計算機(jī)控制系統(tǒng)中的檢測設(shè)備與執(zhí)行裝置PPT課件

1、2021-11-181調(diào)節(jié)器執(zhí)行器對象測量變送x (t)e (t)u (t)q (t)y (t)z (t)第1頁/共99頁2021-11-182 傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。傳感器的輸出信號有多種形式，如電壓、電流、頻率、脈沖等，輸出信號形式由傳感器原理確定。 變送器在控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它將工藝變量(如溫度、壓力、流量、液位、成份等)和電、氣信號(如電流、電壓、頻率、氣壓信號等)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號。第2頁/共99頁2021-11-1839.1 傳感器和變送器主要內(nèi)容： 信號傳輸及供電的四線制與兩線制 壓力檢測及變送 溫度檢測和變送 流量

2、檢測及變送 物位檢測及變送 其它檢測儀表和裝置第3頁/共99頁2021-11-184信號傳輸及供電的四線制與兩線制 變送器安裝在現(xiàn)場，它的氣源或電源從控制室送來，而輸出信號送到控制室。氣動變送器用兩根氣動管線分別傳送氣源和輸出信號。 電動模擬式變送器采用二線制或四線制傳輸電源和輸出信號。 第4頁/共99頁2021-11-185 二線制：儀表的信號傳輸與供電共用兩根導(dǎo)線 四線制：四線制：儀表的信號傳輸與供電用四根導(dǎo)線 第5頁/共99頁2021-11-186智能式變送器 智能式變送器采用雙向全數(shù)字量傳輸信號，即現(xiàn)場總線通訊方式；目前廣泛采用一種過渡方式，即在一條通訊電纜中同時傳輸490mA電流信號

3、和數(shù)字信號，這種方式稱為HART協(xié)議通訊方式。智能式變送器的電源也由通信電纜傳輸。第6頁/共99頁2021-11-187HART協(xié)議 HART(Highway Addressable Remote Transducer)通信協(xié)議是數(shù)字式儀表實現(xiàn)數(shù)字通信的一種協(xié)議，具有HART通信協(xié)議的變送器可以在一條電纜上同時傳輸490mADC的模擬信號和數(shù)字信號。 HART通信協(xié)議是依照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的開放式系統(tǒng)互連(OSI)參考模型，簡化并引用其中三層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層而制定的。物理層規(guī)定了信號的傳輸方法和傳輸介質(zhì)；數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定了數(shù)據(jù)幀的格式和數(shù)據(jù)通訊規(guī)程；應(yīng)用層規(guī)定了通訊命令的內(nèi)容

4、。第7頁/共99頁2021-11-188壓力檢測及變送壓力檢測的主要方法和分類電容式差壓變送器智能型差壓變送器第8頁/共99頁2021-11-189 大氣壓力-用氣壓計測定的壓力,隨大氣條件和地點而變化.確定為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的大氣壓力參考值等于是101395Pa。 相對壓力或表壓-相對于大氣壓力測定的壓力。 負(fù)壓-負(fù)的相對壓力，因此它低于大氣壓力 過壓-正的相對壓力。 差壓-兩個壓力的差值。 絕對壓力-相對于真空（0壓）測量的壓力幾種壓力表述形式第9頁/共99頁2021-11-1810壓力檢測的主要方法和分類按敏感元件和轉(zhuǎn)換原理的特性不同，一般分為以下幾類： 液注式壓力檢測 ：依據(jù)流體靜力學(xué)原理 彈

5、性式壓力檢測 ：依據(jù)彈性形變原理 負(fù)荷式壓力檢測 ：依據(jù)靜力平衡原理 電氣式壓力檢測 ：利用敏感元件 其它壓力檢測方法 ：彈性振動、壓磁式第10頁/共99頁2021-11-1811U形管壓力計(根據(jù)流體靜力學(xué)原理)第11頁/共99頁2021-11-1812彈簧管壓力計(彈性元件受力變形原理) 1.金屬彈簧管 9.指針 3-連桿 4.扇型齒輪 5.彈簧 6-底座 7.測壓接頭 8.小齒輪 9.外殼 第12頁/共99頁2021-11-1813電容式差壓變送器 電容式差壓變送器采用差動電容作為檢測元件，是目前工業(yè)上普遍使用的一種變送器 第13頁/共99頁2021-11-1814電容式差壓變送器結(jié)構(gòu)框

