執行器

執行器

機械工程名詞
執行器是自動控制系統中必不可少的一個重要組成部分。它的作用是接受控制器送來的控制信号,改變被控介質的大小,從而将被控變量維持在所要求的數值上或一定的範圍内。執行器按其能源形式可分為氣動、液動、電動三大類。氣動執行器用壓縮空氣作為能源,其特點是結構簡單、動作可靠、平穩、輸出推力較大、維修方便、防火防爆,而且價格較低,因此廣泛地應用于化工、造紙、煉油等生産過程中,它可以方便地與被動儀表配套使用。即使是使用電動儀表或計算機控制時,隻要經過電-氣轉換器或電-氣閥門定位器将電信号轉換為20-100kPa的标準氣壓信号,仍然可用氣動執行器。電動執行器的能源取用方便,信号傳遞迅速,但結構複雜、防爆性能差。液動執行器在化工、煉油等生産過程中基本上不使用,它的特點是輸出推力很大。
    中文名:執行器 外文名:final controlling element 類型:儀表 組成:執行機構和或自動化控制系統

釋義

執行電子控制器發出的信号,完成相應的控制動作的器件。

定義

執行器是自動控制系統中的執行機構和控制閥組合體。它在自動化控制系統中的作用是接受來自調節器或計算機(DCS、PLC等)發出的信号,以其在工藝管路的位置和特性,調節工藝介質的流量,從而将被控自動化儀表在生産過程所要求的範圍内。

基本構成

類型

在過程控制系統中,執行器由執行機構和調節機構兩部分組成。調節機構通過執行元件直接改變生産過程的參數,使生産過程滿足預定的要求。執行機構則接受來自控制器的控制信息把它轉換為驅動調節機構的輸出(如角位移或直線位移輸出)。它也采用适當的執行元件,但要求與調節機構不同。執行器直接安裝在生産現場,有時工作條件嚴苛。能否保持正常工作直接影響自動調節系統的安全性和可靠性。

結構

自動化技術工具中接受控制信息并對受控對象施加控制作用的裝置。執行器按所用驅動能源分為氣動、電動和液壓執行器3類。

分類

(1)執行器按所用驅動能源分為氣動、電動和液壓執行器三種。

(2)按輸出位移的形式,執行器有轉角型和直線型兩種。

(3)按動作規律,執行器可分為開關型、積分型和比例型三類。

(4)按輸入控制型号,執行器分為可以輸入空氣壓力信号、直流電流信号、電接點通斷信号、脈沖信号等幾類。

(一)直行程式的調節機構

1、直通單座閥

所謂單座是指閥體内隻有一個閥芯和一個閥座。如圖8-2(b)、(c)所示。其特點是結構簡單、洩漏量小(甚至可以完全切斷)和允許壓差小。因此,它适用于要求洩漏量小,工作壓差較小的幹淨介質的場合。在應用中應特别注意其允許壓差,防止閥門關不死。

2、直通雙座閥

直通雙座調節閥[圖8-2(a)]的閥體内有兩個閥芯和閥座。它與同口徑的單座閥相比,流通能力約大20%~25%。因為流體對上、下兩閥芯上的作用力可以相互抵消,但上、下兩閥芯不易同時關閉,因此雙座閥具有允許壓差大、洩漏量較大的特點。故适用于閥兩端壓差較大,洩漏量要求不高的幹淨介質場合,不适用于高粘度和含纖維的場合。

3、角形閥

角形調節閥[圖8-2(d)]的閥體為直角形,其流路簡單,服力小,适用于高壓差、高粘度、含懸浮物和顆粒狀物料流量的控制。一般使用于底進側出、此種調節閥穩定性較好。在高壓場合下,為了延長閥芯使用壽命,可采用側進底出,但在小開度财容易發生振蕩。

