执行机构和气路控制
气动执行机构工作原理
气动执行机构工作原理
气动执行机构工作原理是基于气动原理和控制技术的一种机电传动装置。
它通过控制压缩空气的流动方式，使得执行机构能够实现一定的运动或力的输出。
气动执行机构的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：
1. 气源供气：气动执行机构的压缩空气是通过气源供应系统提供的。
气源一般包括空气压缩机、气体储气罐等。
气源供气时，通过调节阀门可以控制气源的压力大小。
2. 控制气流：控制气动执行机构的运动需要调控气流的流向和流量。
通常通过气控单元来实现，它包括气动阀门、电磁阀、气动开关等。
通过打开或关闭这些气控元件，可以改变气源的流向和流量。
3. 转换为机械运动：当气流进入气动执行机构内部时，它会作用于内部的活塞或薄膜等工作元件上。
通过气压的作用，活塞向前或向后运动，从而带动连杆、摩擦轮等机械部件实现运动。
4. 力的输出：根据不同的应用需求，气动执行机构可以输出不同的力或运动。
当气源压力足够高时，可以通过放大机构来增大力的输出。
同时，通过分别控制进气口和排气口的流量大小，也可以实现不同的速度和力的调控。
需要注意的是，气动执行机构的工作过程中，因为气源的压力和流量是通过控制元件来调控的，所以控制系统的稳定性和准
确性对其工作性能有着重要影响。
一个完善的气动执行机构应该具备控制方便、运动平稳、可靠性高等特点。
06 执行机构知识
06 执行机构知识
一体化、分体式电动执行机构还可以按调试类型分为机械式和智能型。 所谓机械式就是通过手动调节行程齿轮开关、力矩齿轮开关来实现阀门的开关限位。
角行程气动执行器
直行程气动执行器 薄膜气动执行器
06 执行机构知识
1、气动执行机构分类 按照结构可分： 气动薄膜执行机构 汽缸式执行机构 按控制方式分： 单动型：弹簧复位，气路切断或故障，阀门自动开启或关闭 双动型：气缸两侧进气，阀门开启和关闭两位式控制
对于单动型的进气方向分为： 气开式（进气打开阀门，失气弹簧复位关闭阀门） 气关式（进气关闭阀门，失气弹簧复位打开阀门）
06 执行机构知识
4、气动执行机构常见故障及产生的原因 1.调节阀不动作。故障现象及原因如下： （1）无信号、无气源 ①气源未开②由于气源含水在冬季结冰，导致风管堵塞或过滤器、减压阀堵塞失灵③ 空压机故障④气源总管泄露 （2）有气源，无信号 ①调节器故障②信号管泄露③定位器波纹管漏气 （3）定位器无气源 ①过滤器堵塞②减压阀故障③管道泄露或堵塞 （4）定位器有气源，无输出 定位器的节流孔堵塞 （5）定位器输出正常调节阀不动作 ①阀芯脱落②阀芯与阀座卡死③阀杆弯曲或折断④阀座阀芯冻结或焦块污物⑤执行机 构弹簧因长期不用而锈死
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执行机构知识
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一、执行机构的基本介绍
1、执行机构的作用 以电能、压缩空气或压力油为动力，输出与控制信号相对应的转角或直线位移，以 一定转矩或推力推动调节机构，从而完成生产过程参数控制要求的装置，也称执行器。 执行器在现代生产过程自动化中起着十分重要的作用。人们常把它称为实现生产过 程控制的手足，因为它在自动化控制系统中接受来自控制仪表或人工给定的控制信号，对 其进行功率放大，然后转换为输出轴的相应的角位移或直线位移，用以推动各种调节机构， 如调节阀、风门挡板等，改变被调介质流量，以完成各种过程参数（如温度、压力、流量、 液位等）进行调节的目的，使生产过程按预定要求正常进行。 执行机构的动作规律通常是线性的，也有采用等百分比型的。其控制信号有连续的 电流信号，也有断续的电压信号或脉冲信号。
