摘要：電動執(zhí)行機構(gòu)和智能執(zhí)行機構(gòu)概述資訊由優(yōu)秀的流量計、流量儀生產(chǎn)報價廠家為您提供。1.1.電動執(zhí)行機構(gòu) 電動執(zhí)行機構(gòu)和氣動執(zhí)行機構(gòu)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0?10mA或4?20mA的直流電流信號，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直行程位移，。更多的流量計廠家選型號價格報價歡迎您來電咨詢，下面是電動執(zhí)行機構(gòu)和智能執(zhí)行機構(gòu)概述文章詳情。

1.1.電動執(zhí)行機構(gòu)

電動執(zhí)行機構(gòu)和氣動執(zhí)行機構(gòu)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0?10mA或4?20mA的直流電流信號，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、擋板等控制機構(gòu)以實現(xiàn)自動控制。

電動執(zhí)行器有角行程、直行程和多轉(zhuǎn)式等類型。角行程電動執(zhí)行機構(gòu)以電動機為動力元件，將輸入的直流電流信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移（0°?90°)，這種執(zhí)行機構(gòu)適用于操縱蝶閥、擋板之類的旋轉(zhuǎn)式控制閥。直行程執(zhí)行機構(gòu)接收輸入的直流電流信號后，使電動機轉(zhuǎn)動，然后經(jīng)減速器減速并轉(zhuǎn)換為直線位移輸出，去操縱單座、雙座、三通等各種控制閥和其他直線式控制機構(gòu)。多轉(zhuǎn)式電動執(zhí)行機構(gòu)主要用來開啟和關(guān)閉閘閥、截止閥等多轉(zhuǎn)式閥門。由于它的電動功率比較大，zui大的有幾十千瓦，一般多用作就地操作和遙控。

幾種類型的電動執(zhí)行機構(gòu)在電氣原理上基本是相同的，只是減速器不一樣。以下簡單介紹一下角行程的電動執(zhí)行機構(gòu)。

電動執(zhí)行機構(gòu)由伺服放大器和執(zhí)行機構(gòu)兩部分組成。執(zhí)行機構(gòu)又包括兩相伺服蘭減速器和位置發(fā)送器。為電動執(zhí)行機構(gòu)的組成框圖。

來自調(diào)節(jié)器的Ii作為伺服放大器的輸入信號，它與位置反饋信號If進行比較，其差值經(jīng)放大后控制兩相伺服電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，再經(jīng)減速器減速后，改變輸出軸即調(diào)節(jié)閥的開度或擋板的角位移）。與此同時，輸出軸的位移又經(jīng)位置發(fā)送器轉(zhuǎn)換成電流信號，作為閥位指示與反饋信號If。當(dāng)If與Ii相等時，兩相電動機停止轉(zhuǎn)動，這時調(diào)節(jié)閥的開度就穩(wěn)定在與調(diào)節(jié)器輸出（即執(zhí)行器的輸入）信號Ii成比例的位置上。

輸出軸轉(zhuǎn)角θ與輸入信號Ii的關(guān)系為

式中，尺為比例系數(shù)。

由上式可知，輸出軸轉(zhuǎn)角和輸入信號成正比，斫以電動執(zhí)行機構(gòu)可看成是比例環(huán)節(jié)。電動執(zhí)行機構(gòu)還可以通過電動操作器實現(xiàn)控制系統(tǒng)的自動操作和手動操作的相互切換。當(dāng)操作器的切換開關(guān)切向“手動”位置時，由正、反操作按鈕直接控制電機的電源，以實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)輸出軸的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，進行遙控手動操作。

下面對電動執(zhí)行機構(gòu)的伺服放大器和執(zhí)行機構(gòu)分別介紹。

1.伺服放大器

伺服放大器由前置磁放大器、觸發(fā)器、可控硅主回路及電源等部分組成。如圖4-5所示。它的作用是綜合輸入信號和反饋信號，并將該結(jié)果信號加以放大，使之有足夠大的功率來控制伺服電動機的轉(zhuǎn)動。根據(jù)綜合后結(jié)果信號的極性，放大器應(yīng)輸出相應(yīng)極性的信號，以控制電動機的正、反運轉(zhuǎn)。

為滿足組成復(fù)雜控制系統(tǒng)的要求，伺服放大器有3個輸入信號通道和一個位置反饋通道-_因此，它可以同時輸入3個信號和一個位置反饋信號。簡單控制系統(tǒng)，只用其中一個輸入通道和位置反饋通道。

前置級磁放大器是一個增益很高的放大器，來自控制器的輸入信號和位置反饋信號在磁放大器中進行比較，當(dāng)兩者不相等時，放大器把偏差信號進行放大，根據(jù)輸入信號與反饋相減后偏差的正負極性和放大器在a、b兩點產(chǎn)生兩位式的輸入電壓，控制兩個晶體管觸發(fā)電路中一個工作、一個截止，使主回路的晶閘管導(dǎo)通，兩相伺服電動機接通電源而旋轉(zhuǎn)，從而帶動調(diào)節(jié)機構(gòu)進行主動控制。晶閘管在電路中起無觸電開關(guān)作用。伺服放大器有兩組開關(guān)電路，即觸發(fā)器與主回路兩套，各自分別接受正偏差或負偏差的輸入信號，以控制伺服電動機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。與此同時，位置反饋信號隨電動機轉(zhuǎn)角的變化而變化，當(dāng)位置反饋信號與輸入信號相等時，前置反饋信號隨電動機轉(zhuǎn)角的變化而變化，當(dāng)位置反饋信號與輸入信號相等時，前置放大器沒有輸出，伺服電動機停轉(zhuǎn)。

