《气动门、电磁阀基础课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气动门、电磁阀基础课件（82页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、气动门、电磁阀基础,概述 : 执行机构是自动调节系统的重要组成部分，通常用其来调节流入（或流出）调节对象的物质或能量，以实现对热力生产过程中各种热工参数的自动控制，所以又称为调节系统的终端控制元件。一个自动调节系统即使设计合理、装置设备先进，但如果调节机构选择不当，如特性不好或调节范围不合适，仍然会使调节系统出现异常。 由于调节机构直接与工作介质接触，使用条件恶劣，所以容易出现故障，比如调节阀尺寸选择不合理或特性不适宜，使调节质量不高；调节阀通流部分被腐蚀、堵塞，使其工作特性变坏；调节阀的机械性能差，动作不灵敏或产生振荡等。因此我们在对气动执行机构进行检修和维护时，必须对调节机构的结构、原理、
2、特性等进行了解，以保证工作的顺利进行，这是保证自动调节系统正常工作的基础。,调节机构的分类 调节机构在生产过程中直接与介质接触，通过其调节作用来控制生产过程。根据被调节的介质或能量的不同，可分为以下几种类型： 控制流体介质的调节机构，如阀门、挡板、闸板等； 控制固体介质的调节机构，如刮板、叶轮等； 控制电流的调节机构，如电位器、继电器、接触器等； 控制其他形式能量的调节机构。 火力发电厂热力系统调节机构通常有阀门、挡板、给煤 机等，而调节阀又是使用最广泛的调节机构，通常用来,改变管道系统中的水、蒸汽、燃油或气体介质的流量，从而达到控制生产过程的目的。,常用的调节阀有多种分类形式， 按通流形式分
3、，有柱塞式、碟板式、笼式、以及迷宫式等； 按动作形式分，有直行式、角行式等； 按照介质通过调节阀时，对阀芯的作用方向分，有流开式和流闭式等 按操作能源的不同，又可分为气动、液动、电动三大类。它们有着各自不同的特性，应用的不同的场合。,控制阀的构成： 控制阀主要由两大部分组成： 阀体执行器,执行器的功能： -控制阀门的开关，保证阀门正常工作所需的行程 -提供阀门关闭时所需的关闭力 -具备一定的开关速度，保证使用要求 -与相关附件联合使用，满足意外故障时阀门的理想位置 （故障时阀门打开，或关闭，或即时原位锁定）,控制阀的主要性能指标 可调比控制阀最大可控流量与最小可控流量的比值 流通能力特定条件下
4、流经阀门的流量 气室密封性特定压力下，特定时间内，执行器气室压 力下降的程度 流量系数： 流量系数是指温度为 40-60 的水在 1 PSI（磅/平方英寸）的压降下，阀门某开度下每分钟流过阀门的（美)加仑数 . 流量系数是表征阀门流通能力的参数。流量系数与阀门流道几何形状，阀门尺寸，阀门开度等参数有关。,控制阀的流量特性 控制阀的流量特性是指控制阀的行程在0100的范围内与对应的流经控制阀的流量之间的关系。 压差恒定时阀门的流量特性称作固有流量特性。 在压差等参数变化条件下阀门的流量特性称作实际流量特性。 控制阀的流量特性有三种 快开流量特性 线性流量特性 等百分比流量特性,调节阀的流量方程
5、Q = CvP / G 式中：Q为流体的体积流量；CV为流量系数；P为调节阀两端差压；G为流体重度。,气动执行机构及其控制装置 ： 执行机构是驱动调节阀的动力装置，有气动、电动、液动等方式，其中气动执行机构以其维护工作简单、动作速度较快、具有防爆性、以及容易得到较大力矩等优点，被广泛应用于各种场合。 气动执行机构有薄膜式和气缸两种。薄膜式通常单端进气、弹簧复位，对于不同的进气方向又分为气开式（进气打开阀门，失气弹簧复位关闭阀门）和气关式（进气关闭阀门，失气弹簧复位打开阀门）。由于薄膜式气动执行机构中的薄膜耐受压力较小，通常在2kg/cm以下，因此，如果应用在力矩较大的调节阀上时，就必须增加薄膜