气动薄膜执行机构和控制器
气动薄膜执行机构和控制器
气动薄膜执行机构可以将气体压力转化为机械运动的力和位移，常用于各种工业自动化系统中。
它由薄膜、壳体、接口和连接件等组成。
薄膜是气动薄膜执行机构的主要部件，通常由聚酯、氨纶等材料制成，具有柔韧性和耐磨性。
当气体通过薄膜时，薄膜会产生变形，进而实现运动。
薄膜的变形程度可以通过调节气体的压力来控制。
壳体是气动薄膜执行机构的外壳，保护内部部件并提供固定和支撑作用。
通常采用铝合金、不锈钢等材料制成，具有较好的强度和耐腐蚀性能。
接口和连接件用于将气动薄膜执行机构与其他系统（如传感器、阀门等）连接起来，通常采用螺纹连接、法兰连接等方法。
控制器是用于控制气动薄膜执行机构运动的设备，可以控制气体的压力、流量等参数，从而实现对机构的运动速度和力的控制。
常见的控制器有气压控制阀、电磁阀等。
综上所述，气动薄膜执行机构和控制器是一种常用的工业自动化装置，通过气体压力驱动薄膜变形从而实现机械运动，并通过控制器对其进行控制。
什么是执行机构执行机构
执行机构讲义执行机构讲义一、执行机构的由来执行机构，又称执行器，是一种自动控制领域的常用机电一体化设备（器件），是自动化仪表的三大组成部分（检测设备、调节设备和执行设备）中的执行设备。
主要是对一些设备和装置进行自动操作，控制其开关和调节，代替人工作业。
按动力类型可分为气动、液动、电动、电液动等几类；按运动形式可分为直行程、角行程、回转型（多转式）等几类。
由于用电做为动力有其它几类介质不可比拟的优势，所以电动型近年来发展最快，应用面较广。
电动型按不同标准又可分为：组合式结构和机电一体化结构；电器控制型、电子控制型和智能控制型（带HART、FF协议）；数字型和模拟型；手动接触调试型和红外线遥控调试型等。
它是伴随着人们对控制性能的要求和自动控制技术的发展而迅猛发展的：1．早期的工业领域，有许多的控制是手动和半自动的，在操作中人体直接接触工业设备的危险部位和危险介质（固、液、气三态的多种化学物质和辐射物质），极易造成对人的伤害，很不安全；2．设备寿命短、易损坏、维修量大；3．采用半自动特别是手动控制的控制效率很低、误差大，生产效率低下。
基于以上原因，执行机构逐渐产生并应用于工业和其它控制领域，减少和避免了人身伤害和设备损坏，极大的提高了控制精确度和效率，同时也极大提高了生产效率。
今年来随着电子元器件技术、计算机技术和控制理论的飞速发展，国内外的执行机构都已跨入智能控制的时代。
二、执行机构的英文名：ACTUATORS三、执行机构的应用领域执行机构主要应用在以下三大领域：1．发电厂典型应用有：①火电行业应用送风机风门挡板一次进风风门挡板空气预热风门挡板烟气再循环旁路风门挡板二次进风风门挡板主风箱风门挡板燃烧器调节杆燃烧器摇摆驱动器液压推杆驱动器叶轮机调速烟气调节阀蒸气调节阀球阀和蝶阀控制滑动门闸门②其它电力行业的阀门执行器应用球阀除尘控制喷水叶轮机转速控制控制大型液压阀燃气控制阀燃烧器点火启动蒸气控制阀冷凝水再循环, 脱氧机，锅炉给水，过热控制器，再加热恒温控制器，及其它相关阀门应用2．过程控制用于化工、石化、模具、食品、医药、包装等行业的生产过程控制，按照既定的逻辑指令或电脑程序对阀门、刀具、管道、挡板、滑槽、平台等进行精确的定位、起停、开合、回转，利用系统检测出的温度、压力、流量、尺寸、辐射、亮度、色度、粗糙度、密度等实时参数对系统进行调整，从而实现间歇、连续和循环的加工过程的控制。
执行机构和气路控制