(二)角行程式的調節機構

1、蝶閥

蝶閥[圖8-2(g)]的擋闆以轉軸的旋轉來控制流體的流量。它由閥體、擋闆、擋闆軸和軸封等部件組成。其結構簡單、體積小、重量輕、成本低、流通能力大,特别适用于低壓差、大口徑、大流量氣體和帶有懸浮物流體的場合,但洩漏量較大。其流量特性在轉角達到70º。前和等百分比特性相似,70º以後工作不穩定,特性也不好,所以蝶閥通常在0º~70º轉角範圍内使用。蝶閥不僅在石油、煤氣、化工、水處理等一般工業上得到廣泛應用,而且還應用于熱電站的冷卻水系統。

2、凸輪撓曲閥

凸輪撓曲閥又稱偏心旋轉閥[圖8-2(i)],也是一種新型結構的調節閥。其球面閥芯的中心線與轉軸中心偏離,轉軸帶動閥芯偏心旋轉,使閥芯向前下方進入閥座。

偏心旋轉閥具有體積小,重量輕,使用可靠,維修方便,通用性強,流體阻力小等優點,适用于粘度較大的場合,在石灰、泥漿等流體中,具有較好的使用性能。

執行器——CRM企業信息化解決方案

執行器(final controlling element)是自動化技術工具中接收控制信息并對受控對象施加控制作用的裝置。

執行器行業随着業務的不斷擴大和客戶的增多,銷售人員在管理起客戶來感覺非常的吃力,他們表示,管理30個客戶用電子表格還是可以接受的,當要管理目前的每個人近300個客戶的時候,就不知道怎麼辦了。同時對企業老總來說銷售人員的離職,銷售過程的管理等都遇到了很大的麻煩。為了提高公司的銷售業績,方便銷售人員對客戶的管理和老總對銷售人員和客戶的管理,客戶是企業最寶貴的資源,而執行器行業的客戶資源高度集中,因此客戶資源的管理對于節能設備來說顯得尤為重要。但是随着公司銷售網點的不斷增加,客戶資料往往都分散在各分支機構,而對于客戶資源的管理也隻局限于相關銷售人員,機構與機構,總部與機構甚至同一機構的兩個銷售人員之間,客戶信息往往不能共享,最頭疼的是,一旦銷售人員離職,那麼公司就會流失相當一部分客戶,長此以往,後果堪憂。因此,建立一套科學的客戶關系管理體系,搭建高效持久的客戶資源共享平台.

執行器企業通過應用CRM系統,能夠建立起完善、高效、靈活、集成的營銷信息化平台,實現了下列目标,并且幫助了企業在激烈的市場競争中取得優勢:

>1、全面有效的管理客戶信息資源與市場競争信息;

>2、全程掌握銷售中機會線索、采購、銷售、合同、費用、服務、關懷等每個細節;

>3、全方位多角度的客戶、銷售、應收帳款分析為決策提供了依據;

>4、全新的服務關懷管理思想貫穿售前、售中、售後;

>5、全員實現協同辦公、信息發布共享、文檔集中管理

>6、客戶關系管理系統能夠使銷售人員方便快捷的管理客戶,詳細記錄客戶信息,免去每天查找傳統的記事本時的麻煩;系統每天會提醒銷售人員去做今天應該去做的事情;同時可以方便的确定客戶類型,便于對重要客戶的跟蹤工作,提高工作效率。

>7、銷售員工管理系統能夠記錄銷售人員聯系業務記錄和事件記錄,詳細記錄銷售全過程,方便企業掌握客戶的所有資料,同時領導可以随時指導銷售員的銷售進程,及時調整銷售,促成銷售。實現對所有銷售網點的銷售人員進行統一管理,方便了領導進行員工考核,同時保證客戶資料不會因為員工離職造成流失。

>8、客戶服務管理系統能對客戶服務部門的工作進行全程記錄與跟蹤,客戶服務人員可以通過系統實現任務的轉交和協同。通過系統能使公司各地的客戶服務部門把任務有機的協調起來,即使異地也同樣可以在最短的時間内接受任務并實現協同,實現了“24小時内服務到位”的承諾。