6、圖第14頁/共99頁2021-11-1815 測量部分的作用是通過電容式壓力傳感器及相關(guān)電路把被測差壓p成比例的轉(zhuǎn)換成為差動電流信號Id。 差動電容的相對變化量再通過電容/電流轉(zhuǎn)換電路比例的轉(zhuǎn)換成差動電流信號Id，經(jīng)放大后轉(zhuǎn)換成4-90mA輸出電流。 第15頁/共99頁2021-11-1816智能型壓力變送器 智能型壓力或差壓變送器就是在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測儀表 。 智能型變送器的特點是可進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。其精確度高，使用與維護(hù)方便。通過編制各種程序，使變送器具有自修正、自補(bǔ)償、自診斷及錯誤方式報警等多種功能，因而提高了變送器的精確度，簡化了調(diào)整、校準(zhǔn)與維護(hù)

7、過程，促使變送器與計算機(jī)、控制系統(tǒng)直接對話。 第16頁/共99頁2021-11-1817智能式壓力變送器第17頁/共99頁2021-11-1818第18頁/共99頁2021-11-1819溫度檢測和變送 熱電偶 熱電阻 模擬式溫度變送器 智能式溫度變送器第19頁/共99頁2021-11-1820測溫方法的分類 接觸式測溫 基于熱交換原理 非接觸式測溫 基于熱輻射原理第20頁/共99頁2021-11-1821溫度計的分類和形式 膨脹式溫度計 輻射式溫度計 熱電偶溫度計 熱電阻溫度計第21頁/共99頁2021-11-1822 膨脹式溫度計膨脹式溫度計第22頁/共99頁2021-11-1823 膨脹

8、式溫度計膨脹式溫度計第23頁/共99頁2021-11-1824輻射式溫度計 物體受熱后，有一部分熱能轉(zhuǎn)化成輻射能，以電磁波形式向四周輻射。 若物體能將落在其上的熱輻射全部吸收稱為絕對黑體 普朗克定律建立輻射強(qiáng)度和溫度的內(nèi)在聯(lián)系 第24頁/共99頁2021-11-1825熱電偶測溫原理 熱電偶溫度計利用不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的熱電效應(yīng)來測溫的 兩種不同的導(dǎo)體材料（或半導(dǎo)體）A，B組成的閉合回路。相接觸時，存在電子的遷移，達(dá)到平衡時，在接觸的兩端形成電勢mV第25頁/共99頁2021-11-1826熱電偶測溫原理 工業(yè)上常用的(已標(biāo)準(zhǔn)化)熱電偶有：鉑銠30-鉑銠6熱電偶(分度號位B)、鉑銠10-鉑熱電偶

9、(分度號為S)、鎳鉻-鎳硅(鎳鉻-鎳鋁)熱電偶(分度號位K)等。第26頁/共99頁2021-11-1827序號 計 量 器 具 名 稱 準(zhǔn) 確 度 等 級 測 量 范 圍 R-001-304 標(biāo)準(zhǔn)組鉑銠10-鉑熱電偶 標(biāo)準(zhǔn)組標(biāo)準(zhǔn)組3001300 R-009-305 標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶 一等3001300 二等3001300工作鉑銠10-鉑熱電偶 0級016000級01600 R-003-306 標(biāo)準(zhǔn)鉑銠30-鉑銠6熱電偶 一等19001600二等19001600工作用鉑銠30-鉑銠6熱電偶 0級19001600 R-004-307 工作用鎳鉻-鎳硅熱電偶 0級01300 R-005-308

