電/氣轉(zhuǎn)換器與閥門定位器

1.電/氣轉(zhuǎn)換器

由于氣動(dòng)執(zhí)行器具有一系列優(yōu)點(diǎn)，絕大部分使用電動(dòng)調(diào)節(jié)儀表的系統(tǒng)也使用氣動(dòng)執(zhí)行器。為使氣動(dòng)執(zhí)行器能夠接受電動(dòng)調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)，必須把調(diào)節(jié)器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)轉(zhuǎn) 換為20?lOOkPa的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。這個(gè)工作是由電/氣轉(zhuǎn)換器完成的。

圖3-38是力平衡式電/氣轉(zhuǎn)換器的原理圖。

圖中，由電動(dòng)調(diào)節(jié)器送來(lái)的 電流/通入線圈2，該線圈能在永 久磁鐵的氣隙中自由地上下移動(dòng)。 當(dāng)輸入電流/增大時(shí)，線圈與磁鐵 產(chǎn)生的吸力增大，使杠桿1作逆 時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)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(jī)構(gòu)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 大器在閥門定位器中討論）后產(chǎn)生20 ~ 100kPa的輸出壓力完成電/氣轉(zhuǎn)換；與此同時(shí)，該壓力還作為反饋信號(hào)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(gòu)成力平衡式電/氣轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。彈簧5可用來(lái)調(diào)整輸出零點(diǎn)；移動(dòng)波紋管的安裝位置可調(diào)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(zhǔn)確地工作，這種轉(zhuǎn)換器的精度可達(dá)到0.5級(jí)。

2. 閥門定位器

在圖3-25所示的氣動(dòng)執(zhí)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(diào)節(jié)流體對(duì)閥心的作用力也可能相當(dāng)大。所有這些都會(huì)影響執(zhí) 行機(jī)構(gòu)與輸人信號(hào)之間的定位關(guān)系，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生回環(huán)特性，嚴(yán)重時(shí)可能造成系統(tǒng)振 蕩。因此，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作條件差及要求調(diào)節(jié)質(zhì)量高的場(chǎng)合，都在執(zhí)行機(jī)構(gòu)前加裝閥門定位 器。其框圖如圖3-39所示。由圖可見(jiàn)，借助于閥桿位移負(fù)反饋，使調(diào)節(jié)閥能按輸人信號(hào)精 確地確定自己的開(kāi)度。

圖3-40所示是閥門定位器與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(tǒng)，其工作過(guò)程為：由電/氣轉(zhuǎn)換器的輸出氣壓信號(hào)Pi作用于波紋管1，使擋 板2以反饋凸輪3為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)擋板靠近噴嘴時(shí)，使背壓室A內(nèi)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(zhí)行機(jī)構(gòu)，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(zhuǎn)，使擋板下端右移并離開(kāi)噴嘴，以減小輸出壓力 P,zui終達(dá)到平衡。在平衡時(shí)，由于放大器的放大倍數(shù)很高（約為10~20倍），輸出氣量很大，有很強(qiáng)的負(fù)載能力，故可直接推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

閥門定位器采用了深度位移負(fù)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(zhí)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(qiáng)了供氣能力， 加快了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作速度，改善了執(zhí)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(diào)節(jié)閥的線性、對(duì)數(shù)、快開(kāi)流量特性互換，以適應(yīng)控制系統(tǒng)不同的控制要求。

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