上述簡要分析了執行器CRM應用的幾個典型方面,面向生産資料市場或生活資料市場時,系統/設備/部件、成品/粗加工産品、藥品/食品/飲品、耐用品/快速消耗品等制造品,各自适應的商業模式等有所差别,采用的策略和方法也有所不同。如果您的企業屬于生産制造行業,如果您企業的商務組織(銷售、服務、市場營銷)實施CRM管理。

工作原理

在齒輪級,發動機的轉速可通過兩套齒輪傳送到輸出杆上。主減速器由行星齒輪完成,副減速器由蝸輪實現,它被一套繃緊的彈簧固定在中心位置。在發生過載的情況下,也就是輸出杆超過了彈簧的設定轉矩時,中央蝸輪會發生軸向位移,對開關及信号裝置進行微調,為系統提供保護。受由外部變化控制杆操縱的耦合的作用,輸出杆在發動機工作時與蝸輪耦合,在手動操作時與手輪耦合。當發動機不工作時,可以很容易地斷掉電機驅動,并且隻需壓一下控制杆即可連上手輪。由于電機驅動優先于手動操作,因此當發動機再次啟動時,會自動發生反向動作。這樣就可以避免當發動機運轉時還開啟手輪,有利于保護系統。

由于手輪直接與輸出杆耦合,因此可以保證在内部齒輪失靈或損壞時閥門的正常手動操作。

安裝在齒輪上的開關與信号裝置是一個密封外殼,保護其内部的元件實現以下功能:

本地或遠程顯示閥門位置

執行器/閥門的過載保護

限定閥門行程範圍

電氣接口

執行器在不同型号閥門上的安裝是通過輸出杆來完成的,它可适用于現有的多種閥杆組态。

雙作用

雙作用執行機構的選用以DA系列氣動執行機構為例。齒輪條式執行機構的輸出力矩是活塞壓力(氣源壓力所供)乘上節圓半徑(力臂)所得,如圖4所示。且磨擦阻力小效率高。如圖5所示,順時針旋轉和逆時針旋轉時輸出力矩都是線性的。在正常操作條件下,雙作用執行機構的推薦安全系數為25-50%

單作用

單作用執行機構的選用以SR系列氣動執行機構為例在彈簧複位的應用中,輸出力矩是在兩個不同的操作過程中所得,根據行程位置,每一次操作産生兩個不同的力矩值。彈簧複位執行機構的輸出力矩由力(空氣壓力或彈簧作用力)乘上力臂所得第一種狀況:輸出力矩是由空氣壓力進入中腔壓縮彈簧後所得,稱為"空氣行程輸出力矩"在這種情況下,氣源壓力迫使活塞從0度轉向90度位置,由于彈簧壓縮産生反作用力,力矩從起點時最大值逐漸遞減直至到第二種狀況:輸出力矩是當中腔失氣時彈簧恢複力作用在活塞上所得,稱為"彈簧行程輸出力矩"在這種情況下,由于彈簧的伸長,輸出力矩從90度逐漸遞減直0度如以上所述,單作用執行機構是根據在兩種狀況下産生一個平衡力矩的基礎上設計而成的。

直行程閥

1、直通單座閥

所謂單座是指閥體内隻有一個閥芯和一個閥座。其特點是結構簡單、洩漏量小(甚至可以完全切斷)和允許壓差小。因此,它适用于要求洩漏量小,工作壓差較小的幹淨介質的場合。在應用中應特别注意其允許壓差,防止閥門關不死。

2、直通雙座閥

直通雙座調節閥的閥體内有兩個閥芯和閥座。它與同口徑的單座閥相比,流通能力約大20%~25%。因為流體對上、下兩閥芯上的作用力可以相互抵消,但上、下兩閥芯不易同時關閉,因此雙座閥具有允許壓差大、洩漏量較大的特點。故适用于閥兩端壓差較大,洩漏量要求不高的幹淨介質場合,不适用于高粘度和含纖維的場合。

3、角形閥

角形調節閥的閥體為直角形,其流路簡單,服力小,适用于高壓差、高粘度、含懸浮物和顆粒狀物料流量的控制。一般使用于底進側出、此種調節閥穩定性較好。在高壓場合下,為了延長閥芯使用壽命,可采用側進底出,但在小開度才容易發生振蕩。

