第四章 电动执行器

第五章 电动执行器概述第一节DKJ型电动执行机构第二节ZKJ型电动执行机构第三节第四节手动操作器过程控制仪表.第一节 概述检测环节调节单元执行单元控制系统被控对象 执行单元又称执行器执行器，主要作用就是将操作指令进行功率放大，并转换为输出轴相应的转角或直线位移，连续或断续推动各种控制机构，如阀门、挡板，控制操作量变化，以完成对各种操作量的控制。过程控制仪表.第一节 概述 执行器执行器由执行机构和控制机构两部分组成，控制机构也称调节机构、调节阀或控制阀。 执行器和执行机构是两个不同的概念，如果执行机构安装在调节阀上，则二者的组合称为执行器，或者说，带有调节阀的执行机构就是执行器，执行机构是执行器的组成部分。过程控制仪表.第一节 概述信号转换单元：把输入信号转换后和反馈信号进行比较，输 出给执行机构执 行 机 构：根据输入信号产生相应的推力或位移。位置发送器：产生动作过程中实际位置的反馈信号。调 节 阀： 直接调节工质。过程控制仪表.第一节 工业过程常用执行器v电动执行机构（操纵风门、档板、阀门等）v电动阀门v电动推杆v电磁阀（开关量）v气动调节阀过程控制仪表.第一节 概述v执行机构的分类及特点 1、按使用的能源形式分类v气动执行机构（以压缩空气为动力能源。）结构简单、工作可靠、价格便宜、防火防爆。v电动执行机构（以电信号为动力能源。）主要和DCS和PLC配合使用。体积小，能源使用方便，信号传输速度快，灵敏度精度高。v液动执行机构（以液体为动力能源.)推力大，但机构复杂，体积庞大，成本较高。一般用在汽轮机控制系统中。过程控制仪表.第一节 概述 2、按输出位移量不同分类角位移（角行程）执行机构部分转角式：（090） 控制蝶阀、球阀多转式：输出多个旋转圈。 控制闸板阀或截止阀线位移（直行程）执行机构输出直线位移。过程控制仪表.第一节 概述IK 3、按动态特性的不同分类比例式执行机构执行机构的输出量（角位移或直线位移）和输入信号成比例关系。积分式执行机构输出转角位移是转速对时间的积分。主要用在遥控方面，属于开环控制，例如，用它远距离启闭截止阀或闸板阀。相对应来说，一般带前置放大器和阀位反馈的执行机构都是比例式执行机构。过程控制仪表.第一节 概述 4、按有无微处理器分类模拟执行机构电路主要由晶体管或运算放大器等电子器件组成。DKJ、DKZ智能执行机构电路装有微处理机等芯片。主要是基于DCS控制、现场总线控制、流量特性补偿、自诊断和可以变速等方面的要求而发展起来的。5、按极性分类正作用和反作用执行机构。6、按速度分类恒速执行机构和变速执行机构。过程控制仪表.第二节 DKJ型电动执行机构电动执行机构010mADC机械转角直线位移角行程直行程过程控制仪表.第二节 （一）基本结构及原理 输入：Ii 输出：（转角）过程控制仪表.第二节 （二）DKJ型电动执行器的线路分析 伺伺 服服 放放 大大 器器伺服放大器的作用：将多个输入信号与反馈信号进行综合并加以放大，根据综合信号的极性不同输出相应的信号，控制伺服电动机正转或反转。IU22-21触发器输出回路选择电动机旋转过程控制仪表.第二节 （一）DKJ型电动执行器的线路分析 伺伺 服服 放放 大大 器器1、前置磁放大器直流双拍推挽式输出，具有输入输出信号之间、各输入信号之间电隔离的特点。作用：根据输入I信号，产生放大的直流电压信号U22-21。结构： 1）四个环形导磁体，每个单拍上有如下绕组： 2）六个直流磁化绕组（1个偏移、3个输入信号、1个位置反馈、1个局部反馈），用来产生直流综合磁化力。具体饶向看图。 3）一个交流输出绕组，半波整流电流的平均电流产生直流磁化力。由变压器副边供电。 4）V5V8为交流绕组的半波整流二极管。 5）R10、R11为负载电阻。即 PR2调整反馈深度。 6）V1V4组成的整流桥路给偏移绕组供电，RP1调整零点电位。1121012122RIRIU过程控制仪表.第二节 （一）DKJ型电动执行器的线路分析（一）（一） 伺伺 服服 放放 大大 器器 伺伺 服服 放放 大大 器器过程控制仪表.第二节 （二）DKJ型电动执行器的线路分析结论：结论：当输入信号电流变化时，磁场强度当输入信号电流变化时，磁场强度H随着变化，铁芯随着变化，铁芯中的动态磁导率中的动态磁导率变化，交流绕组电感变化，交流绕组电感L发生变化，控制流发生变化，控制流过交流输出回路的电流。磁放大器把直流调制放大为交流过交流输出回路的电流。磁放大器把直流调制放大为交流电流，此电流经整流滤波后转换成直流电压输出电流，此电流经整流滤波后转换成直流电压输出。 磁放大器的输出是一种推挽式的输出，输出电压经磁放大器的输出是一种推挽式的输出，输出电压经C2、C1滤波后成平稳的直流输出电压。该电压能反映输入信号滤波后成平稳的直流输出电压。该电压能反映输入信号的变化。当的变化。当Ii增加时，且增加时，且IiIf时，输出电压时，输出电压U22-21为正，当为正，当Ii减小时，且减小时，且Ii/2时，电动机开始旋转，增大，If增大，I开始减小。当I/2时，电动机断电，执行器由于惯性，继续使和If增大一定值后停止动作。