二、执行机构
2、分类 • 根据所用的能源的不同，执行机构可分为气动、液动、电
动和自力式等。气动执行机构是压缩空气供风为动力，特 点是结构简单、安全防爆，低成本；液动执行机构是以液 压为动力，特点是功率大、动作快，但使用成本高，结构 复杂；电动执行机构有电源盒控制信号驱动伺服电机来动 作，这种仪表易于电动仪表连接，功率大，动作大，但应 注意在防爆场合下使用；自力式执行机构依靠被调介质本 身的能量来动作，如有介质的压力带动。 • 按运动形式可分为直行程、角行程、回转型（多转式）等 几类。
小知识
拓展一下思维，塔顶的冷凝器的冷却水上水调节阀，应该是气开、 气关呢？为了保证冷凝器不处于高温下，或者说在调节阀出现失去气 源的情况下，为了塔顶压力、温度正常，这个时候是不允许冷却水出 现停水状况的，那么这个调节阀在事故状态下就应该是处于开启状态 ，恰恰和加热器的调节阀相反，道理都一样，就是为了维持这个精镏 塔的正常、稳定操作，事故状态下不会有恶劣的影响，为了安全，这 个阀“无气源则开”，很显然，这个调节阀应该选气关阀（气来了才 能关嘛）。特殊的情况，加热器的蒸汽调节阀也有可能选气关，比如 塔釜的物料在低温下极易结晶，一旦停止了蒸汽的加入，物料就会随 着温度的下降结晶，事故状态下为了不让其堵塞管道和设备，给人们 争取到处理事故的时间，此时要维持蒸汽的通入，保证设备管道不至 于堵塞，此时就要选气关阀。这是特例，也是根据具体的工艺操作情 况而定的。
二、执行机构
• 4.2气动活塞式执行机构 • 气动活塞式执行机构，其基本部分为气缸，气缸内活塞随 气缸两侧压差而移动。两侧可以分别输入一个固定信号和一 个变动信号，或两侧都输入变动信号。它的 输出特性有比例式及两位式两种。两位式是 根据输入执行机构活塞两侧的操作压力差来 完成推动任务的，活塞从高压侧推向低压侧 ，使推杆从一个极端位置移到另一极端位置 。比例式是在两位式基础上加有阀门定位器 后，使推杆位移与信号压力成比例关系。
执行机构安装
执行机构安装执行机构是指将输入的能量转化成机械运动的一种装置，包括电动执行机构和气动执行机构。
电动执行机构是指通过电动装置驱动的执行机构，主要包括电机、减速器和输出轴。
而气动执行机构是通过气动方式驱动的执行机构，主要包括气缸、阀门和控制装置等。
电动执行机构的安装需要按照具体的情况进行，以下是一个常见的电动执行机构安装流程：1.首先，确定电动执行机构的安装位置。
根据实际需求和设备布局，选择合适的位置安装电动执行机构，确保其能够正常工作。
2.接下来，安装电动机。
将电动机固定在机器或设备上，使用螺钉或支架将电动机牢固地固定在适当的位置。
3.安装减速器。
减速器是用来改变电动机的转速和输出力矩的装置，通常与电动机连接在一起。
将减速器根据说明书要求进行安装，确保和电动机连接紧密可靠。
4.安装输出轴。
根据具体需求，选择合适的输出轴，并根据说明书进行安装。
确保输出轴能够有效地传递力矩和运动。
5.进行电气连接。
根据电动执行机构的电气原理图，连接电机与控制设备之间的电线，确保电动执行机构能够正常受控。
6.进行测试与调试。
安装完成后，通过连接电源，对电机进行测试和调试，确保其能够按照预期工作。
气动执行机构的安装也需要按照具体的情况进行，以下是一个常见的气动执行机构安装流程：1.首先，确定气动执行机构的安装位置。
根据实际需求和设备布局，选择合适的位置安装气动执行机构，确保其能够正常工作。
2.将气缸进行安装。
根据气缸的尺寸和结构特点，选择合适的固定方式，如螺丝固定或安装支架等。
将气缸牢固地安装在设备或机器上。
3.连接气缸与控制装置。
