氣動執行器與電動執行器的比較

2019-01-23 14:32:00 admin 51

01。氣動執行機構的工作原理

氣動執行機構是一種由氣動力驅動的執行機構,用於打開和關閉或調節閥門。它也被稱為氣動執行器或氣動裝置,但它通常被稱為氣動頭。氣動執行機構的執行機構和調節機構是統一的。氣動執行器的執行機構包括膜式、活塞式、叉式和齒輪齒條式。氣動執行器可以接受連續的氣體信號,輸出線性位移,有些可以輸出搖臂角位移。它移動更快,但隨著負載的增加而減慢。可靠性高,但氣源中斷後(加備用閥後)不能維持閥門,不便於實現分段控製和程序控製,具有防爆功能。
當壓縮空氣從噴嘴a進入氣動執行機構時,氣體推動兩個活塞向兩端(氣缸蓋端)直線運動。活塞上的齒條驅動旋轉軸上的齒輪逆時針旋轉90度,閥門打開。此時,氣動執行閥兩端的氣體用b管噴嘴排出。相反,當壓縮空氣從b形噴嘴進入氣動執行器的兩端時,氣體推動兩個塞子以直線朝中間移動。活塞上的齒條驅動旋轉軸上的齒輪順時針旋轉90度,閥門關閉。此時,氣動執行機構中間的氣體用a管噴嘴排出。以上是標準傳動原理。根據用戶要求,氣動執行機構可采用與標準型相反的傳動原理,即選擇標準軸順時針轉動開啟閥門,反時針轉動關閉閥門。單動(彈簧複位)氣動執行機構a管噴嘴為進氣口,b管噴嘴為排氣口(b管噴嘴應安裝消聲器)。a管噴嘴的進口是開啟閥門,當空氣被切斷時,閥門被彈簧力關閉。

02。氣動執行器的分類與介紹

常用的作動器有膜式和活塞式。膜促動器是最常用的膜促動器。可作為通用控製閥的驅動裝置,形成氣動薄膜執行器。氣動膜片致動器的信號壓力p作用於膜片使其變形,並驅動膜片上的推杆移動,從而導致閥芯位移,從而改變閥的開啟。結構簡單,價格便宜,維修方便,應用廣泛。氣動活塞作動器使活塞在氣缸內運動,產生推力。顯然,活塞式的輸出力遠大於薄膜式的輸出力。因此,膜式適用於小產量、高精度場合,活塞式適用於大口徑、高壓降控製或蝶閥驅動裝置等大產量場合。除了膜式和活塞式之外,還有一種長行程執行器,它具有長行程和大扭矩,並且適合於輸出角位移和大扭矩場合。氣動執行器接收的信號標準在0.02至0.1兆帕之間。

氣動薄膜執行器有正負兩種形式。當來自控製器或閥門定位器的信號壓力增加時,閥杆向下的作用稱為正致動器;當信號壓力增加時,閥杆向上的作用稱為反作用致動器。正致動器的信號壓力進入波紋膜片上方的膜腔,而反作用致動器的信號壓力進入波紋膜片下方的膜腔。通過替換單個部件,這兩個部件可以相互改變。

氣動活塞作動器的主要部件是氣缸、活塞和推杆。氣缸內的活塞隨著氣缸兩側壓差的變化而運動。根據其特點,可分為比例型和雙向型。根據輸入活塞兩側的工作壓力,將活塞從高壓側推向低壓側。比例式是基於雙向閥定位器,使推杆位移與信號壓力成比例關係。

03。控製機構的基本組成

控製機構,即控製閥,實際上是一個局部阻力可以改變的節流元件。閥杆的上部與致動器連接,下部與閥芯連接。由於閥芯在閥體內移動,閥芯與閥座之間的流動麵積發生變化,即改變閥的阻力係數,從而改變受控介質的流量,從而達到控製工藝參數的目的。控製閥由閥體、閥座、閥芯、閥杆、上下閥蓋等組成。控製閥直接與受控介質接觸。為了滿足各種要求,閥芯和閥體的結構和材料是不同的。

控製閥的閥芯有兩種:直行程閥芯和角行程閥芯。常見的直行程閥芯有:平板閥芯,具有快速開啟特性,可由兩人控製;柱塞閥芯,可上下顛倒,實現正負調節;窗口閥芯,具有流量匯合和分流型,適用於直行程閥芯。單向閥;多級閥芯,可以串聯連接多個閥芯,起到降壓作用。角行程閥芯通過閥芯的旋轉運動改變閥芯和閥座之間的流動截麵。常見的角行程閥芯有偏心旋轉閥芯、蝶形閥芯和球形閥芯。

