02气动执行机构的工作过程及原理

气动执行机构的工作过程及原理

讲课人：宋传峰

一、气动执行机构的作用及分类

气动执行器的执行机构和调节机构是统一的整体，其执行机构有薄膜式、活塞式、拨叉式和齿轮齿条式。活塞式行程长，适用于要求有较大推力的场合；而薄膜式行程较小，只能直接带动阀杆。拨叉式气动执行器具有扭矩大、空间小、扭矩曲线更符合阀门的扭矩曲线等特点，但是不很美观；常用在大扭矩的阀门上。齿轮齿条式气动执行机构有结构简单，动作平稳可靠，并且安全防爆等优点，在发电厂、化工，炼油等对安全要求较高的生产过程中有广泛的应用。气动执行机构是热工控制系统中的一个重要组成部分，它在控制系统中的作用是接受来自调节单元的控制信号(或其他调节、控制信号)，改变其输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量(或能量等)，使生产过程满足我们预定的要求。

分类：单作用和双作用两种类型

薄膜式、活塞式和齿轮齿条式

直行程、角行程

冲击气缸缓冲气缸摆动气缸

气开式、气关式

二、气动执行机构的特性

（一）特性：

1、接受连续的气信号，输出直线位移(加电／气转换装置后，也可以接受连续的电信号)。有的配上摇臂后，可输出角位移。

2、有正、反作用功能。

3、移动速度大，但负载增加时速度会变慢。

4、输出力与操作压力有关。

5、可靠性高，但气源中断后阀门不能保持(加保位阀后可以保持)。

6、不便实现分段控制和程序控制。

7、检修维护简单，对环境的适应性好。

8、输出功率较大。

9、具有防爆功能。

（二）三断保护

1、断气保护。

2、断电保护。

3、断信号保护。

三、工作原理方框图：

图一气动执行器开环原理框图

图二气动执行器闭环原理框图

四、气动执行机构的气电工作原理及工作过程

图三气动三联件外形图及图形符号

指令反馈

4-20mA 4-20mA

气缸

图四气动调节执行机构的气电工作原理图

工作过程：

仪用气源经过滤减压阀后，一路去智能定位器，另一路作为气源去保位阀，4-20mA指令信号通过智能定位器后输出调节气压并经保位阀后驱动气缸开关动作，气缸的阀杆带动定位器反馈轴以实现气缸定位。

五、气动调节执行机构的调校与实验

（一）、调校和实验。定位器的基本技术标准，用执行机构额定行程的百分数表示，确认符合定位器等级误差标准。

1、基本误差校验：

将输入信号平稳地按增大和减小方向给阀门定位器，观察各点所对应的行程值，试验点为输入信号范围的0%、25%、50%、75%、100%五个点，各点偏差应在±1%左右。

2、回差校验：

在同一输入信号所测得的正反行程的最大差值即为回差。用调节阀的额定行程的百分数表示，不应超过1.0%。

3、始终点偏差校验：

将输入信号的上、下限值分别加入定位器，测量相应的行程值，偏差不应超过1%。要特别注意到保证气开式调节阀的始点、气关式调节阀的终点在阀关位置上。

4、死区校验：

在输入信号的25%、50%、75%三点上进行校验，方法为缓慢改变（增大或减小）输入信号，直到观察出一个可察觉的行程变化（0.1mm），此点上正、反两方向的输入信号差值即为死区。不应超过全量程的3%。

5、限位开关动作的校准：

对应于控制指令0%，执行机构至全关位置时，调整下限限位开关动作；对应于控制指令100%，执行机构至全开位置时，调整上限限位开关动作。

6、位置变送器的校准：

对应于控制指令0%和100%，测量位置变送器输出电流应分别为4mA和 20mA，确认位置变送器的基本误差不大于执行机构允许误差。

7、空载全行程时间校验：

阶跃改变输入信号，记录执行机构从下限到上限或从上限到下限的全行程时间。

（二）、气源系统校验

1、自锁性能校验：

输入信号为50%，执行机构处于工作状态。突然关闭气源隔离阀门，执行机构保持自锁状态，自锁后阀位的变化每小时应不大于量程的±10%。

2、气源压力变化影响试验

输入信号为50%，执行机构处于工作状态。调整定位器供气压力变化10%的额定工作压力，确认执行机构行程变化不超过基本误差。

六、两位式气动执行机构

1、电磁阀:电磁阀的“通”和“位”“通”和“位”是换向阀的重要概念。不同的“通”和“位”构成了不同类型的换向阀。通常所说的“二位阀”、“三位阀”是指换向阀的阀芯有两个或三个不同的工作位置。所谓“二通阀”、“三通阀”、“四通阀”是指换向阀的阀体上有两个、三个、四个各不相通且可与系统中不同气或油管相连的接口，不同油道之间只能通过阀芯移位时阀口的开关来沟通。

图五 电磁阀实现气动调节功能 图六 电磁阀实现的二位式开关功能 排气节流阀调速回路：通过两个排气节流阀控制气缸伸缩的速度。

缓冲回路活塞快速向右运动接近末端，压下换向阀，气体经节流阀排气，活塞低速运动到终点。