使用适当的软管或管道，将气缸与气动控制装置（如压缩空气源和阀门）进行连接。
确保连接紧密可靠，防止漏气。
4.安装执行机构。
根据实际需求，将需要通过气动执行机构控制的设备连接到气缸的输出端，确保连接牢固可靠。
5.进行气路连接。
按照气动系统的设计图纸，连接压缩空气源、气缸和控制装置之间的气路。
确保气路畅通，无泄漏现象。
电动执行机构和气动执行机构的区别分析
电动执行机构和气动执行机构的区别分析先进的现代化工业是以生产自动化为标志的，而在自动控制系统中，逐步形成了检测、控制、执行三大单元。
执行单元是过程控制工业里的终端控制单元，通常由阀门和执行机构组成。
执行机构最广泛的定义是：可以提供直线或者旋转运动的驱动装置，利用驱动能源并在控制信号的作用下，对一些设备和装置进行自动操作，控制其开关和调节，代替人工作业。
1）驱动能源1.1 驱动源获得的难易程度电动执行机构：驱动源是电源，无论是三相电源还是单相电源，在工业现场都很方便获取。
气动执行机构：驱动源是气源，需要专门配套气源站、铺设管线，施工较为繁琐，增加预算。
气源种类有：压缩空气、氮气、清洁的天然气等。
评述：各类型工业现场，电源都很容易获取。
一些小型设备的配套执行器，用电动方案会更方便（通常小设备是没有压缩气体的，例如：压板机，盾构机等）1.2 对驱动源的要求电动执行机构：电源电压在一定范围内波动时，电机可以正常工作。
一般波动范围在额定电压的±10%气动执行机构：气源不能含油，含水，含杂质。
不洁净的气体将会影响执行机构和阀门定位器的正常运行和寿命。
评述：电源更容易保证供电质量。
气源需使用气体过滤装置，维护检测工作较多。
1.3 节能电动执行机构：仅在改变控制阀开度时，需要驱动电机，到达所需开度时电机断电。
待机状态只需少量供电维持控制单元的运作。
气动执行机构：在整个控制阀运行和待机状态中都需要有一定的气压，气压下降时，压缩机就要运行增压。
评述：通常来说，电动执行机构比气动执行机构更省电节能2）应用范围2.1 动作方式电动执行机构：配置灵活，动作方式有：直行程，角行程，多回转。
可以用于控制所有类型的阀门。
气动执行机构：通常只有直行程和角行程两种类型，通常用于控制直行程调节阀，蝶阀，球阀等，一般情况无法控制闸阀，截止阀等阀门。
评述：电动执行机构可以方便的实现多回转的动作方式，其结构形式比较灵活，尤其是用于控制闸阀，截止阀等在工业现场有巨大使用量的阀门。
轮机自动化复习题答案
１轮机自动化复习题1.画出反馈控制系统传递方框图，并简要说明测量值大于给定值时的调节过程。
图中r 表示给定值， Z 表示反馈值， e 为偏差，测量值大于给定值，即：r<z(e<0)为负偏差，此偏差驱动调节器输出一个可以减小偏差的控制量给执行机构，执行机构根据调节器改变控制对象，从而清除由于外部扰动引起的偏差保持整个系统特质平衡。
2. 画出反馈控制系统传递方框图，并简要说明测量值小于给定值时的调节过程。
图中r 表示给定值， Z 表示反馈值， e 为偏差，测量值小于给定值，即：r>z(e>0)为正偏差，此偏差驱动调节器输出一个可以减小偏差的控制量给执行机构，执行机构根据调节器改变控制对象，从而清除由于外部扰动引起的偏差保持整个系统特质平衡。
3.根据反馈控制系统传递方框图说明：环节输入、输出之间的关系，控制对象环节的两个输入的含义。
环节输出量的变化反取决于输入量的变化及该环节的特性，输出量的变化不会影响输入量。
控制对象环节的输入量有两科，一种是由执行机构动作所引起的进出系统物质或者能量的变化，这类输入通常被称为基本扰动；另一种是由于外界不可测理，无法控制的因素所引起的被控对象输出变的因素，被称为外部扰动，基本扰动和外部扰动共同作用被控对象使系统被控量偏差给定值。