10、 標(biāo)準(zhǔn)銅-康銅熱電偶9 0級0900 工作用銅-康銅熱電偶 0級0900 第27頁/共99頁2021-11-1828熱電偶冷端溫度補(bǔ)償 熱電偶的熱電勢是兩個接點溫度的函數(shù)表, 只有當(dāng)冷端溫度不變（一般取0度）時,熱電勢才是熱端溫度的單值函數(shù)。 實際應(yīng)用中,熱電偶冷端所處環(huán)境溫度總有波動,從而使測量得不到正確結(jié)果, 必須采取補(bǔ)償措施. 冷端溫度補(bǔ)償辦法有以下幾種: 1.冰浴法 9.冷端溫度修正法 3.校正儀表零點法 4.補(bǔ)償法第28頁/共99頁2021-11-1829熱電阻測溫原理 熱電阻溫度計是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的性質(zhì)來測量溫度的 若忽略物體的長度和截面隨溫度的變化,則在參比溫

11、度t0下的電阻值Rt0和電阻溫度系數(shù)a已知,可以通過測量此物體的電阻來反映其溫度. Rt=Rt01+a(t-t0) 熱電阻引線的功能是使感溫元件能與外部測量線路相連接。熱電阻引線對測量結(jié)果有較大的影響，現(xiàn)在常用的引線方式有兩線制、三線制和四線制三種。 第29頁/共99頁2021-11-1830 兩線制兩線制：在熱電阻感溫元件兩端各連一根導(dǎo)線的引線形式為兩線制。這種引線方式簡單、費用低，但是引線電阻以及引線電阻的變化會帶來附加誤差。因此兩線制適用于引線不長，測溫準(zhǔn)確度要求較低的場合。 三線制三線制：在熱電阻感溫元件一端連接兩根引線，另一端連接一根引線，此種引線方式稱為三線制。這種引線形式可以較好

12、的消除引線電阻的影響，測量準(zhǔn)確度高于兩線制。工業(yè)熱電阻通常采用三線制接法。 四線制四線制：在熱電阻感溫元件兩端各連接兩根引線的接法稱為四線制。這種方式主要用于高精度溫度檢測。其中兩根引線為熱電阻提供恒流源I，在熱電阻上產(chǎn)生的壓降通過另兩根引線引至電位差計進(jìn)行測量。因此它能完全消除引線電阻對測量的影響，且在連接導(dǎo)線阻值相同時，還可以消除連接導(dǎo)線的影響。第30頁/共99頁2021-11-1831工業(yè)常用熱電阻 在我國,標(biāo)準(zhǔn)化的熱電阻現(xiàn)有鉑的和銅的兩種 鉑熱電阻用于9攝氏度范圍內(nèi)測溫，銅熱電阻因在高溫下易氧化而適用于攝氏度范圍內(nèi)測溫。前者穩(wěn)定性好，準(zhǔn)確度高；后者價格便宜，電阻與溫度關(guān)系的線性度較好。

13、 第31頁/共99頁2021-11-1832分度號 根據(jù)IEC規(guī)定,鉑電阻有Pt10和Pt100兩種分度號 銅熱電阻按WZC標(biāo)準(zhǔn),代號有Cu50和Cu100兩種。 IECIEC：國際電工委員會（：國際電工委員會（International Electro International Electro Technical CommissionTechnical Commission），成立于），成立于19061906年成月，是世界上年成月，是世界上成立最早的專門國際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)成立最早的專門國際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu) 第32頁/共99頁2021-11-1833第33頁/共99頁2021-11-1834電廠專用熱

