气动执行机构和阀门定位器

气动执行机构是将调节器的气动控制信号转换为机械位移。

定义：气动执行机构是一种将压缩空气的能量转化为机械运动的装置，用于驱动阀门的开关或调节。它通常用于控制阀门在工业过程中的启闭和调节。

工作原理：

• 气动系统：压缩空气通过控制信号进入执行机构的气室。空气的压力推动活塞或膜片运动，产生直线或旋转位移，从而驱动阀杆实现阀门的开关。

• 直行程与角行程：气动执行机构可分为直行程（线性运动，用于控制闸阀、截止阀等）和角行程（旋转运动，常用于蝶阀、球阀和旋塞阀）。

                直行程：

                        定义：直行程执行机构是指执行机构的输出运动为直线运动，它推动或拉动阀杆，使阀门进行线性位移，从而调节阀门的开度。

                角行程：

                       定义：角行程执行机构是指执行机构的输出运动为旋转运动，输出轴通常以一定角度旋转来驱动阀门的开启或关闭。

• 单作用与双作用：

        单作用执行机构：只有一个气室，依靠空气压力来推动活塞，而回位则依靠弹簧的弹力。

        双作用执行机构：有两个气室，依靠空气压力来实现双向移动，不需要弹簧。

        • 气开式和气关式：

                气开式：输入气压信号增加，调节阀开度增大。

                气关式：输入气压信号增加，调节阀开度减小。

2）、阀门定位器

定义：阀门定位器是一种安装在气动执行机构上的辅助装置，用于确保阀门的开度与控制信号一致。它接收来自控制系统的信号，并向气动执行机构发送调节气体压力的信号，从而调整阀门的开度。

功能：

• 精确控制：实时比较来自控制系统的输入信号（例如4-20 mA的电流信号）和阀门的实际位置，如果两者不一致，定位器会调整气动执行机构以修正偏差。

• 提升响应速度：加快阀门的动作响应，提高控制精度和稳定性。

• 补偿作用：能补偿由于摩擦、阀门磨损、气源波动等因素导致的执行误差。

工作原理：

1. 信号接收：定位器接收来自控制系统的电气信号。

2. 反馈和调节：定位器将输入信号与阀位反馈信号进行比较，如果有偏差，它调节输出气压来控制气动执行机构的动作。

3. 执行输出：调整阀门的开度直到输入信号与实际位置一致

优点：

• 精度高：使阀门位置与设定信号严格匹配。

• 动态性能优良：快速响应改变，减少滞后。

• 多功能性：一些智能定位器具备远程诊断和通信功能，便于维护和操作优化。

3. 气动执行机构与阀门定位器的协同工作

气动执行机构和阀门定位器通常结合使用，以达到最佳的控制效果：

• 控制系统发出信号至阀门定位器。

• 定位器将信号与阀门的实际开度进行对比，并根据需要调整气动执行机构的气压输入。

• 执行机构随气压变化调整阀门位置，使其与设定信号匹配。

• 阀门定位器提供实时反馈，进一步优化控制精度。

4. 应用实例

在化工厂的流体控制系统中，气动执行机构用于驱动各类控制阀。阀门定位器则确保阀门的开度精确满足设定值。例如，调节进料阀的开度可以控制反应器的进料速率，保证化学反应的稳定性和产出质量。

5. 维护与注意事项

• 气动执行机构：需要定期检查密封件和气路的完整性，以防泄漏。

• 阀门定位器：应进行定期校准，尤其是智能定位器，需要更新固件和校准反馈装置。

综上所述，气动执行机构和阀门定位器在工业自动化中扮演着重要角色，通过精确的配合实现高效、稳定的流体控制。