2.執(zhí)行機構(gòu)

執(zhí)行機構(gòu)由伺服電機、減速器和位置變送器3部分組成。它接收伺服放大器或電動操作器的輸出信號，控制伺服電機的正、反轉(zhuǎn)，再經(jīng)減速器減速后變成輸出力矩去推動調(diào)節(jié)機構(gòu)動作。與此同時，位置發(fā)送器將調(diào)節(jié)機構(gòu)的角位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的直流電流信號，用以指示閥位，并反饋到前置磁放大器的輸入端，去平衡輸入電流信號。

(1)伺服電機

伺服電動機是執(zhí)行機構(gòu)的動力部分，它是采用沖槽硅鋼片疊成的定子和鼠籠型轉(zhuǎn)子組成的兩相伺服電動捫：定子上具有相同的繞組，靠移相電容使兩相繞組中的電流相位相差90°，同時兩相繞組在空間也相差90°，因此構(gòu)成定子旋轉(zhuǎn)磁場。電動機旋轉(zhuǎn)方向，取決于兩組繞組中電流相位的超前或滯后。

考慮到執(zhí)行器中的電動機常處于頻繁的啟動、制動過程中，在控制器輸出過載或其他原因使閥卡位時，電動機還可能長期處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，為保證電動機在這種情況下不致因過熱而燒毀，這種電動機具有啟動轉(zhuǎn)矩大和啟動電流較小的特點。另外，為了盡量減少伺服電動機在斷電后按慣性繼續(xù)“惰走”的過程，并防止電動機斷電后被負載作用力推動，發(fā)生反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，在伺服電動機內(nèi)部還裝有傍磁式制動機構(gòu)，以保證電動機在斷電時，轉(zhuǎn)子立即被制動。

(2)減速器

伺服電動機轉(zhuǎn)速較高，輸出轉(zhuǎn)矩小。轉(zhuǎn)速一般為600?900r/min，而調(diào)節(jié)機構(gòu)的轉(zhuǎn)速比較低，輸出轉(zhuǎn)矩大，輸出軸全行程（90°)時間一般為25s，即輸出軸轉(zhuǎn)速為0.6r/min。因此伺服電動機和調(diào)節(jié)機構(gòu)之間必須裝有減速器，將高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)速變成低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩，伺服電動機和調(diào)節(jié)機構(gòu)之間一般裝有兩級減速器，減速比一般為（1000?1500):1。

減速器采用平齒輪和行星減速機混合的傳動機構(gòu)。其中平齒輪加工簡單，傳動效率高，但減速器體積大，行星減速機構(gòu)具有體積小、減速比大、承載力大、效率高等優(yōu)點。

(3)位置發(fā)送器

位置發(fā)送器是根據(jù)差動變壓器的工作原理，利用輸出軸的位移來改變鐵芯在差動線圈中的位置，以產(chǎn)生反饋信號和位置信號。為保證位置發(fā)送器穩(wěn)定的電壓及反饋信號與輸出軸位移成線性關(guān)系，位置發(fā)送器的差動變壓器電源采用LC串聯(lián)諧振磁飽和穩(wěn)壓，并在位置發(fā)送器內(nèi)設(shè)置零點補償電路，從而保證了位置發(fā)送器良好的反饋特性。

角行程電動執(zhí)行器的位置發(fā)送器通過凸輪和減速器輸出軸相接，差動變壓器的鐵芯用彈簧緊壓在凸輪的斜面上，輸出軸旋轉(zhuǎn)0°?90°,差動變壓器鐵芯產(chǎn)生軸向位移，Z置i送H內(nèi)輸出電流為4?20mADC。

直行程電動機執(zhí)行器的位置發(fā)送器與減速器之間的連接和調(diào)整是通過杠桿和彈簧來實現(xiàn)的。當(dāng)減速器輸出軸上下運動時，杠桿一端依靠彈簧力緊壓在輸出軸的端面上，使差動變壓器推桿產(chǎn)生軸向位移，從而改變鐵芯在差動變壓器繞組中的位置，以達到改變位置發(fā)送器輸出電流的目的。

(4)操作器

操作器是用來完成手動與自動之間的切換、遠方操作和自動跟蹤無擾動切換等任務(wù)。根據(jù)它的功能不同，有三種類型：*種是有切換、閥位指示、跟蹤電流指示和中途限位的；第二種是有切換操作、閥位指示和跟蹤電流的；第三種是有切換操作、閥位指示和跟蹤電流，但無跟蹤電流指示的。