14、電阻和隔爆型熱電阻第34頁/共99頁2021-11-1835套管式熱電阻 套管式熱電阻作為溫度測量和控制的傳感器與顯示儀表配套，以直接測量和控制生產(chǎn)過程中氣體，液體和蒸汽的溫度。不僅用于發(fā)電廠管道測溫，同時也用于其他工業(yè)部門的測溫。 第35頁/共99頁2021-11-1836裝配式熱電阻 工業(yè)用鉑電阻作為溫度測量的傳感器，通常用來和顯示儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。 第36頁/共99頁2021-11-1837耐腐型、耐磨型熱電阻 但在某些特殊場合，如化工廠、冶煉廠、火電廠等，用普通熱電偶，熱電阻就極易損壞。因此，在這些場合必須采用特殊材料及機(jī)構(gòu)的熱電偶熱電阻。 第37頁/共99頁2021

15、-11-1838模擬式溫度變送器 以DDZ-型為例，它可以和熱電阻或熱電偶配合使用，將溫度信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號； 主要由測量部分和放大部分組成 第38頁/共99頁2021-11-1839熱電阻溫度變送器結(jié)構(gòu)方框圖熱電阻溫度變送器結(jié)構(gòu)方框圖+-輸出電流輸出電流 Io被測溫度被測溫度 tC熱電阻熱電阻輸入電橋輸入電橋放大電路放大電路反饋電路反饋電路第39頁/共99頁2021-11-1840流量檢測及變送流量檢測原理有很多，有許多分類方法： 按測量單位分：質(zhì)量流量計與體積流量計 按測量流體運動原理分：容積式、速度式、動量式和質(zhì)量流量式 按測量方法分：直接測量式和間接測量式第40頁/共99頁2021

16、-11-1841 差壓流量計 轉(zhuǎn)子流量計 速度式流量計 容積式流量計 靶式流量計 電磁流量計渦街流量計渦街流量計超聲波流量計超聲波流量計量熱式流量計量熱式流量計質(zhì)量流量計質(zhì)量流量計其它流量計其它流量計按測量原理細(xì)分第41頁/共99頁2021-11-1842文丘利式差壓流量計第42頁/共99頁2021-11-1843文丘利管第43頁/共99頁2021-11-1844轉(zhuǎn)子流量計 轉(zhuǎn)子流量計又稱浮子流量計，是目前工業(yè)上或?qū)嶒炇页Ｓ玫囊环N流量計。它是由一根錐形的玻璃管和一個能上下移動的浮子所組成第44頁/共99頁2021-11-1845渦街流量計 在流體中放置一非線性柱狀物(如圓柱或三角形等),則在某

17、一雷諾數(shù)范圍內(nèi),在柱狀物的下游就會產(chǎn)生兩列不對稱且又有規(guī)律的漩渦。通常稱為卡門渦街。由實驗獲知,三角柱卡門漩渦產(chǎn)生的頻率f與平均流速V,管道直徑D,三角扁平面的寬度d 之間的關(guān)系為: f =St/(l-1.95d/D)V/d 第45頁/共99頁2021-11-1846渦街流量計渦街流量計又稱為漩渦流量計，是利渦街流量計又稱為漩渦流量計，是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測量流體用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測量流體流量的儀表流量的儀表。 dhDl11第46頁/共99頁2021-11-1847電磁流量計 流體流動時,兩電極之間產(chǎn)生感應(yīng)電勢E, 設(shè)兩電極之間距離為L。則根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律: Q = 3.1

18、4D9E/(4KLB)= CE/B (7-5) 其中 Q 被測流體的流量 m3/s C 檢驗因數(shù) C = 3.14D9/(4KL) D 管道內(nèi)徑，L 兩電極距離 E感應(yīng)電勢, B 磁感應(yīng)強(qiáng)度，第47頁/共99頁2021-11-1848第48頁/共99頁2021-11-1849電磁式流量計 電磁流量計是基于電磁感應(yīng)原理來測量流量的儀表，它能測量具有一定電導(dǎo)率的液體的體積流量。 測量的準(zhǔn)確度不受被測液體粘度、密度、溫度及電導(dǎo)率變化影響，測量管中沒有任何阻礙被測液體流動的部件，所以幾乎沒有壓力損失。 適當(dāng)選用測量管中絕緣內(nèi)襯和測量電極材料，就可以測量各種腐蝕性溶液的流量，尤其在測量含有固體顆粒溶液如