04。控製閥結構

1。直接單座控製閥:這種閥的閥體隻有一個閥芯和閥座。其特點是結構簡單,泄漏小,容易保證封閉,甚至完全切斷。但是,當壓差較大時,作用於閥芯上的流體的推力是不平衡的,這種不平衡的力會影響閥芯的運動。該閥一般用於小口徑、低壓降場合。

2。直接雙座控製閥:閥體內有兩個閥芯和閥座,這是最常用的類型。當流體流過時,作用於上下閥芯上的推力方向相反,大小幾乎相等,可以相互抵消,因此不平衡力很小。但是,由於加工限製,上下閥芯閥座不易保證同時密封,因此泄漏較大。根據閥芯和閥座的相對位置,閥可分為正反兩種形式。當閥體直立,閥杆向下移動時,閥芯和閥座之間的流動麵積減小,這稱為正作用型。如果閥芯反向,閥杆向下移動時,閥芯和閥座之間的流動麵積增加,這稱為反應型。

三。膜片控製閥:采用耐腐蝕的襯體和隔膜。與相同口徑的其他閥相比,膜片閥結構簡單、流阻小、流量大。因為介質通過隔膜與外界隔開,所以沒有填料,介質不會泄漏。該閥具有較強的耐腐蝕性,適用於強酸、強堿等腐蝕介質的控製,也適用於高粘度、懸浮顆粒介質的控製。

4。三通控製閥:有三個入口和出口與工藝管道相連。流通有兩種模式:匯流和分流。該閥可替代二通閥,適用於混合控製和旁路控製。

5。角控製閥:角閥的兩個角形成一個直角的形狀,通常是底進和側出。該閥流道簡單,阻力小。它適用於現場管道需要直角連接,介質粘度高、壓差大、含有少量懸浮固體和固體顆粒的場合。

6。套筒控製閥:又稱籠閥,其閥體類似於一般通過單座閥。在籠閥中有一個圓柱形套筒。套管壁上有幾種形狀各異的孔。使用套筒導向器,閥芯在套筒上下移動。由於這種運動改變了保持架的節流孔麵積,從而形成各種特性,實現流量控製。本實用新型具有調節比大、振動小、平衡力小、結構簡單、套筒互換性好等優點。通過更換不同的套筒可以獲得不同的流動特性。閥門內部的氣蝕和噪聲較小。它是一種性能優良的閥門。它特別適用於要求低噪聲和大壓差的情況,但不適合要求高壓差的情況。溫度、高粘度和含有顆粒物的液體。

7。蝶閥:也稱為翻轉閥。蝶閥具有結構簡單、重量輕、價格便宜、流阻小等特點。然而,它們有很大的泄漏。適用於大口徑、大流量、低壓降場合。它們也可以用於控製含有少量纖維或懸浮顆粒的介質。

8。球閥:球閥的閥芯和閥體是球形的。當閥芯旋轉使其與閥體處於不同的相對位置時,具有不同的流動截麵積,從而達到流量控製的目的。

9。凸輪偏轉閥:也稱偏心旋轉閥。閥芯呈扇形、球形。它是用彎曲臂和套筒鑄造,並固定在轉軸上。凸輪偏轉閥的偏轉臂在壓力作用下會發生變形,使閥芯的球麵與閥座的座環緊密接觸,具有良好的密封性能。同時具有重量輕、體積小、安裝方便等特點。適用於高粘度或懸浮物的介質流量控製。

05。控製閥的理想流量特性及工作流量特性

隨著控製閥開度的變化,閥前後壓差也會變化,所以流量也會變化。為了便於分析,將閥前後壓差不隨閥開度變化的流動特性稱為理想流動特性,將閥前後壓差隨操作壓力變化的流動特性稱為理想流動特性。閥門的改進稱為工作流特性。

線性流動特性。雖然是線性的,但是當開度小時,流量的相對變化值大,靈敏度高,控製效果強,容易發生振蕩;當開度大時,流量的相對變化值小,靈敏度低,控製效果好。是弱的,控製是緩慢的。

等百分比流動特性。隨著流量的增加,放大倍數增加,因此當開度較小時,控製柔和穩定,當開度較大時,控製靈敏有效。

拋物線流動特性。在拋物線流動特性中,存在一個修正的拋物線流動特性,它由拋物線特性導出,以補償小開口處線性特性調節性能差的缺點。它具有低於30%位移和20%相對流量的拋物線特性和在上述範圍內的線性特性。

快開流動特性。快開閥芯是扁平的。其有效位移一般為座椅的1/4。當排量較大時,閥體的流動麵積不會增大,控製效果會損失。快開閥適用於切斷閥或雙位置控製係統的快開和關閉。