4.评定反馈控制系统的品质指标有哪些？分析衰减率对系统稳定性的影响。
①指标包括最大动态偏差e max ，衰减率φ、过渡过程时间t S 、振荡次数N 及静态偏差ε等（给定值控制系统）②t S 、N 、ε、σp 、t r 、t p （随动控制系统））。
A BAj -=φ是衡量系统稳定性指标，要求φ＝0.75～0.9。
当φ＝0.75时，A 是B 的4倍，衰减比为4∶1。
φ小于0.75则系统动态过程的振荡倾向增加，降低了系统稳定性，过渡过程时间也因振荡而加长。
当φ＝0时，动态过程是等幅振荡，系统变成不稳定系统。
φ过大过渡过程时间t s 随之变大，当φ＝1时，其动态过程没有振荡，成为非周期过程。
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二、执行机构
• 气动薄膜执行机构使用弹性膜片将输入气压转变为推杆的推力，通过 推杆使阀芯产生相应的位移，改变阀的开度。 一个典型的气动薄膜型执行机构主要由弹性薄膜、压缩弹簧和推杆组 成。 • 气动活塞式执行机构以汽缸内的活塞输出推力，由于汽缸允许压力较 高，可获得较大的推力，并容易制成长行程执行机构。适用于大口径 、高静压、高压差阀和蝶阀。 • 还有一种长行程执行机构，其结构原理与活塞式执行机构基本相同， 它具有行程长、输出力矩大的特点，输出转角位移为90o，直线位移 为40～200mm，适用于输出角位移和力矩的场合。
二、执行机构
• 气动执行机构又可分为有弹簧和无弹簧两种，有弹簧的气 动执行机构较之无弹簧的气动执行机构输出推力小、价格 低。 • 气动执行机构有正作用和反作用两种形式。当来自控制器 或阀门定位器的信号压力增加时，阀门推杆向下动作的叫 正作用式执行机构；信号压力增加时，阀门推杆向上动作 的叫反作用式执行机构 。
二、执行机构
4、气动执行机构 气动执行机构接受气动控制器或阀门定位器输出的气压信 号，并将其转换成相应的推杆直线位移，以推动调节阀动 作。 气动执行机构主要有两种类型：薄膜式与活塞式。薄膜式 执行机构简单、动作可靠、维修方便、价格低廉，是最常 用的一种执行机构；活塞式执行机构允许操作压力可达 500kpa，因此输出推力大，而且无弹簧抵消推力，但价 格较高。
二、执行机构
1、概述 • 执行机构 在现代生产过程自动化中起着十分重要的作用 。人们常把它称为实现生产过程控制的手足，因为它在自 动化控制系统中接受调节器的控制信号，自动的改变调节 变量，达到对被调参数（如温度、压力、流量、液位等） 进行调节的目的，使生产过程按预定要求正常进行。 • 执行机构的作用就是将调节器来的信号转变为相应的推力 和位移，用于带动调节机构完成调节动作。
二、执行机构
• 4.2气动活塞式执行机构 • 气动活塞式执行机构，其基本部分为气缸，气缸内活塞随 气缸两侧压差而移动。两侧可以分别输入一个固定信号和一 个变动信号，或两侧都输入变动信号。它的 输出特性有比例式及两位式两种。两位式是 根据输入执行机构活塞两侧的操作压力差来 完成推动任务的，活塞从高压侧推向低压侧 ，使推杆从一个极端位置移到另一极端位置 。比例式是在两位式基础上加有阀门定位器 后，使推杆位移与信号压力成比例关系。
二、执行机构
• 电动执行机构的按输出位移一般分为直行程、角行程、多 转式三种类型 • 电动执行器按装配的阀门与减速机构不同有多回转型（ 3600）和部分回转型（900） • 按停止种类划分也可分为力矩停与行程停两种，现阶段的 智能型电动执行机构在生产过程中根据不同需要两种形式 都可以选择。
二、执行机构
二、执行机构