19、泥漿、紙漿、礦漿或纖維液體流量時，更顯示出其優(yōu)越性 第49頁/共99頁2021-11-1850電磁流量計電磁流量計第50頁/共99頁2021-11-1851超聲波流量計 超聲波流量計常用測量方法為傳播速度差法、多普勒法等。傳播速度差法基本原理是測量超聲波脈沖順?biāo)骱湍嫠鲿r速度之差來反映流體的流速，從而測出流量；多普勒法的基本原理則是應(yīng)用聲波中的多普勒效應(yīng)測得順?biāo)骱湍嫠鞯念l差來反映流體的流速從而得出流量。 超聲波流量計可用于測量任何液體流量,尤其適用于測量腐蝕性液體,高粘度液體和非導(dǎo)電液體的流量。也可用于測量大口徑管道的水流量或各種水渠,河流,海水的流速和流量。第51頁/共99頁2021-

20、11-1852便攜式超聲波流量計第52頁/共99頁2021-11-1853物位檢測及變送物位儀表的分類差壓式液位變送器電容式物位傳感器第53頁/共99頁2021-11-1854物位儀表分類 直讀式物位測量儀表 浮力式物位測量儀表 靜壓式物位測量儀表 電磁式物位測量儀表 輻射式物位儀表 聲波式物位測量儀表 光學(xué)式物位測量儀表 第54頁/共99頁2021-11-1855磁性液位控制器 磁性液位控制器 利用磁性浮子隨液位變化升或降，使檢測管內(nèi)的干簧管開關(guān)動作，送出接點信號。 結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝維修。 應(yīng)用廣泛，價格低廉。 第55頁/共99頁2021-11-1856浮球液位控制器 液位浮動開關(guān) 利用重

21、力與浮力的原理設(shè)計。主要包括浮標(biāo)和微動開關(guān)，當(dāng)液位變化，浮標(biāo)內(nèi)的開關(guān)通、斷。第56頁/共99頁2021-11-1857浮球液位控制器 浮球液位控制器 由測量和輸出兩部分組成，當(dāng)液位變化時，浮球隨之上下移動，從而使磁鋼擺動。根據(jù)磁性同性相斥原理，使觸點接通或斷開第57頁/共99頁2021-11-1858頂裝式磁翻柱液位計液位計根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用研制而成。當(dāng)液位上升時,翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅、白界位處為容器內(nèi)介質(zhì)液位的實際高度，從而實現(xiàn)液位的指示。第58頁/共99頁2021-11-1859差壓式液位變送器 利用差壓或壓力變送器可以很方便的測量液位，且能輸出標(biāo)準(zhǔn)的電流或氣壓信號。 差壓式液位變送器

22、是利用容器內(nèi)的液位改變時，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的 pgHpp1pp2gHppp21第59頁/共99頁2021-11-1860電容式物位傳感器 在電容器的極板之間，充以不同介質(zhì)時，介電系數(shù)不同，電容量的大小也有所不同 可通過測量電容量的變化來檢測液位、料位和兩種不同液體的分界面 電容量大小與液位高度H成正比第60頁/共99頁2021-11-1861 其它檢測儀表和裝置 接近開關(guān)、光電開關(guān) 測速發(fā)電機(jī) 光電編碼器 測厚儀表第61頁/共99頁2021-11-1862行程開關(guān)、接近開關(guān) 行程開關(guān)、接近開關(guān)主要將機(jī)械位移變?yōu)殡娦盘?，以實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，廣泛的應(yīng)用在機(jī)電一體化的設(shè)備上，作