角行程閥

1、蝶閥

蝶閥[圖8-2(g)]的擋闆以轉軸的旋轉來控制流體的流量。它由閥體、擋闆、擋闆軸和軸封等部件組成。其結構簡單、體積小、重量輕、成本低、流通能力大,特别适用于低壓差、大口徑、大流量氣體和帶有懸浮物流體的場合,但洩漏量較大。其流量特性在轉角達到70º。前和等百分比特性相似,70º以後工作不穩定,特性也不好,所以蝶閥通常在0º~70º轉角範圍内使用。蝶閥不僅在石油、煤氣、化工、水處理等一般工業上得到廣泛應用,而且還應用于熱電站的冷卻水系統。

2、球閥

球閥,标準GB/T21465-2008《閥門術語》中定義為:啟閉件(球體)由閥杆帶動,并繞閥杆的軸線作旋轉運動的閥門,球閥它具有旋轉90度的動作,旋塞體為球體,有圓形通孔或通道通過其軸線。主要用于截斷或接通管路中的介質,亦可用于流體的調節與控制,其中硬密封V型球閥其V型球芯與堆焊硬質合金的金屬閥座之間具有很強的剪切力,特别适用于含纖維、微小固體顆料等介質。而多通球閥在管道上不僅可靈活控制介質的合流、分流、及流向的切換,同時也可關閉任一通道而使另外兩個通道相連。本類閥門在管道中一般應當水平安裝。球閥分類:氣動球閥,電動球閥,手動球閥。球閥隻需要用旋轉90度的操作和很小的轉動力矩就能關閉嚴密。球閥最适宜做開關、切斷閥使用,V型球閥。在西方工業發達的國家,球閥的使用正在逐年不斷的上升,在我國,球閥被廣泛的應用在石油煉制、長輸管線、化工、造紙、制藥、水利、電力、市政、鋼鐵等行業,在國民經濟中占有舉足輕重的地位。

3、凸輪撓曲閥

凸輪撓曲閥又稱偏心旋轉閥,也是一種新型結構的調節閥。其球面閥芯的中心線與轉軸中心偏離,轉軸帶動閥芯偏心旋轉,使閥芯向前下方進入閥座。

偏心旋轉閥具有體積小,重量輕,使用可靠,維修方便,通用性強,流體阻力小等優點,适用于粘度較大的場合,在石灰、泥漿等流體中,具有較好的使用性能。

優勢

執行器企業通過應用CRM系統,能夠建立起完善、高效、靈活、集成的營銷信息化平台,實現了下列目标,并且幫助了企業在激烈的市場競争中取得優勢:

>1、 全面有效的管理客戶信息資源與市場競争信息;

>2、 全程掌握銷售中機會線索、采購、銷售、合同、費用、服務、關懷等每個細節;

>3、 全方位多角度的客戶、銷售、應收帳款分析為決策提供了依據;

>4、 全新的服務關懷管理思想貫穿售前、售中、售後;

>5、 全員實現協同辦公、信息發布共享、文檔集中管理

>6、客戶關系管理系統能夠使銷售人員方便快捷的管理客戶,詳細記錄客戶信息,免去每天查找傳統的記事本時的麻煩;系統每天會提醒銷售人員去做今天應該去做的事情;同時可以方便的确定客戶類型,便于對重要客戶的跟蹤工作,提高工作效率。

>7、銷售員工管理系統能夠記錄銷售人員聯系業務記錄和事件記錄,詳細記錄銷售全過程,方便企業掌握客戶的所有資料,同時領導可以随時指導銷售員的銷售進程,及時調整銷售,促成銷售。實現對所有銷售網點的銷售人員進行統一管理,方便了領導進行員工考核,同時保證客戶資料不會因為員工離職造成流失。