此时，参数稳定。因此，从动态特性看，电动执行器不是严格的比例环节。第二节 （三）整机特性分析过程控制仪表.3、电动执行的振荡振荡产生的原因：（1）电机制动性能不好（2）不灵敏区/2太小。振荡过程分析：消除振荡措施：（1）调整电动机制动机构，（2）调整不灵敏区/2，但是也不能过大，如果过大的话，会造成静态偏差太大。第二节 （三）整机特性分析过程控制仪表.4、调整环节 1）RP1：调整磁放大器中两个单拍的偏移电流值，使得输入为零时，输出电压为0。 2）RP2：调整反馈绕组的反馈电流I，改变反馈深度。 3）RP3：位置发送器的零点调整部分。使4mA直流电流输出和输出转角0对应。 4）RP4：位置发送器的量程调整部分。使20mA直流电流输出和输出转角90对应。第二节 （三）整机特性分析过程控制仪表.第三节 ZKJ电动执行机构电动执行机构420mADC090转角新型角行程执行机构由放大器和执行机构两部分组成。过程控制仪表.第三节 ZKJ电动执行机构伺服放大器由信号隔离器、综合放大电路、触发电路和固态继电器组成。 伺伺 服服 放放 大大 器器过程控制仪表.第三节 ZKJ电动执行机构1、信号隔离器 作用：将输入信号、位置反馈信号与放大器电路进行相互隔离，并将输入电流4-20mA转换成1-5V电压。2、综合放大电路 作用：将输入信号和反馈信号的差值放大转换为电压U0。 由运放A1和A2组成。3、触发电路 作用：将电压U0与参考电压U作比较，输出触发信号。 由比较器A3和A4组成。 伺伺 服服 放放 大大 器器过程控制仪表.第三节 ZKJ电动执行机构 伺伺 服服 放放 大大 器器调零电位器调放大倍数4、固态继电器 作用：由触发电路控制输出，去驱动伺服电机。过程控制仪表.第四节 手动操作器手动操作器，也称操作器。属于控制仪表中的辅助单元。 作用：在气动或电动执行机构系统中实现手动操作。 与气动执行机构配合使用的，称Q型操作器。 与电动执行机构配合使用的，称D型操作器。 与调节器配合，完成自动到手动或手动到自动的无扰切换。 跟踪功能 联锁保护功能 中途限位功能 指示功能类型：功能：手动操作器，也称操作器。属于控制仪表中的辅助单元。 过程控制仪表.第四节 （一）Q型操作器输入信号：调节器的直流电流统一信号。输出信号：输出电流信号到电/气转换器，从而转换成气压信号去气动执行机构。010mA过程控制仪表.第四节 （一）Q型操作器结构：由可调恒流源与“自动/手动“转换开关等组成。工作过程分析： 1）自动状态：开关打到上位。来自调节器的电流通过输出给负载RL。并通过电流表IA显示电流值。 2）手动状态：开关打到下位。操作器中的可调恒流源向负载提供电流。并通过电流表IH显示。跟踪电压输出端子向调节器中的积分电容提供直流跟踪电压。跟踪输出端子将PID调节器微分电阻短路。过程控制仪表.第四节 （二）D型操作器特点： D型操作器是与电动执行机构配用的操作单元。能够与调节器配合完成执行机构的直接操作和阀位跟踪，为系统的起停、事故处理提供方便。可以实现自动手动状态的双向无扰切换。主要技术参数： 1）调节器信号输入：DC420mA 2）阀位反馈输入： DC420mA 3）操作器信号输出：DC420mA 4）跟踪电压： DC15V 5）状态指令输出：自动为接通，手动为断开。 6）电源：DC24V或220V。过程控制仪表.第四节 （二）D型操作器过程控制仪表.第四节 （二）D型操作器工作原理分析： 1、手动操作：按SB1，把22mA恒定电流送出，阀门开大，按SB2，把3.5mA电流送出，阀们关小。阀位值可以从表M1读出显示。 2、跟踪及“手动 自动”无扰切换： 1）调节器跟踪：操作器的跟踪输出实现 2）状态信号输出：手自动状态反馈给调节器 3）调节器内有自动跟踪程序 4）具备自动跟踪功能的调节器，当操作器上的开关S，从手动切换为自动时就实现无扰切换。过程控制仪表.第四节 （二）D型操作器 3、自动 手动无扰切换 ： 当开关S从“A”打到“M”时，执行机构的信号输入端开路，从而保持切换前的阀位，实现无扰切换。 4、联锁保护工作原理： 1）操作器配合调节器，完成系统的联锁保护。 2）外部联锁信号输入操作器，当调节器异常时，9端子低，K继电器被接通，切断送至执行机构的信号，执行机构保持阀位，同时操作器接通闪光电路和外接电铃。 3）S开关在联锁保护以后，还处于自动“A”位置，必须把开关S打到“M”位置，才能实现手动操作。 过程控制仪表.第四节 （二）D型操作器 5、调节器输出指示工作原理 ： 1）当操作器处于自动位置时，Mh显示电流值。如果调节器出现报警，K继电器动作，使得回路断开，指针示值0刻度。 2）当操作器处于手动位置时，调节器输出电流通往执行结构的通路被切断，但是M点构成回路，指示器仍正常显示。 6、操作器掉电处理： 1）掉电时，所有指示灯全不亮，操作器只能从拨动开关的位置作出判断。 2）掉电时，如果操作器处于自动状态，掉电不影响自动调节系统的正常运行。 3）掉电时，如果操作器处于手动状态，因恒流源无法工作，因此手操无法进行。过程控制仪表.谢谢各位！