23、為電路自動切換、限位保護(hù)、行程控制等應(yīng)用 行程開關(guān)接近開關(guān)第62頁/共99頁2021-11-1863光電開關(guān) 光電開關(guān)也是一種常用的開關(guān)型檢測元件。它有投光器、受光器和電源組成，投光器常用發(fā)光二極管，受光器常用光敏二極管或光敏三極管 工作原理：使投光器和受光器相對，當(dāng)被測物體擋住從投光器發(fā)射出的光線時，受光器就輸出相應(yīng)的控制信號。光電開關(guān)按檢測方式可分為反射式、對射式兩種類型 第63頁/共99頁2021-11-1864圖 . 光電開關(guān)第64頁/共99頁2021-11-1865測速發(fā)電機(jī) tachogenerator 輸出電動勢與轉(zhuǎn)速成比例的微特電機(jī)。測速發(fā)電機(jī)的繞組和磁路經(jīng)精確設(shè)計，其輸出電動

24、勢E和轉(zhuǎn)速n成線性關(guān)系，即Ekn，其中k是常數(shù)。改變旋轉(zhuǎn)方向時輸出電動勢的極性即相應(yīng)改變。當(dāng)被測機(jī)構(gòu)與測速發(fā)電機(jī)同軸聯(lián)接時，只要檢測出輸出電動勢，即能獲得被測機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速，故又稱速度傳感器。第65頁/共99頁2021-11-1866測速發(fā)電機(jī) 測速發(fā)電機(jī)是一種專門用來測量轉(zhuǎn)速的微型電機(jī)，其本質(zhì)是一種微型發(fā)電機(jī)。有直流和交流兩種 測速發(fā)電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種速度或位置控制系統(tǒng)。在自動控制系統(tǒng)中作為檢測速度元件，以調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速或通過反饋來提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度 由于直流測速發(fā)電機(jī)有電刷、換向器等接觸裝置，使它的可靠性變差，精度也受到影響。交流測速發(fā)電機(jī)的輸出頻率與轉(zhuǎn)速嚴(yán)格對應(yīng)，輸出信號可經(jīng)放大整形變換電

25、路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓或電流信號 第66頁/共99頁2021-11-1867光電編碼器 光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。由于光電碼盤與電動機(jī)同軸，電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當(dāng)前電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。第67頁/共99頁2021-11-1868光電編碼器 光電編碼器作為一種傳感器具有精度高、耗能低、非接觸無磨損、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。 尤其是它以數(shù)字量輸出，具有

26、與計算機(jī)容易聯(lián)機(jī)的優(yōu)點。 編碼器的應(yīng)用對象，就其所測量的物理量的性質(zhì)，它可對運動機(jī)械的直線位移、角位移、速度、相位等進(jìn)行測量，也可間接地對能變換成這些量的，例如溫度壓力、流量等物理量進(jìn)行測量，并給出相應(yīng)的電學(xué)量輸出。 在自動化系統(tǒng)中，它可作為敏感檢測元件組成自動檢測系統(tǒng)，也可作為檢測反饋元件，組成閉環(huán)或半閉環(huán)的自動控制系統(tǒng) 第68頁/共99頁2021-11-1869 編碼器分類表第69頁/共99頁2021-11-1870編碼器 第70頁/共99頁2021-11-1871第71頁/共99頁2021-11-18729.9 過程控制中常用的執(zhí)行器 執(zhí)行器是過程計算機(jī)控制系統(tǒng)中的一個重要組成部分。 其

27、作用是接收控制器送來的控制信號，改變被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內(nèi)。第72頁/共99頁2021-11-1873圖9.96 常見執(zhí)行器的構(gòu)成及控制形式調(diào)節(jié)器伺服放大器操作器電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)器電/氣轉(zhuǎn)換器氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)器電/氣閥門定位器氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥第73頁/共99頁2021-11-1874 執(zhí)行器有各種不同的分類方法： 按動力能源分類 分為氣動執(zhí)行器、電動執(zhí)行器、液動執(zhí)行器。氣動執(zhí)行器利用壓縮空氣作為能源，其特點是結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、平穩(wěn)、輸出推力較大、維修方便、防火防爆，價格較低；可方便的與氣動儀表配套使用，即使是采用電動儀表或計算機(jī)控制時，

