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zhixingqi
執(zhí)行器(卷名：機械工程)
final controlling element
在工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制系統(tǒng)中,，以調(diào)節(jié)儀表或其他控制裝置的信號為輸入信號，按一定調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)被控對象輸入量的裝置,。執(zhí)行器是一種工業(yè)自動化儀表,，如調(diào)節(jié)閥、擋板和電磁閥等均屬此類,。
組成 執(zhí)行器通常由執(zhí)行機構,、調(diào)節(jié)機構和附件3部分組成。附件包括放大器,、閥門定位器,、位置發(fā)信器和速度發(fā)信器等，可根據(jù)不同要求選用,。執(zhí)行器有時不用附件,，僅由執(zhí)行機構和調(diào)節(jié)機構兩部分組成，如氣動薄膜調(diào)節(jié)閥就不帶閥門定位器,。
分類 執(zhí)行器按工作能源不同分為電動,、氣動、液動,、電氣復合和電液復合式,；按控制功能不同分為位置控制式（如閥門開度控制）、速度控制式（如泵的轉(zhuǎn)速控制）和電功率控制式（如電爐加熱功率控制）,；按輸入信號不同分為模擬量式和數(shù)字量式,。
工作原理 圖1是常見的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥,，來自調(diào)節(jié)器的氣壓信號進入膜室后轉(zhuǎn)換成推力，通過推桿推動閥門,，調(diào)節(jié)被控對象中的流量,。圖2是帶閥門定位器的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥工作原理圖。氣壓信號p1進入波紋管后,，經(jīng)杠桿使擋板與噴嘴靠近,，因此噴嘴背壓p2增大，并經(jīng)氣動功率放大器放大后送入執(zhí)行機構的膜室推動閥門,。同時,，執(zhí)行機構的位移通過凸輪和彈簧在杠桿上產(chǎn)生反饋力，此力與波紋管產(chǎn)生的信號力相平衡,，因此執(zhí)行機構輸出位移與輸入信號成正比,。薄膜執(zhí)行機構是氣動執(zhí)行機構的一種結(jié)構形式，輸出推力最大達20萬牛頓,，最大位移為100毫米,。活塞式執(zhí)行機構輸出推力最大達14萬牛頓,，最大位移為600毫米,。氣動執(zhí)行機構結(jié)構較簡單,，防爆性能好,。
圖3為電動執(zhí)行器的原理框圖,。來自調(diào)節(jié)器的輸入信號與執(zhí)行機構位置反饋信號相比較。當存在偏差時放大器就有電壓輸出到電動執(zhí)行機構（圖4）,。電動執(zhí)行機構由電動機驅(qū)動經(jīng)減速器輸出角位移，用來推動蝶閥,、球閥,，以調(diào)節(jié)被控對象中流量或推動調(diào)壓器實現(xiàn)加熱功率控制,。
電動執(zhí)行機構也可制成直線位移輸出的形式,。執(zhí)行機構的動作方向決定于偏差的極性,，而且總是朝著減小偏差的方向動作,，直至偏差為零,，執(zhí)行機構才停止動作，因此執(zhí)行機構輸出位移與輸入信號大小成正比。當采用步進電機驅(qū)動時,，可直接接受調(diào)節(jié)器輸出數(shù)字信號。調(diào)節(jié)器與電動執(zhí)行器之間信號傳輸迅速,、傳輸距離長,。出現(xiàn)停電故障時,，執(zhí)行機構輸出位移保持原位不動,。
電液執(zhí)行機構（圖5）是能接受電信號控制的液動執(zhí)行機構。輸入信號通過直線力電機驅(qū)動伺服閥,，使壓力油經(jīng)伺服閥進入油缸的某一端，在活塞上產(chǎn)生推力,。然后此力經(jīng)活塞桿推動調(diào)節(jié)機構,?；钊奈灰仆瑫r通過凸輪和彈簧,，在伺服閥的活塞桿上產(chǎn)生反饋力,，與力電機產(chǎn)生的信號力相平衡。因此,，執(zhí)行機構輸出位移與輸入信號成正比,，輸出力可達22萬牛頓,，位移可達200毫米,。液動執(zhí)行機構需要有就地高壓油源,，在分散使用時每臺執(zhí)行機構都要有油源裝置。
部件結(jié)構原理 執(zhí)行器的主要部件有放大器、發(fā)信器和閥門,。
?、?放大器：電動放大器將小信號（通常是0～10毫安或 4～20毫安直流電流）放大后驅(qū)動電動機或控制電爐加熱功率,。氣動放大器通常是將帕斯卡氣壓信號放大。它的基本結(jié)構（圖2）由波紋管,、噴嘴和擋板組成。改變噴嘴與擋板之間的距離,，輸出信號p2也隨之變化,，且p2大于p1，可達到氣壓放大的目的,。氣動功率放大器是放大器的一種形式,，它有足夠的功率輸出,，用以直接推動執(zhí)行機構,。
② 發(fā)信器:發(fā)信器有位置發(fā)信器,、速度發(fā)信器和轉(zhuǎn)速發(fā)信器等。它將執(zhí)行機構的輸出轉(zhuǎn)換成相應的電信號或氣信號,，作為各類執(zhí)行器的反饋信號,。
?、?閥門:在執(zhí)行機構推動下改變閥瓣與閥座之間通流面積,，從而調(diào)節(jié)流體流量,。閥門結(jié)構形式有直通單座閥（圖1）,、直通雙座閥,、三通閥,、角形閥,、偏心旋轉(zhuǎn)閥、蝶閥、球閥、隔膜閥和閘閥等。閥門的主要特征用閥門開度與流量之間關系來表示,，稱流量特性,。在使用中可根據(jù)控制系統(tǒng)要求,、流體性質(zhì)和存在的主要干擾因素等來選擇閥門結(jié)構形式和流量特性,。