>8、客戶服務管理系統能對客戶服務部門的工作進行全程記錄與跟蹤,客戶服務人員可以通過系統實現任務的轉交和協同。通過系統能使公司各地的客戶服務部門把任務有機的協調起來,即使異地也同樣可以在最短的時間内接受任務并實現協同,實現了“24小時内服務到位”的承諾。

上述簡要分析了執行器CRM應用的幾個典型方面,面向生産資料市場或生活資料市場時,系統/設備/部件、成品/粗加工産品、藥品/食品/飲品、耐用品/快速消耗品等制造品,各自适應的商業模式等有所差别,采用的策略和方法也有所不同。如果您的企業屬于生産制造行業,如果您企業的商務組織(銷售、服務、市場營銷)實施CRM管理。

控制屏

控制屏的主要用途是将發電機輸出的電能分配給用戶負載或用電設備,同時還用以指示柴油發電機的運轉情況和在負載變化的情況下保持發電機的電壓穩定。在控制屏面闆上一般都裝有電壓表、頻率表、電流表、功率表、三相電流轉換開關、三相電壓轉換開關、電壓整定旋鈕和各種指示燈等。對于機油壓力表、機油溫度表、蓄電池充電電流表、水溫表、起動按鈕和起動電鎖等部件,有的根據設計要求直接安裝在控制屏面闆上,有的安裝在柴油機儀表盤上。控制屏内部安裝的部件主要與發電機采用的勵磁方式和柴油機的自動控制有關。柴油發電機組控制屏的内部結構。

簡單的控制屏内部一般都安裝有電壓調節器、矽整流二極管、變阻器、自動空氣開關和電流互感器等部件,較複雜的控制屏内部還要安裝過載及短路保護裝置、電子調速器、可控矽、繼電器以及各種保險裝置和小型變壓器等電氣設備。

應用領域

電動執行器主要應用以下三大領域

1、發電廠

典型應用有:

①火電行業應用

送風機風門擋闆、一次進風風門擋闆、空氣預熱風門擋闆煙、氣再循環旁路風門擋闆、二次進風風門擋闆、主風箱風門擋闆、燃燒器調節杆、燃燒器搖擺驅動器、液壓推杆驅動器、葉輪機調速煙氣調節閥、蒸氣調節閥、球閥和蝶閥控制滑動門閘門

②其它電力行業的閥門執行器應用

球閥除塵控制、噴水葉輪機轉速控制、大型液壓閥燃氣控制閥、燃燒器、點火啟動蒸氣控制閥、冷凝水再循環,脫氧機,鍋爐給水,過熱控制器,再加熱恒溫控制器,及其它相關閥門應用

2、過程控制

用于化工、石化、模具、食品、醫藥、包裝等行業的生産過程控制,按照既定的邏輯指令或電腦程序對閥門、刀具、管道、擋闆、滑槽、平台等進行精确的定位、起停、開合、回轉,利用系統檢測出的溫度、壓力、流量、尺寸、輻射、亮度、色度、粗糙度、密度等實時參數對系統進行調整,從而實現間歇、連續和循環的加工過程的控制。

3、工業自動化

用于較為廣泛的航空、航天、軍工、機械、冶金、開采、交通、建材等方面,對各類自動化設備和系統的運動點(運動部件)進行各種形式的調節和控制。

過程控制和工業自動化方面的主要應用舉例如下:

①在硫礦生産中的應用

注水流量控制球閥和碟閥控制

②碳酸鉀管道閥門執行器的應用

滑動門分流器閘門、球閥和蝶閥、球型控制閥

③水處理閥門執行器的應用

液流流量控制調壓閥壓力控制、酸溶液流量控制

④石灰石/水泥廠閥門執行器的應用

球或蝶閥控制處理幹水泥,石膏,或液體,送風和引風機,調節型風門擋闆,旁路風門擋闆,環境污染控制和除塵裝置滑動門 對在料鬥和儲藏庫的原材料進行物流控制,閘門,控制原材料在進料口的流量,燃氣控制閥,調節轉爐上燃燒器進氣量,蒸氣控制,控制生産過程所需的蒸氣

