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電/氣轉換器和閥門定位器

時間:2014-11-17 閱讀:1885
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電/氣轉換器與閥門定位器

1.電/氣轉換器

由于氣動執(zhí)行器具有一系列優(yōu)點,絕大部分使用電動調節(jié)儀表的系統(tǒng)也使用氣動執(zhí)行器。為使氣動執(zhí)行器能夠接受電動調節(jié)器的控制信號,必須把調節(jié)器輸出的標準電流信號轉 換為20?lOOkPa的標準氣壓信號。這個工作是由電/氣轉換器完成的。

圖3-38是力平衡式電/氣轉換器的原理圖。

圖中,由電動調節(jié)器送來的 電流/通入線圈2,該線圈能在永 久磁鐵的氣隙中自由地上下移動。 當輸入電流/增大時,線圈與磁鐵 產生的吸力增大,使杠桿1作逆 時針方向轉動,并帶動安裝在杠 桿上的擋板3靠近噴嘴4,使噴嘴 擋板機構的背壓升高,并經氣動 功率放大器9放大(氣動功率放 大器在閥門定位器中討論)后產生20 ~ 100kPa的輸出壓力完成電/氣轉換;與此同時,該壓力還作為反饋信號作用于波紋管6,使杠桿產生向上的反饋力矩,與電磁力矩相平衡,構成力平衡式電/氣轉換系統(tǒng)。彈簧5可用來調整輸出零點;移動波紋管的安裝位置可調整量程;重錘8用來平衡杠桿的重 量,使其在各種安裝位置都能準確地工作,這種轉換器的精度可達到0.5級。

2. 閥門定位器

在圖3-25所示的氣動執(zhí)行器中,閥杠的位移是由作用到薄膜上的推力與彈簧反作用力 動態(tài)平衡后確定的。為了防止閥桿引出處的泄露,填料總要壓得很緊,致使摩擦力可能很 大;此外,由于種種原因,被調節(jié)流體對閥心的作用力也可能相當大。所有這些都會影響執(zhí) 行機構與輸人信號之間的定位關系,使執(zhí)行機構產生回環(huán)特性,嚴重時可能造成系統(tǒng)振 蕩。因此,在執(zhí)行機構工作條件差及要求調節(jié)質量高的場合,都在執(zhí)行機構前加裝閥門定位 器。其框圖如圖3-39所示。由圖可見,借助于閥桿位移負反饋,使調節(jié)閥能按輸人信號精 確地確定自己的開度。

圖3-40所示是閥門定位器與氣動執(zhí)行機構配合使用的原理圖。由圖可知,它是一個氣壓-位移反饋系統(tǒng),其工作過程為:由電/氣轉換器的輸出氣壓信號Pi作用于波紋管1,使擋 板2以反饋凸輪3為支點轉動,當擋板靠近噴嘴時,使背壓室A內壓力上升,推動膜片使錐 閥4關小,球閥5開大。這樣,氣源的壓縮空氣就較易從D室進入C室,而較難進入B室 排入大氣,使C室的壓力急劇上升,此壓力送往執(zhí)行機構,通過薄膜產生推力,推動閥桿 向下移動,并帶動凸輪3按順時針方向旋轉,使擋板下端右移并離開噴嘴,以減小輸出壓力 P,zui終達到平衡。在平衡時,由于放大器的放大倍數(shù)很高(約為10~20倍),輸出氣量很大,有很強的負載能力,故可直接推動執(zhí)行機構。

閥門定位器采用了深度位移負反饋,因而能克服閥桿上的摩擦力,消除流體不平衡力的 影響,改善了執(zhí)行器的靜態(tài)特性;此外,由于它使用了氣動功率放大器,增強了供氣能力, 加快了執(zhí)行機構的動作速度,改善了執(zhí)行器的動態(tài)性能;第三,還可通過改變反饋凸輪的形 狀,使調節(jié)閥的線性、對數(shù)、快開流量特性互換,以適應控制系統(tǒng)不同的控制要求。

若將電/氣轉換器與閥門定位器組合為一體,即可構成電/氣閥門定位器,其工作原理基本相同,這里不再敘述。需知兩者的結合,可節(jié)省一個氣動功率放大器,從而節(jié)約了儀表成本,提高了經濟效益。

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