隨著自動化程度的不斷提高，對電動執(zhí)行機構(gòu)提出了更多的要求，如要求能直接與計算機連接、有自動保持作用和不需數(shù)/模轉(zhuǎn)換的數(shù)字輸入電動執(zhí)行機構(gòu)，伺服電動機采用了低速電動機后，有利于簡化電動執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，提高性能，有待于進一步推廣

3.電動執(zhí)行機構(gòu)的整機特性

電動執(zhí)行機構(gòu)各環(huán)節(jié)的特性及信號傳遞方面框圖如圖4-6所示。

伺服放大器是一個具有繼電特性的非線性環(huán)節(jié)，具有不靈敏區(qū)（<150μA)。當(dāng)|Ii-If|<△/2時，無輸出；當(dāng)|Ii-If|≥△/2輸出為一恒定交流電壓（約為215V)。

減速器和位置發(fā)送器為比例環(huán)節(jié)。

伺服電機接通電源：伺服電機工作在恒速狀態(tài)，故為一個積分環(huán)節(jié)，因此，電動執(zhí)行機構(gòu)的動態(tài)特性主要取決于伺服電機時特性，即具有積分特性。

由于伺服放大器的不靈敏區(qū)很小，在系統(tǒng)平衡時，可認為Ii-If=△≈0，故有Ii=If=kfθ，所以電動執(zhí)行機構(gòu)的靜態(tài)關(guān)系式為：，式中kf為位置發(fā)送器的比例系數(shù)，亦即反饋系數(shù)（kf=10mA/90°)。上式表明，電動執(zhí)行機構(gòu)的輸入與輸出之間具有良好的線性關(guān)系。

1.2智能執(zhí)行機構(gòu)

智能式電動執(zhí)行機構(gòu)的構(gòu)成原理與模擬式電動執(zhí)行機構(gòu)相同，但是，智能式電動執(zhí)行機構(gòu)采取了新穎的結(jié)構(gòu)部件。伺服放大器中采用了微處理系統(tǒng)，所有控制功能均可通過編程實現(xiàn)，而且還具有數(shù)字通信接口，從而具有HART協(xié)議或現(xiàn)場總線通信功能，成為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中的一個節(jié)點。有的伺服放大器中還采用了變頻技術(shù)，可以更有效地控制伺服電動機的動作。減速器采用新穎的傳動結(jié)構(gòu)，運行平穩(wěn)、傳動效率高、無爬行、摩擦小。位置發(fā)送器采用了新技術(shù)和新方法，有的采用了霍爾效應(yīng)傳感器，直接感應(yīng)閥桿的縱向或旋轉(zhuǎn)動作，實現(xiàn)了非接觸式定位檢測；也有的采用特殊的電位器，電位器中裝有球軸承和特種導(dǎo)電塑料材質(zhì)做成的電阻薄片；還有的采用磁阻效應(yīng)的非接觸式旋轉(zhuǎn)角度傳感器。

與常規(guī)電動執(zhí)行器相比，智能電動執(zhí)行器有如下特點。

1)具有智能化和高精度的控制功能。智能電動執(zhí)行器可直接接收變送器信號，按設(shè)定值自動進行PID調(diào)節(jié)，控制流量、壓力和溫度等過程變量。通過組態(tài)可按折線形成多種形狀的非線性流量特性，‘實現(xiàn)對過程非線性特性的補償，以提高系統(tǒng)的控制精度，同時也擺脫了長期以來依靠改變閥芯形狀來改變流量特性的落后狀況。

2)一體化的g構(gòu)設(shè)計思想。將位置控制器、PID控制器、伺服放大器、電-氣轉(zhuǎn)換器、閥位變送器等裝在+臺現(xiàn)場儀表中，減少了信號傳輸中的泄漏和干擾等因素對系統(tǒng)控制精度的影響；還采用電d動和斷續(xù)調(diào)節(jié)技術(shù)代替機械摩擦制動技術(shù)，以提高整機的可靠性。

3)具有智能化的通信功能。與上位機或控制系統(tǒng)之間可通過現(xiàn)場總線按規(guī)定的通信協(xié)議進行雙向數(shù)字通信，并構(gòu)成所需要的控制系統(tǒng)，這是智能執(zhí)行器與常規(guī)電動執(zhí)行器的重要區(qū)別之一。

4)具有智能化的自診斷與保護功能。當(dāng)電源、氣動部件、機械部件、控制信號、通信或其他方面出現(xiàn)故障時，均能迅速識別并能有效采取保護措施，確?？刂葡到y(tǒng)及生產(chǎn)過程的安全。

5)具有靈活的組態(tài)功能，“一機多用”，提高了經(jīng)濟效益。例如，對于輸入信號，可通過軟件組態(tài)來選擇合適的信號源；對于執(zhí)行器的運行速度和行程，也可通過組態(tài)軟件進行任意設(shè)置，所有這些都無需更換硬件。這樣一來，只要用少量類型的智能執(zhí)行器就能夠滿足各種工業(yè)過程的不同需求，從而大大提高了制造商和用戶的經(jīng)濟效益。

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