6、,的面积，使执行机构的体积变得十分庞大；而气缸式执行机构的活塞和缸体均可以耐受较大的气源压力，而且缸体可以造得很长，因此可用在力矩大、行程长的阀门上。但气缸也有它的缺点，由于活塞与缸体之间有相对运动，就有可能产生不可预见的磨擦力，如缸体锈蚀、密封圈张力不均匀等原因，使得执行机构卡涩造成调节失灵。而薄膜阀由于结构的特点，不会产生上述故障，这也是薄膜阀的优势。,气动执行机构控制装置的主要组成部件和功能 减压阀：降低控制气源压力，以适宜执行机构的工作压力； 过滤器：滤去压缩空气中的水和其他杂质，保证进入电/气转换器、定位器以及执行机构的压缩空气的清洁。许多产品是减压阀和过滤器一体化设计； 电/气转换
7、器（E/P）：将控制系统来的420mA电流信号转换成315psi（0.21kg/cm）的气压控制信号； 定位器：是阀位控制的核心部件，对调节阀的阀位进行精确控制； 位置变送器：通过连杆与阀杆的位移同步产生转角移动，转换成420mA电信号，线性地反映阀门的开度； 行程开关：通常安装在阀门的全开和全关位置，用以发出阀门全开和全关的信号送到控制系统,为了实现某些特殊的控制功能，一些执行机构上还配备了其他的控制部件，如实现联锁功能的电磁阀，实现保位功能的锁气器，加快动作速度的气放大器，失气时维持短时操作的储能罐等等。,主要部件原理概述 执行机构控制部件生产厂家很多，结构也有很大差异，但他们利用的原理都
8、很近似，电/气转换和定位器主要采取两种形式，即E/P、定位器分开和一体化设计，而定位器又分为气动机械平衡式和智能型。控制部件中E/P、减压阀、气动机械平衡式定位器都是利用力平衡原理进行调节的。 下面重点介绍电/气转换器和定位器等控制部件工作原理。 一.力平衡式E/P工作原理,上图所示，它是按力平衡原理设计和工作的。在其内部有一线圈，当调节器（变送器）的电流信号送入线圈后，由于内部永久磁铁的作用，使线圈和杠杆产生位移，带动挡板接近（或远离）喷嘴，引起喷嘴背压增加（或减少），此背压作用在内部的气动功率放大器上，放大后的压力一路作为转换器的输出，另一路送到反馈波纹管。输送到反馈波纹管的压力，通过杠杆
9、的力传递作用在铁芯的另一端产生一个反向的位移，此位移与输入信号产生电磁力矩平衡时，输入信号与输出压力成一一对应的比例关系。即输入信号从4mA.DC改变到20mA.DC时，转换器的输出压力从0.020.1MPa变化，实现了将电流信号转换成气动信号的过程。 图中调零机构，用来调节转换器的零位，反馈波纹管起反馈作用。调整量程主要是调整E/P量程跨度 。,E/P调节原理方框图,二.力平衡式定位器工作原理,上图气动阀门定位器是按力平衡原理设计和工作的。如图下图所示当通入波纹管的信号压力增加时，使杠杆2绕支点转动，档板靠近喷嘴，喷嘴背压经放大器放大后，送入薄膜执行机构气室，使阀杆向下移动，并带动反馈杆（摆
10、杆）绕支点转动，连接在同一轴上的反馈凸轮（偏心凸轮）也跟着作逆时针方向转动，通过滚轮使杠杆1绕支点转动，并将反馈弹簧拉伸、弹簧对杠杆2的拉力与信号压力作用在波纹管上的力达到新的平衡状态。此时，一定的信号压力就与一定的阀门位置相对应。当通入波纹管的信号压力减少时，使杠杆2绕支点转动，档板离开喷嘴，喷嘴背压经放大器放大后，送入薄膜执行机构气室，使阀,杆向上移动，并带动反馈杆（摆杆）绕支点转动，连接在同一轴上的反馈凸轮（偏心凸轮）也跟着作顺时针方向转 动，通过滚轮使杠杆1绕支点转动，并将反馈弹簧压缩、弹簧对杠杆2的压力与信号压力作用在波纹管上的力达到新的平衡状态。此时，一定的信号压力就与一定的阀门位
11、置相对应。 以上作用方式为正作用，若要改变作用方式，只要将凸轮翻转，A向变成B向等，即可。所谓正作用定位器，就是信号压力增加，输出压力亦增加；所谓反作用定位器，就是信号压力增加，输出压力则减少。,控制信号,定位器输出,力平衡式定位器调节原理方框图,3582定位器工作原图：,气源压力连接到83L型气动放大器。气动放大器内的固定节流孔限制喷嘴的流量，这样当挡板没有挡住喷嘴时，空气能够排放得比进气速度要快。 从控制设备来的输入信号连接到波纹管。当输入信号增加时，波纹管膨胀并推动平衡梁。平衡梁围绕输入轴转动，使挡板靠近喷嘴。喷嘴压力增加，然后通过气动放大器的作用，增加至膜片式执行机构的输入压力，膜盒内