28、只要經(jīng)過電/氣轉(zhuǎn)換器或電/氣閥門定位器，將電信號轉(zhuǎn)換為0.09-0.1MPa的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號，仍可用氣動執(zhí)行器 按動作極性分類 分為正作用、反作用執(zhí)行器 按動作行程分類 分為角行程、直行程執(zhí)行器 按動作特性分類 分為比例式、積分式執(zhí)行器第74頁/共99頁2021-11-1875氣動執(zhí)行器 氣動執(zhí)行器又稱氣動調(diào)節(jié)閥，由氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)組成。 執(zhí)行器上有標(biāo)尺，用以指示執(zhí)行器的動作行程 行程標(biāo)尺控制機(jī)構(gòu)氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖 . 氣動執(zhí)行器第75頁/共99頁2021-11-1876氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu) 常見的氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式和活塞式兩大類 其中薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)最常見 第76頁/共99頁2021-11-1877

29、氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的組成 氣動薄膜調(diào)節(jié)閥是由上部的薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)和下部的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)第77頁/共99頁2021-11-1878控制機(jī)構(gòu) 控制機(jī)構(gòu)即調(diào)節(jié)閥，實際上是一個局部阻力可以改變的節(jié)流元件 調(diào)節(jié)閥由閥體、閥座、閥芯、閥桿、上下閥蓋等組成。調(diào)節(jié)閥直接與被控介質(zhì)接觸，為適應(yīng)各種使用要求，閥芯、閥體的結(jié)構(gòu)、材料各不相同 調(diào)節(jié)閥的閥芯有直行程閥芯與角行程閥芯 第78頁/共99頁2021-11-1879第79頁/共99頁2021-11-1880直通單座調(diào)節(jié)閥第80頁/共99頁2021-11-1881三通調(diào)節(jié)閥 三通閥可以把一路流體分成兩路，或是把兩路流體合為一路，

30、它們是在直通單座或雙座調(diào)節(jié)閥的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，可以代替兩個直通閥 第81頁/共99頁2021-11-1882流量特性 由于調(diào)節(jié)閥開度變化時，閥前后的壓差P也會變，從而流量Q也會變。 為分析方便，稱閥前后的壓差不隨閥的開度變化的流量特性為理想流量特性； 閥前后的壓差隨閥的開度變化的流量特性為工作流量特性 第82頁/共99頁2021-11-1883流量特性 對不同的閥芯形狀，具有不同的理想流量特性： 1-快開；2-直線；3-拋物線；4-等百分比4321l/L（%）Q/Qmax（%）04321第83頁/共99頁2021-11-1884電/氣轉(zhuǎn)換器 電氣轉(zhuǎn)換器 電氣閥門定位器第84頁/共99頁202

31、1-11-1885電氣轉(zhuǎn)換器 它是基于力矩平衡的工作原理 擋板噴 嘴永 久 磁 鋼支 點平 衡 錘波 紋 管氣 信 號 輸 出氣 源氣 阻電 信 號 輸 入氣 動 功 率放 大 器PB圖 . 電/氣轉(zhuǎn)換器簡化原理圖第85頁/共99頁2021-11-1886電氣閥門定位器調(diào) 零 彈 簧反 饋 壓 板閥 桿反 饋 拉 桿反 饋 軸氣 動執(zhí) 行 器氣 動 功 率放 大 器輸 入 繞 組氣 阻氣 源調(diào) 量 程 支 點支 點擋 板反 饋 彈 簧平 衡 錘永 久 磁 鋼噴 嘴杠 桿20-100K P a反 饋 彈簧140K P a 圖 . 電/氣閥門定位器原理圖原理第86頁/共99頁2021-11-188