事實上,大多數的控製閥,其特性都不為零(即有泄漏),為此,經常接入截止閥。在實際生產中,控製閥的前後壓差總是變化的。控製閥通常與工藝設備一起使用,並且還與管道串聯或並聯。壓力差隨著阻力的損失而變化,導致理想流動特性的畸變變為工作特性。針對串並聯管道的情況,可以得出以下結論:串並聯管道會扭曲閥門的合理流動特性,特別是串並聯管道的影響;串並聯管道會減小控製器的調節範圍。ol閥,特別是並聯管道;串聯管道將減少係統的總流量,而並聯管道將減少係統的總流量。由於串並聯管道的存在,係統的總流量增大,控製閥的放大倍數減小,即輸入信號變化引起的流量變化值減小。

06。電力變換器的工作原理

電氣儀表的標準直流信號(0-10ma或4-20ma)被轉換成氣動儀表的標準氣動信號(2*104-10a5pa)。該變頻器的工作原理與氣動變頻器的工作原理相似,並根據力平衡原理工作。來自電氣儀器(變送器或調節器)的標準電信號通過恒定磁場(永久磁場)的力線圈產生電磁場。與永久磁場相互作用的合力使杠杆繞支點擺動,改變噴嘴與擋板之間的間隙。氣動放大器的背壓發生變化,輸出放大的氣動信號。同時,輸出壓力反饋到波紋管以產生反饋力矩,從而杠杆可以重新平衡。因此,輸出壓力與轉換電流成正比。

在電力單元組合儀表的自動調節係統中,經常使用電氣轉換器。氣動執行機構具有結構簡單、性能穩定、運行可靠、維護方便、現場條件要求低、防火防爆等優點。因此,氣動執行機構在電子儀器的調節係統中得到了廣泛的應用。這需要在電調節器和氣動致動器之間連接一個電轉換器。在氣動執行器中,有一個電動閥門定位器。它安裝在氣動控製閥上,不僅可以調節閥門,而且具有電氣轉換器的功能。圖2顯示了轉換器在電氣複合調節係統中的功能。還有一種電轉換器,通過步進電機將電信號轉換為位移,然後轉換為氣動信號。它可以直接將電氣的數字信號轉換成氣體的模擬信號,從而計算機可以直接控製氣動閥,形成計算機控製係統。

07。電動閥門定位器的工作原理

電動閥門定位器是控製閥的主要附件。它通常與氣動閥結合使用。它接收調節器的輸出信號,然後通過其輸出信號控製氣動閥。當控製閥工作時,閥杆的位移通過機械裝置反饋到閥定位器,並且閥的位置通過電信號傳輸。對於上部係統。

電動閥門定位器是控製閥的主要附件。將閥杆位移信號作為輸入反饋測量信號,控製器輸出信號作為整定信號,並進行比較。當閥杆與控製器之間存在偏差時,改變輸出信號到執行器,使執行器動作,建立閥杆的位移比和控製器輸出。信號之間的一一對應關係。因此,閥定位器由反饋控製係統組成,反饋控製係統以閥杆位移為測量信號,控製器輸出為設定信號。控製係統的控製變量是閥門定位器對執行機構的輸出信號。

08。電動閥門定位器的作用

(1)用於對質量要求較高的重要調節係統,提高調節閥的定位精度和可靠性。

(2)當閥兩端之間的壓力差較大時(p>1mpa)。通過增加空氣源的壓力,提高致動器的輸出力,克服液體對閥芯的不平衡力,減少行程誤差。

(3)當調節介質為高溫、高壓、低溫、有毒、易燃、易爆等時,為了防止外部泄漏,填料經常被壓得很緊,閥杆與填料之間的摩擦較大。此時,時間延遲可以通過定位器來克服。

(4)當調節介質是粘性流體或含有固體懸浮物時,可通過使用定位器克服介質對閥杆運動的阻力。

(5)對於大口徑(dg>100mm)控製閥,增加致動器的輸出推力。

(6)當調節器與執行器之間的距離大於60m時,定位器能夠克服控製信號的傳輸延遲,提高閥的反應速度。

(7)改善控製閥的流量特性。

(8)當一個調節器控製兩個執行器實現分段控製時,兩個定位器分別用於接收低輸入信號和高輸入信號。然後,一個執行器工作在低範圍,另一個在高水平,這構成了分裂範圍調節。

09。電氣閥門定位器的分類

閥門定位器根據輸入信號分為氣動閥門定位器、電動閥門定位器和智能閥門定位器。氣動閥門定位器的輸入信號為標準氣體信號,例如20-100kpa氣體信號,其輸出信號也是標準氣體信號。電動閥門定位器的輸入信號是標準電流或電壓信號,例如4-20ma電流信號或1-5v電壓信號,將電信號轉換成電動閥門定位器內部的電磁力,然後將氣體信號輸出到撥號控製v。阿爾文。智能電動閥門定位器將控製室的電流信號轉換為氣體信號驅動控製閥。根據控製閥工作時閥杆的摩擦力,抵消由中壓波動引起的不平衡力,並且閥的打開對應於來自控製室的電流信號。智能配置可以設置相應的參數,提高控製閥的性能。

