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執行器知識大全!值得收藏!
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發布者:admin 發布時間:2019/3/5 閱讀:23

 

    

    在過程控制系統中,執行器由執行機構和調節機構兩部分組成。調節機構通過執行元件直接改變生產過程的參數,使生產過程滿足預定的要求。執行機構則接受來自控制器的控制信息把它轉換為驅動調節機構的輸出(如角位移或直線位移輸出)。它也采用適當的執行元件,但要求與調節機構不同。執行器直接安裝在生產現場,有時工作條件嚴苛。能否保持正常工作直接影響自動調節系統的安全性和可靠性。

 

(一)直行程式的調節機構 

 

直通單座閥

 所謂單座是指閥體內只有一個閥芯和一個閥座。其特點是結構簡單、泄漏量小(甚至可以完全切斷)和允許壓差小。因此,它適用于要求泄漏量小,工作壓差較小的干凈介質的場合。在應用中應特別注意其允許壓差,防止閥門關不死。

 

直通雙座閥

 直通雙座調節閥[圖8-2(a)]的閥體內有兩個閥芯和閥座。它與同口徑的單座閥相比,流通能力約大20%~25%。因為流體對上、下兩閥芯上的作用力可以相互抵消,但上、下兩閥芯不易同時關閉,因此雙座閥具有允許壓差大、泄漏量較大的特點。故適用于閥兩端壓差較大,泄漏量要求不高的干凈介質場合,不適用于高粘度和含纖維的場合。

 

角形閥

 角形調節閥[圖8-2(d)]的閥體為直角形,其流路簡單,服力小,適用于高壓差、高粘度、含懸浮物和顆粒狀物料流量的控制。一般使用于底進側出、此種調節閥穩定性較好。在高壓場合下,為了延長閥芯使用壽命,可采用側進底出,但在小開度財容易發生振蕩。

 

 

(二)角行程式的調節機構

 

蝶閥

 蝶閥的擋板以轉軸的旋轉來控制流體的流量。它由閥體、擋板、擋板軸和軸封等部件組成。其結構簡單、體積小、重量輕、成本低、流通能力大,特別適用于低壓差、大口徑、大流量氣體和帶有懸浮物流體的場合,但泄漏量較大。其流量特性在轉角達到70o。前和等百分比特性相似,70o以后工作不穩定,特性也不好,所以蝶閥通常在0o~70o轉角范圍內使用。蝶閥不僅在石油、煤氣、化工、水處理等一般工業上得到廣泛應用,而且還應用于熱電站的冷卻水系統。

 

凸輪撓曲閥

 凸輪撓曲閥又稱偏心旋轉閥[圖8-2(i)],也是一種新型結構的調節閥。其球面閥芯的中心線與轉軸中心偏離,轉軸帶動閥芯偏心旋轉,使閥芯向前下方進入閥座。

  偏心旋轉閥具有體積小,重量輕,使用可靠,維修方便,通用性強,流體阻力小等優點,適用于粘度較大的場合,在石灰、泥漿等流體中,具有較好的使用性能。

 

 

執行器的應用領域

 

電動執行器主要應用以下三大領域

 

發電廠

 

典型應用有:

①火電行業應用

 送風機風門擋板 一次進風風門擋板 空氣預熱風門擋板 煙氣再循環 旁路風門擋板 二次進風風門擋板 主風箱風門擋板 燃燒器調節桿 燃燒器搖擺驅動器 液壓推桿驅動器 葉輪機調速煙氣調節閥 蒸氣調節閥 球閥和蝶閥控制滑動門 閘門

②其它電力行業的閥門執行器應用

 球閥 除塵控制噴水葉輪機轉速控制 控制大型液壓閥 燃氣控制閥 燃燒器點火啟動蒸氣控制閥 冷凝水再循環, 脫氧機,鍋爐給水,過熱控制器,再加熱恒溫控制器,及其它相關閥門應用

 

過程控制

 用于化工、石化、模具、食品、醫藥、包裝等行業的生產過程控制,按照既定的邏輯指令或電腦程序對閥門、刀具、管道、擋板、滑槽、平臺等進行精確的定位、起停、開合、回轉,利用系統檢測出的溫度、壓力、流量、尺寸、輻射、亮度、色度、粗糙度、密度等實時參數對系統進行調整,從而實現間歇、連續和循環的加工過程的控制。

 

工業自動化

 用于較為廣泛的航空、航天、軍工、機械、冶金、開采、交通、建材等方面,對各類自動化設備和系統的運動點(運動部件)進行各種形式的調節和控制。

 

過程控制和工業自動化方面的主要應用舉例如下:

 在硫礦生產中的應用

   注水流量控制球閥和碟閥控制

 

碳酸鉀管道閥門執行器的應用

 滑動門分流器 閘門球閥和蝶閥 球型控制閥

 

水處理閥門執行器的應用

 液流流量控制調壓閥壓力控制 酸溶液流量控制

 