32、7智能型電/氣閥門定位器 調(diào) 節(jié) 閥被 控 介 質(zhì)膜 頭閥B閥A氣 源排 氣進(jìn) 氣閥 位反 饋 桿電 位 計電 氣 閥 門 定 位 器微 電 腦 控 制 電 路輸 入 信 號以微處理器為核心以微處理器為核心采用的數(shù)字定位技術(shù)采用的數(shù)字定位技術(shù) 先進(jìn)性在于：控制精先進(jìn)性在于：控制精度高、能耗低、調(diào)整度高、能耗低、調(diào)整方便、可任意選擇流方便、可任意選擇流量閥的流量特性、故量閥的流量特性、故障報警、通過接口與障報警、通過接口與其它現(xiàn)場總線用戶實其它現(xiàn)場總線用戶實現(xiàn)通信?，F(xiàn)通信。第87頁/共99頁2021-11-1888電動執(zhí)行器第88頁/共99頁2021-11-1889電動執(zhí)行器 電動執(zhí)行器和氣動執(zhí)

33、行器一樣，是控制系統(tǒng)中的一個重要部分。它接收來自控制器的490mA或010mA直流電流信號，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直行程位移，去操縱閥門、擋板等控制機(jī)構(gòu)，以實現(xiàn)自動控制 電動執(zhí)行器有直行程、角行程和多轉(zhuǎn)式等類型 第89頁/共99頁2021-11-1890 電動執(zhí)行器主要由伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成 ，如下圖：0-900-10mA或4-20mAI iI fmA執(zhí)行機(jī)構(gòu)放大器減速器位置發(fā)送器伺服電機(jī)電動操作器伺服放大器電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)方框圖第90頁/共99頁2021-11-1891現(xiàn)場總線執(zhí)行器 符合現(xiàn)場總線的智能執(zhí)行器由傳統(tǒng)的執(zhí)行器、含有微處理器的控制器以及可與PC或PLC雙向通信的模件及軟件組成

34、，具有與上位機(jī)或控制系統(tǒng)通信的功能 智能化和高精度的系統(tǒng)控制功能 一體化的結(jié)構(gòu) 智能化的通信功能 智能化的自診斷功能 第91頁/共99頁2021-11-1892公司名稱公司名稱閥門執(zhí)行器產(chǎn)品及類型閥門執(zhí)行器產(chǎn)品及類型總線類型總線類型推出年代推出年代EIM美國美國MOV1994（電動執(zhí)行器）（電動執(zhí)行器）Modbus1985Keystone美國美國Electrical Actuators（電動執(zhí)行器）（電動執(zhí)行器）Modbus1985Rotork英國英國PakscanIIE（智能電動執(zhí)行器）（智能電動執(zhí)行器）Modbus1986Limitorque美國美國DDC100TM（電動執(zhí)行器）（電動執(zhí)行

35、器）BITBUS Modbus1989AUMA美國美國Matic（電動執(zhí)行器）（電動執(zhí)行器）Profibus1991Siemens德國德國SIPART PS9（閥門定位器）（閥門定位器）HART1995Valtek美國美國Starpac（智能調(diào)節(jié)器）（智能調(diào)節(jié)器）HART1996Masoneilan美國美國Smart Valve Positioner（閥門定位器）（閥門定位器）HART1996Neles美國美國ND800（調(diào)節(jié)閥）（調(diào)節(jié)閥）HART1997Jordan美國美國Electric Actuators（電動執(zhí)行器）（電動執(zhí)行器）HART1998ElsagBailey德國德國Contract（電動執(zhí)行器）（電動執(zhí)行器）HART1998FisherRosmount美國美國DVC5000f Series Digital（調(diào)節(jié)閥）（調(diào)節(jié)閥）FF1998Flowserve美國美國Logix14XX（閥門定位器）（閥門定位器）FF1999BUSwitch（離散型調(diào)節(jié)閥）（離散型調(diào)節(jié)閥）FF1999Yokogawa日本日本YVP（閥門定位器）（閥門定位器）FF1999Yamatake日本日本SVP3000AlphaplusAVP303（閥門定位器）（閥門定位器）FF1999Rotork英國英國FF01 Networ