这种执行机构融合了气动薄膜执行机构和活塞执行机构的特点，采用杠杆传动进行力矩放大，可使输出力放大35倍。 侧装式气动薄膜执行机构l但这种执行机构输出和输入信号压力间呈非线性关系，可以通过使用专用的阀门定位器后，可使输出和输入信号压力间呈线性关系。这种执行机构通用性好，实现正、反作用很方便，只要将连杆与转板的连接做相应的变更即可。 调节机构l调节机构又简称阀。根据阀的结构、用途来分，可分为直通单座阀、直通双座阀、蝶阀、三通阀等。随着工业自动化装置向大型化、高性能发展，出现了偏心旋转阀、套筒阀、O形球阀、V形球阀等。 直通单座阀l直通单座阀阀体内有一阀芯和阀座，由阀杆带动阀芯上、下移动来改变阀芯和阀座之间的相对位置，从而改变流过阀的流量。 直通双座阀l直通双座阀阀体内有两个阀芯和阀座，由阀杆带动阀芯上、下移动来改变阀芯和阀座之间的相对位置，从而改变流过阀的流量。 角形阀l角形阀除阀体为直角形之外，其它结构与直通阀相似。角形阀的阀芯为单导向结构，故只能正装结构，因此，气开式阀门只能采用反作用执行机构。 高压阀l高压阀，上、下阀体为锻造结构形式，填料箱与阀体做成一体，阀座与下阀体分开。只能正装结构，因不平衡力大，一般要配用阀门定位器。 三通阀 蝶阀l蝶阀又称翻板阀，由于阀板在阀体内旋转的角度不同，使阀的流通面积不通，从而调节通过阀的流量。 偏心旋转阀l偏心旋转阀 偏心旋转阀又称凸轮挠曲阀，简称偏旋阀它的阀芯结构形式如图，动作过程可以用偏心旋转阀动作示意说明球面阀芯连在揉臂上轮毂相接，轮毂与转轴用键滑配，球面阀芯的中心线与转轴中心偏离，转轴带动阀芯偏心旋转由于这种偏心旋转，使阀芯向前下方旋进入阀座工作时转轴的运动是由气动执行机构驱动的，推杆的运动通过曲柄传给转轴 套筒阀l套筒阀也叫笼式阀，是一种新型的调节阀，它的阀体与一般直通单座阀相似，阀内有一个圆柱形套筒，也叫笼子阀芯可在套筒中上下移动，利用套筒导向，阀芯在阀座中移动，改变节流面积 调节阀l调节阀正反作用的选择，主要从工艺生产需要和安全要求考虑，原则是当信号压力中断时，应保证工艺设备和生产的安全如阀门处于全开位置时危险小时，应选气关阀，反之选气开阀l在确定了调节阀的气开和气关之后，必须根据阀的这一形式来确定调节器的正反作用 调节阀的正反作用 调节阀的流量特性l、快开l、直线l、抛物线l、等百分比l、比曲线l、修正抛物线 阀门定位器l阀门定位器是调节阀的主要附件，可分为气动阀门定位器和电气阀门定位器。l阀门定位器接受调节器输出的控制信号，去驱动调节阀动作，并利用阀杆的位移进行反馈，将位移信号直接与阀位比较，改善阀杆行程的线性度，克服阀杆的各种摩擦力，消除被调介质在阀上产生的不平衡力的影响，从而使阀位对应感动调节器的控制信号，实现正确定位 控制系统l控制系统由被控对象、检测元件、调节器和调节阀四部分组成。可分为开环系统和闭环系统。 开环控制系统l控制系统的输出信号不反馈到输入端，因而也不对控制作用产生影响的系统称为开环控制系统。 闭环控制系统l系统的输出通过测量变送环节，又返回到系统的输入端，与给定信号相比较，以偏差的形式进入调节器，对系统起控制作用，整个系统构成一个封闭的反馈回路，这种控制系统称为闭环控制系统，或称反馈控制系统。 调节系统的过渡过程 简单控制系统l简单控制系统是指由一个被控对象、一个测量参数、一个调节器和一台调节阀组成的控制系统。l它是最常用的控制系统，适用于被控对象纯滞后小，时间常数小、负荷和干拢变化比较平缓的控制系统。常见有温度、压力、流量、液位等系统。 复杂控制系统l复杂控制是相对简单控制系统来说的，凡是具有两个以上参数，两个以上调节器或两个以调节阀组成的多回路系统都叫复杂控制系l主要有串级控制系统、比值控制系统和选择性控制系统等。 控制系统的投运l、先现场手动操作，就是把调节阀隔离，先用旁路操作。l、待稳定后，改用手动遥控操作。l、待被调参数接近设定值时，调节器的参数设置好后，将系统打入自动运行。 气动调节阀常见故障（阀不动作）1、：l定位器有气流、但没有输出l定位器中放大器的恒节流孔堵塞l压缩空气中有水分聚积于放大器球阀处2、有信号而无动作l阀芯与衬套或阀座卡死 l阀芯脱落（销子断了）l阀杆弯曲或折断l执行机构故障 2、阀的动作不稳定1、气源信号压力一定，但调节阀动作仍不稳定l定位器有毛病l输出管线漏气l执行机构刚度太小，液体压力变化造成推力不足l阀门摩擦力大 阀振落有鸣声1、调节阀接近全闭位置时振动l调节阀选大了，常在小开度时使用l介质流动方向与阀门关闭方向相同2、调节阀任何开度都振动l支撑不稳l附近有振源l阀芯与衬套磨损 阀的动作迟钝1、阀杆往复行程动作迟钝l阀体内有泥浆或粘性大的介质，有堵塞或结焦现象l四氟填料硬化变质2、阀杆单方向动作时动作迟钝l气室中的波纹薄膜破损l气室有漏气现象 阀的泄漏量大1、阀全闭时泄漏量大l阀芯或阀座腐蚀、磨损l阀座外圆的螺纹被腐蚀2、阀达不到全闭位置l介质压差太大，执行机构输出力不够l阀体内有异物 填料及连接处渗漏1、密封填料渗漏l填料压盖没压紧l四氟填料老化变质l阀杆损坏2、阀体与上、下阀盖连接处渗漏l紧固六角螺母松驰l密封垫损坏