⑤在谷物加工廠執行器的應用

閘門、分流閥、分配器、物料卸貨器、加熱器、除塵隔離擋闆、氣流控制(物流幹燥)、球閥和蝶閥控制

⑥鋼廠風門擋闆和閥門執行器的應用

球或蝶閥控制、控制冷卻水,廢水,或其它冷卻介質、調節型風門擋闆、送風和引風機旁路風門擋闆、閘門、環境污染控制和除塵裝置、滑動門、控制原材料在進料口的流量對在料鬥和儲藏庫的原材料進行物流控制、燃氣控制閥、蒸氣控制閥、調節轉爐上燃燒器進氣量控制生産過程所需的蒸氣

氣動、電動、液動執行器的對比

調節閥所用執行器不外乎氣動、電動、液動(電液動)這三種,其使用性能各有優劣,下面分述之。

1、氣動執行機構:現今大多數工控場合所用執行器都是氣動執行機構,因為用氣源做動力,相較之下,比電動和液動要經濟實惠,且結構簡單,易于掌握和維護。由維護觀點來看,氣動執行機構比其它類型的執行機構易于操作和校定,在現場也可以很容易實現正反左右的互換。它最大的優點是安全,當使用定位器時,對于易燃易爆環境是理想的,而電訊号如果不是防爆的或本質安全的則有潛在的因打火而引發火災的危險。所以現在電動調節閥應用範圍越來越廣。但是在化工領域上,氣動調節閥還是占據着絕對的市場優勢。

氣動執行機構的主要缺點就是:響應較慢,控制精度欠佳,抗偏離能力較差,這是因為氣體的可壓縮性,尤其是使用大的氣動執行機構時,空氣填滿氣缸和排空需要時間。但這應該不成問題,因為許多工況中不要求高度的控制精度和極快速的響應以及抗偏離能力。

2、電動執行機構:電動執行機構主要應用于動力廠或核動力廠,因為在高壓水系統需要一個平滑、穩定和緩慢的過程。電動執行機構的主要優點就是高度的穩定和用戶可應用的恒定的推力,最大執行器産生的推力可高達225000kgf,能達到這麼大推力的隻有液動執行器,但液動執行器造價要比電動高很多。電動執行器的抗偏離能力是很好的,輸出的推力或力矩基本上是恒定的,可以很好的克服介質的不平衡力,達到對工藝參數的準确控制,所以控制精度比氣動執行器要高。如果配用伺服放大器,可以很容易地實現正反作用的互換,也可以輕松設定斷信号閥位狀态(保持/全開/全關),而故障時,一定停留在原位,這是氣動執行器所作不到,氣動執行器必須借助于一套組合保護系統來實現保位。

電動執行機構的缺點主要有:結構較複雜,更容易發生故障,且由于它的複雜性,對現場維護人員的技術要求就相對要高一些;電機運行要産生熱,如果調節太頻繁,容易造成電機過熱,産生熱保護,同時也會加大對減速齒輪的磨損;另外就是運行較慢,從調節器輸出一個信号,到調節閥響應而運動到那個相應的位置,需要較長的時間,這是它不如氣動、液動執行器的地方。

3、液動執行機構:當需要異常的抗偏離能力和高的推力以及快的形成速度時,我們往往選用液動或電液執行機構。因為液體的不可壓縮性,采用液動執行器的優點就是較優的抗偏離能力,這對于調節工況是很重要的,因為當調節元件接近閥座時節流工況是不穩定的,越是壓差大,這種情況越厲害。另外,液動執行機構運行起來非常平穩,響應快,所以能實現高精度的控制。電液動執行機構是将電機、油泵、電液伺服閥集成于一體,隻要接入電源和控制信号即可工作,而液動執行器和氣缸相近,隻是比氣缸能耐更高的壓力,它的工作需要外部的液壓系統,工廠中需要配備液壓站和輸油管路,相比之下,還是電液執行器更方便一些。

液動執行機構的主要缺點就是造價昂貴,體檢龐大笨重,特别複雜和需要專門工程,所以大多數都用在一些諸如電廠、石化等比較特殊的場合。

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