電/氣轉換器和閥門(mén)定位器

電/氣轉換器與閥門(mén)定位器

1.電/氣轉換器

由于氣動(dòng)執行器具有一系列優(yōu)點(diǎn)，絕大部分使用電動(dòng)調節儀表的系統也使用氣動(dòng)執行器。為使氣動(dòng)執行器能夠接受電動(dòng)調節器的控制信號，必須把調節器輸出的標準電流信號轉 換為20?lOOkPa的標準氣壓信號。這個(gè)工作是由電/氣轉換器完成的。

圖3-38是力平衡式電/氣轉換器的原理圖。

圖中，由電動(dòng)調節器送來(lái)的 電流/通入線(xiàn)圈2，該線(xiàn)圈能在永 久磁鐵的氣隙中自由地上下移動(dòng)。 當輸入電流/增大時(shí)，線(xiàn)圈與磁鐵 產(chǎn)生的吸力增大，使杠桿1作逆 時(shí)針?lè )较蜣D動(dòng)，并帶動(dòng)安裝在杠 桿上的擋板3靠近噴嘴4,使噴嘴 擋板機構的背壓升高，并經(jīng)氣動(dòng) 功率放大器9放大（氣動(dòng)功率放 大器在閥門(mén)定位器中討論）后產(chǎn)生20 ~ 100kPa的輸出壓力完成電/氣轉換；與此同時(shí)，該壓力還作為反饋信號作用于波紋管6,使杠桿產(chǎn)生向上的反饋力矩，與電磁力矩相平衡，構成力平衡式電/氣轉換系統。彈簧5可用來(lái)調整輸出零點(diǎn)；移動(dòng)波紋管的安裝位置可調整量程；重錘8用來(lái)平衡杠桿的重 量，使其在各種安裝位置都能準確地工作，這種轉換器的精度可達到0.5級。

2. 閥門(mén)定位器

在圖3-25所示的氣動(dòng)執行器中，閥杠的位移是由作用到薄膜上的推力與彈簧反作用力 動(dòng)態(tài)平衡后確定的。為了防止閥桿引出處的泄露，填料總要壓得很緊，致使摩擦力可能很 大；此外，由于種種原因，被調節流體對閥心的作用力也可能相當大。所有這些都會(huì )影響執 行機構與輸人信號之間的定位關(guān)系，使執行機構產(chǎn)生回環(huán)特性，嚴重時(shí)可能造成系統振 蕩。因此，在執行機構工作條件差及要求調節質(zhì)量高的場(chǎng)合，都在執行機構前加裝閥門(mén)定位 器。其框圖如圖3-39所示。由圖可見(jiàn)，借助于閥桿位移負反饋，使調節閥能按輸人信號精 確地確定自己的開(kāi)度。

圖3-40所示是閥門(mén)定位器與氣動(dòng)執行機構配合使用的原理圖。由圖可知，它是一個(gè)氣壓-位移反饋系統，其工作過(guò)程為：由電/氣轉換器的輸出氣壓信號Pi作用于波紋管1，使擋 板2以反饋凸輪3為支點(diǎn)轉動(dòng)，當擋板靠近噴嘴時(shí)，使背壓室A內壓力上升，推動(dòng)膜片使錐 閥4關(guān)小，球閥5開(kāi)大。這樣，氣源的壓縮空氣就較易從D室進(jìn)入C室，而較難進(jìn)入B室 排入大氣，使C室的壓力急劇上升，此壓力送往執行機構，通過(guò)薄膜產(chǎn)生推力，推動(dòng)閥桿 向下移動(dòng)，并帶動(dòng)凸輪3按順時(shí)針?lè )较蛐D，使擋板下端右移并離開(kāi)噴嘴，以減小輸出壓力 P,zui終達到平衡。在平衡時(shí)，由于放大器的放大倍數很高（約為10~20倍），輸出氣量很大，有很強的負載能力，故可直接推動(dòng)執行機構。

閥門(mén)定位器采用了深度位移負反饋，因而能克服閥桿上的摩擦力，消除流體不平衡力的 影響，改善了執行器的靜態(tài)特性；此外，由于它使用了氣動(dòng)功率放大器，增強了供氣能力， 加快了執行機構的動(dòng)作速度，改善了執行器的動(dòng)態(tài)性能；第三，還可通過(guò)改變反饋凸輪的形 狀，使調節閥的線(xiàn)性、對數、快開(kāi)流量特性互換，以適應控制系統不同的控制要求。

若將電/氣轉換器與閥門(mén)定位器組合為一體，即可構成電/氣閥門(mén)定位器，其工作原理基本相同，這里不再敘述。需知兩者的結合，可節省一個(gè)氣動(dòng)功率放大器，從而節約了儀表成本，提高了經(jīng)濟效益。