4.1、气动薄膜式执行机构 当信号压力P进入气室时，此时压力乘以膜片的有效面积得 到推力，使推杆移动，弹簧受压，直到弹簧产生的反作用力 与薄膜上的推力平衡为止。信号压力越大 ，推力越大，推杆的位移计弹簧的压缩量 也越大。推杆的位移范围就是执行机构的 行程。推杆若从零走到全行程，则阀门就 从全开（或全关）到全关（或全开）。
• 电动型按不同标准又可分为：组合式结构、机电一体化结构，电器控 制型、电子控制型、智能控制型（带HART、 FF协议），数字型、模 拟型，手动接触调试型、红外线遥控调试型等。它是伴随着人们 对控 制性能的要求和自动控制技术的发展而 迅猛发展的电动执行机构 。 • 目 前 ， 电 动 执 行 机 构 主 要 有 ： 罗 托 克 （ R O TO R K ） 、 西 博 斯 （ SIPOS ‐ SIEMENSPositioner 的缩写）、瑞基 (RAGA) 、奥马（ AUMA）、ABB、上仪ROTORK、利米托克（ LIMITORQUE ）等各 种电动执行机构。 • 电动执行机构的工作原理都是利用电机的正反转来实现阀门的开关。 接收调节器输出的 4～20mA信号，由放大器进行功率放大，驱动电动 机正反转产生推杆的直行程或角行程。
执行机构和气路控制
内容概要 一、前言 二、执行机构 三、气路控制
一、前言
• 执行器，是一种自动控制领域的常用机电一体化设备（器 件），是自动化仪表的三大组成部分（检测设备、调节设 备和执行设备）中的执行设备。主要是对一些设备和装置 进行自动操作，控制其开关和调节，代替人工作业。
• 执行器由执行机构和调节阀（调节机构）两个部分组成， 执行机构是执行器的推动装置，它根据控制信号的大小， 产生相应的推力，推动调节阀动作，所以他是将信号压力 的大小转换为阀杆位移的装置。
二、执行机构
• 5、电动执行机构
• 电动执行机构按调节方式分类:一般有开关型、调节型。 • 开关型（两位型）：执行机构接收开关信号控制输出，即使开关复位 ，输出件继续移动，直到极限位置停止。执行机构除非紧急按停，不 能停在中间位置。原理与远控调节型相同，区别是能自动保持开关信 号。 • 远控调节型：执行机构接收开关（继电）信号控制输出位移，开关复 位，输出件停止运动。是一种开环的可间断调节的控制系统。 • 比例调节型：执行机构接收系统的控制信号自动实现工业过程调节控 制，控制行程与输入信号成正比。是一种带负反馈的偏差控制系统。
二、执行机构
2、分类 • 根据所用的能源的不同，执行机构可分为气动、液动、电 动和自力式等。气动执行机构是压缩空气供风为动力，特 点是结构简单、安全防爆，低成本；液动执行机构是以液 压为动力，特点是功率大、动作快，但使用成本高，结构 复杂；电动执行机构有电源盒控大，但应 注意在防爆场合下使用；自力式执行机构依靠被调介质本 身的能量来动作，如有介质的压力带动。 • 按运动形式可分为直行程、角行程、回转型（多转式）等 几类。
二、执行机构
3、执行器的基本结构 执行器由执行机构和调节阀（调节机构）两个部分组成， 执行机构是执行器的推动装置，它根据控制信号的大小， 产生相应的推力，推动调节阀动作。调节阀是执行器的调 节部分，在执行机构推力的作用下，调节阀产生一定的位 移或转角，直接调节流体的流量。 为了保证执行器能够 正常工作，提高调节质量和可靠性，执行器还必须配备一 定的辅助装置。常用的辅助装置有阀门定位器和手轮机构 。阀门定位器利用反馈原理改善执行器性能，使执行器能 按调节器的控制信号，实现准确定位。手轮机构用于直接 操作调节阀，以便在停电、停气、调节器无输出或执行机 构损坏而失灵的情况下，生产仍能正常工作。