石灰石/水泥廠閥門執行器的應用

 球 或蝶閥控制 處理干水泥,石膏,或液體 送風和引風機 調節型風門擋板 旁路風門擋板 環境污染控制和除塵裝置滑動門 對在料斗和儲藏庫的原材料進行物流控制 閘門 控制原材料在進料口的流量 燃氣控制閥 調節轉爐上燃燒器進氣量 蒸氣控制閥 控制生產過程所需的蒸氣

 

在谷物加工廠執行器的應用

   閘門 分流閥 分配器 物料卸貨器/加熱器 除塵隔離擋板 氣流控制(物流干燥) 球閥和蝶閥控制

 

鋼廠風門擋板和閥門執行器的應用

 球或蝶閥控制 控制冷卻水,廢水,或其它冷卻介質 調節型風門擋板 送風和引風機旁路風門擋板 閘門 環境污染控制和除塵裝置 滑動門 控制原材料在進料口的流量對在料斗和儲藏庫的原材料進行物流控制 燃氣控制閥 蒸氣控制閥 調節轉爐上燃燒器進氣量控制生產過程所需的蒸氣

 

鋁廠風門擋板和閥門執行器的應用

 送風機風門擋板 一次進風風門擋板 空氣預熱風門擋板 煙氣再循環 旁路風門擋板 二次進風風門擋板 主風箱風門擋板 燃燒器調節桿 燃燒器搖擺驅動器 液壓推桿驅動器 葉輪機調速 煙氣調節閥 蒸氣調節閥 球閥和蝶閥控制 滑動門 閘門

 

過程控制擋板的應用

 空氣補充 排風機旁路 熱/冷風混和 應急關斷

 

在石油工業中的應用

 注油工藝流量控制 氣舉管路主閥門壓力控制 注水工藝流量控制 油井油質采樣試驗 / 生產用閥門

在天然氣生產和輸送工業的應用

 

 

氣動、電動、液動執行器的對比

 

調節閥所用執行器不外乎氣動、電動、液動(電液動)這三種,其使用性能各有優劣,下面分述之。

 

氣動執行機構

   現今大多數工控場合所用執行器都是氣動執行機構,因為用氣源做動力,相較之下,比電動和液動要經濟實惠,且結構簡單,易于掌握和維護。由維護觀點來看,氣動執行機構比其它類型的執行機構易于操作和校定,在現場也可以很容易實現正反左右的互換。它最大的優點是安全,當使用定位器時,對于易燃易爆環境是理想的,而電訊號如果不是防爆的或本質安全的則有潛在的因打火而引發火災的危險。所以,雖然現在電動調節閥應用范圍越來越廣,但是在化工領域,氣動調節閥還是占據著絕對的優勢。

氣動執行機構的主要缺點就是:響應較慢,控制精度欠佳,抗偏離能力較差,這是因為氣體的可壓縮性,尤其是使用大的氣動執行機構時,空氣填滿氣缸和排空需要時間。但這應該不成問題,因為許多工況中不要求高度的控制精度和極快速的響應以及抗偏離能力。

 

電動執行機構

   電動執行機構主要應用于動力廠或核動力廠,因為在高壓水系統需要一個平滑、穩定和緩慢的過程。電動執行機構的主要優點就是高度的穩定和用戶可應用的恒定的推力,最大執行器產生的推力可高達225000kgf,能達到這么大推力的只有液動執行器,但液動執行器造價要比電動高很多。電動執行器的抗偏離能力是很好的,輸出的推力或力矩基本上是恒定的,可以很好的克服介質的不平衡力,達到對工藝參數的準確控制,所以控制精度比氣動執行器要高。如果配用伺服放大器,可以很容易地實現正反作用的互換,也可以輕松設定斷信號閥位狀態(保持/全開/全關),而故障時,一定停留在原位,這是氣動執行器所作不到,氣動執行器必須借助于一套組合保護系統來實現保位。

 

   電動執行機構的缺點主要有:結構較復雜,更容易發生故障,且由于它的復雜性,對現場維護人員的技術要求就相對要高一些;電機運行要產生熱,如果調節太頻繁,容易造成電機過熱,產生熱保護,同時也會加大對減速齒輪的磨損;另外就是運行較慢,從調節器輸出一個信號,到調節閥響應而運動到那個相應的位置,需要較長的時間,這是它不如氣動、液動執行器的地方。

液動執行機構 

   當需要異常的抗偏離能力和高的推力以及快的形成速度時,我們往往選用液動或電液執行機構。因為液體的不可壓縮性,采用液動執行器的優點就是較優的抗偏離能力,這對于調節工況是很重要的,因為當調節元件接近閥座時節流工況是不穩定的,越是壓差大,這種情況越厲害。另外,液動執行機構運行起來非常平穩,響應快,所以能實現高精度的控制。電液動執行機構是將電機、油泵、電液伺服閥集成于一體,只要接入電源和控制信號即可工作,而液動執行器和氣缸相近,只是比氣缸能耐更高的壓力,它的工作需要外部的液壓系統,工廠中需要配備液壓站和輸油管路,相比之下,還是電液執行器更方便一些。

    液動執行機構的主要缺點就是造價昂貴,體檢龐大笨重,特別復雜和需要專門工程,所以大多數都用在一些諸如電廠、石化等比較特殊的場合。

 

 

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