12、压力的增加会使得执行机构推杆向下移动。推杆的移动通过一个凸轮反馈到平衡梁。当凸轮移动时，平衡梁围绕反馈支点旋转，并移动挡板使其离开喷嘴。喷嘴压力减少，并降低机构压力，推杆继续下移，使挡板离开喷嘴，直到达到平衡。,当输入信号减少时，波纹管收缩（在内部量程弹簧的帮助下），平衡梁围绕输入轴旋转，从而移动挡板，使其离开喷嘴。喷嘴压力减少，因而气动放大器允许膜盖里的压力释放到空气中去。执行机构推杆向上移动。通过凸轮，推杆的移动被反馈到平衡梁云重新定位挡板，使其更靠近喷嘴。当平衡条件达到时，推杆停止移动，挡板被定位，防止膜盖里的压力进一步降低。 对于反作用定位器，工作原理是类似的，只不过当输入信号增加时，
13、膜盖中的压力降低。反之，输入信号减少时，膜盖中的压力增加。,三.智能定位器工作原理： 西门子SIPART PS2智能电气阀门定位器 SIPART PS2 型智能电气阀门定位器的工作原理与传统定位器完全不同。采用微处理器对给定值和位置反馈进行比较。如果微处理器检测到偏差，它就用一个五步开关程序来控制压电阀，压电阀进而调节进入执行机构气室的空气流量。压电阀将控制指令转换为气动位移增量，当控制偏差很大时（高速区）。定位器输出一个连续信号；当控制偏差不大（低速区），定位器输出脉冲连续；当控制器偏差很小时（自适应或可调死区状态），则没有控制指令输出。 西门子SIPART PS2智能定位器参数表：,备注：
14、因出厂时间不同参数表可能有所差别。 1) 如果选择了“turn”，不能设置33 ； 2) 如果选择了1. YFCT=turn，仅出现参数； 3) 如果选择12.SFCT=FrEE，添加设置点出现； 4) NC 意味: 执行机构开关打开或低位，NO 意味: 执行机构开关关闭或高位； 5) Normal(常规)意味: 高位没有故障，Inverted(反常规)意味:低位没有故障。,SIPART PS2 可以在组态模式下对如下设置进行组态： 输入电流范围 0 至 20 mA 或 4 至 20 mA 设定点上升或下降特性 定位速度限值 (给定值斜率) 分程; 可调整起始值和满刻度值 响应阈值 (死区)；
15、自动设定或人工设定 动作方向；随设定点上升而上升或下降的输出压力 定位范围的限值 (起始刻度和满刻度值 ) 执行机构位置的限值 (报警):最小值和最大值 自动“紧密关闭” (用于 6DR5.可调制响应阈值) 行程可以根据阀门特性进行校正，可有如下选择： - 线性特性 - 等百分比特性 1: 25，1: 33 和 1: 50 - 反等百分比特性 1: 25，1: 33 和 1: 50 - 任意特性，输入多达 21 添加点的多边形折线。 二进制输入功能 报警输出功能。,四、气动三联件的组成,气动三联件是在气动控制系统的入口所必须的器件。 它的组成是由过滤器、减 压阀、油雾器三位一体。,过滤器,减压
16、阀,油雾器,过滤器的作用,过滤器的作用是将压缩空气里的杂质，油污，水份等过滤掉，存放在过滤器里，达到使压缩空气干燥，清洁的目的。 过滤器应定期排污,过滤器工作原理,压缩空气进入过滤器内部后，因导流 板的导向，产生了强烈的旋转，在 离心力作用下，压缩空气中混有的大 颗粒固体杂质和液态水滴等被甩到滤 杯内表面上，在重力作用下沿壁面沉 降至底部，然后，经过这样预净化的 压缩空气通过滤芯流出。为防止造成二次污染，滤杯中每天都应该是空的。,压力表,减压阀,过滤器,排放杂质油污和水分,减压阀的作用,减压阀的作用是用来调整压缩空气压力的。 减压阀调整到合适的压力后，应将锁定装置锁定，避免误操作。,减压阀,解锁,锁定,减压阀工作原理,若工作压力增大，膜片打开压缩空气就经阀体上的溢流孔排出,油雾器的作用,因气动控制系统里，很多气缸需用油润滑，所以在气路里，就加入了油雾器，目的是将油雾器里的油通过气管送到气缸里，达到润滑气缸的目的； 油雾器可以根据需要调
