文档介绍：思考与练****题参考答案
第4章执行器
(1)执行器在过程控制中起什么作用?常用的电动执行器与气动执行器有何特点?
答: 执行器是过程控制系统中一个重要的组成部分,它的作用是接受来自控制器输出的控制信号,并转换成直线位移或角位移来改变调节阀的流通面积,以改变被控参数的流量,控制流入或流出被控过程的物料或能量,从而实现对过程参数的自动控制,使生产过程满足预定的要求。
电动执行器能源取用方便,动作灵敏,信号传输速度快,适合于远距离的信号传送,便于和电子计算机配合使用。但电动执行器一般来说不适用于防火防爆的场合,而且结构复杂,价格贵。
气动执行器是以压缩空气作为动力能源的执行器,具有结构简单、动作可靠、性能稳定、输出力大、成本较低、安装维修方便和防火防爆等优点,在过程控制中获得最广泛的应用。但气动执行器有滞后大、不适于远传的缺点,为了克服此缺点,可采用电/气转换器或阀门定位器,使传送信号为电信号,现场操作为气动,这是电/气结合的一种形式,也是今后发展的方向。
(2)执行器由哪几部分组成?各部分的作用是什么?
答: 执行器由执行机构和调节机构(又称为调节阀)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,推动调节机构动作。调节机构是执行器的调节部分,在执行机构推力的作用下,调节机构产生一定的位移或转角,直接调节流体的流量。
(3)简述电动执行器的构成原理,伺服电机的转向和位置与输入信号有什么关系?
答: 电动执行机构由伺服放大器和执行机构两部分组成。伺服放大器是由前置磁放大器、触发器,可控硅主回路及电源等部分组成。执行机构又包括两相伺服电动机、减速器和位置发送器。
伺服放大器综合输入信号和反馈信号,并将该结果信号加以放大,使之有足够大的功率来控制伺服电动机的转动。根据综合后结果信号的极性,放大器应输出相应极性的信号,以控制电动机的正、反运转
前置级磁放大器是一个增益很高的放大器,来自控制器的输入信号和位置反馈信号在磁放大器中进行比较,当两者不相等时,放大器把偏差信号进行放大,根据输入信号与反馈相减后偏差的正负,放大器输出电压,控制两个晶体管触发电路中一个工作,一个截止。使主回路的可控硅导通,两相伺服电动机接通电源而旋转,从而带动调节机构进行自动控制。可控硅在电路中起无触点开关作用。伺服放大器有两组开关电路,即触发器与主回路有两套,各自分别接受正偏差或负偏差的输入信号,以控制伺服电动机的正转或反转。与此同时,位置反馈信号随电动机转角的变化而变化,当位置反馈信号与输入信号相等时,前置放大器没有输出,伺服电机停转。
伺服电动机是执行器的动力装置,它将电功率变为机械功率以对调节机构作功。但由于伺服电机转速高,满足不了较低的调节速度的要求,输出力矩小带动不了调节机构,故必须经过减速器将高转速,小力矩转化为低转速大力矩的输出。
位置发送器的作用是输出一个与执行器输出轴位移成比例的电信号,一方面借电流来指示阀位,另一方面作为位置反馈信号至输入端,使执行器构成一个位置反馈系统。
来自控制器的电信号ID作为伺服放大器的输入信号,与位置反馈信号If进行比较,其差值(正或负)经放大后去控制两相伺服电动机正转或反转,再经减速器减速后,使输出产生位移,即改变调节阀的开度(或挡板的角位移。)与此同时,输出轴的位移又经位置发送器转换成电流信号If ,作为反馈信号,被返回到伺服放大器的输入端。当反馈信号If 与输入信号ID相等时,电动机停止转动,这时调节阀的开度就稳定在与控制器输出信号ID成比例的位置上。
伺服电机的转向和位置与输入信号的关系:如输入电信号增加,则输入信号与反馈信号的差值为正极性,伺服放大器控制电动机正转;相反,输入电流信号减小,则差值信号为负,伺服放大器控制电动机反转,即电动机可根据输入信号与反馈信号差值的极性产生正转或反转,以带动调节机构进行开大或关小阀门。
(4)伺服放大器是如何控制电机的正反转?
答: 伺服放大器综合输入信号和反馈信号,并将该结果信号加以放大,使之有足够大的功率来控制伺服电动机的转动。根据综合后结果信号的极性,放大器应输出相应极性的信号,以控制电动机的正、反运转。
伺服放大器是由前置磁放大器、触发器,可控硅主回路及电源等部分组成。
前置级磁放大器是一个增益很高的放大器,来自控制器的输入信号和位置反馈信号在磁放大器中进行比较,当两者不相等时,放大器把偏差信号进行放大,根据输入信号与反馈相减后偏差的正负,放大器输出电压,控制两个晶体管触发电路中一个工作,一个截止。使主回路的可控硅导通,两相伺服电动机接通电源而旋转,从而带动调节机构进行自动控制。可控硅在电路中起无触点开关作用。伺服放大器有两组开关电路,即触发器与主回路有两套,各自分别接受正偏差或负偏差的输入信号,以