根據作用方向可分為單向閥定位器和雙向閥定位器。當在活塞致動器中使用單向閥定位器時,閥定位器隻有一個方向,並且雙向閥定位器作用在活塞致動器的氣缸的兩側和兩個方向。

根據閥定位器的輸出信號和輸入信號的增益符號,該定位器可分為正閥定位器和負閥定位器。當正閥定位器的輸入信號增加時,輸出信號也增加,因此增益為正。當反應閥定位器的輸入信號增加時,輸出信號減少,因此增益為負。

根據閥門定位器的輸入信號是模擬信號還是數字信號,可分為普通閥門定位器和現場總線電動閥門定位器。普通閥門定位器的輸入信號為模擬氣壓或電流、電壓信號,電動閥門定位器在現場總線中的輸入信號為現場總線的數字信號。

根據閥門定位器是否具有cpu,可分為普通電動閥門定位器和智能電動閥門定位器。普通的電動閥門定位器沒有cpu,不具有智能性,不能進行相關的智能操作。具有cpu的智能電動閥門定位器可以處理智能操作,如前向通道的非線性補償等。現場總線電動閥門定位器還可以攜帶pid功能模塊來實現相應的操作。反饋信號的檢測方法也可以進行分類。

10。氣動執行器的優缺點

優點

1。接受連續氣體信號,輸出線性位移(充電/氣體轉換裝置後,也可以接受連續電信號),有的帶有搖臂,可以輸出角位移。

2。它既有正反兩方麵的作用。

3、它移動更快,但隨著負載的增加而減慢。

4。輸出力與工作壓力有關。

5。可靠性高,但氣源中斷後不能保持閥門(帶有備用閥可保持)。

6。實現分段控製和程序控製是不方便的。

7。維護簡單,適應環境。

8。高輸出功率。

9。具有防爆功能。

缺點:控製精度低,雙作用氣動執行器,氣源切斷後,不能返回預置位置。氣源切斷後,單動氣動執行機構可通過彈簧恢複到預設位置。

11。氣動執行器與電動執行機構的比較

在技術性能方麵,氣動執行器的優點主要包括以下四個方麵:

(1)負載大,可用於高轉矩輸出應用。

(2)反應快,反應快。

(3)對工作環境適應性良好,尤其在易燃、易爆、粉塵多、磁力強、輻射和振動大的工作環境中,優於液壓、電子和電氣控製。

(4)當行程受阻或閥杆係緊時,電機容易損壞。

電動執行器的優點包括:

(1)結構緊湊,體積緊湊。與氣動執行機構相比,電動執行機構結構簡單。基本的電子係統包括執行器、三位置dpdt開關、保險絲和一些易於組裝的線路。

(2)電動執行器的驅動源非常靈活,一般車輛電源都能滿足需要,而氣動執行器則需要空氣源和壓縮驅動裝置。

(3)電動執行器無漏風危險,可靠性高,而空氣壓縮性使氣動執行器的穩定性稍差。

(4)不需要安裝和維護各種氣動管道。

(5)負載可以在沒有動力的情況下維持,而氣動執行機構需要恒壓供給。

(6)因為不需要額外的壓力裝置,所以電動執行器更安靜。通常,如果氣動執行機構在重負載下,必須安裝消聲器。

(7)在氣動裝置中,通常需要將電信號轉換成氣體信號,然後轉換成電信號。由於傳輸速度較慢,不適合於串聯元件較多的複雜電路。

(8)電動執行機構控製精度優越。

事實上,氣動和電氣係統並不是互斥的。氣動執行機構可以簡單地實現快速的線性循環運動,結構簡單,維修方便,並可用於各種惡劣的工作環境,如防爆要求,灰塵或潮濕條件。但是,當驅動力急劇增加且需要精確定位時,采用伺服電機的電動驅動器具有優勢。對於要求精確、同步操作、可調和定位編程的應用來說,電驅動是最好的選擇。由伺服電機或步進電機組成的電驅動係統,加上閉環定位控製器,可以彌補氣動係統的不足。

現代控製係統正變得越來越複雜和複雜。它不是一種能夠滿足係統各種控製功能的驅動控製技術。電動執行器主要應用於需要精確控製的應用場合。自動化設備的靈活性要求不斷提高。同一設備往往需要適應不同尺寸工件的加工需要。執行機構需要多點定位控製,以及精確控製或同步跟蹤執行機構的速度和扭矩。痕跡,這些傳統的氣動控製無法實現,而電動執行器可以很容易地實現這樣的控製。可以看出,氣動執行器更適合於簡單的運動控製,而電動執行器主要用於精確的運動控製場合。