电动调节阀的结构与工作原理Word文档下载推荐.docx
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控制器由主控电路板、传感器、带LED操作按键、分相电容、接线端子等组成。
智能伺服放大器以专用单片微处理器为基础,通过输入回路把模拟信号、阀位电阻信号转换成数字信号,微处理器根据采样结果通过人工智能控制软件后,显示结果及输出控制信号。
图3智能控制器组成结构
5、调节阀的基本结构
调节阀与工艺管道中被调介质直接接触,阀芯在阀体内运动,改变阀芯与阀座之间的流通面积,即改变阀门的阻力系数就可以对工艺参数进行调节。
图4、图5给出直通单阀座和直通双阀座的典型结构,它由上阀盖(或高温上阀盖)、阀体、下阀盖、阀芯与阀杆组成的阀芯部件、阀座、填料、压板等组成。
图5直通单座调节阀
图4直通双座调节阀
直通单阀座的阀体内只有一个阀芯和一个阀座,其特点是结构简单、泄漏量小(甚至可以完全切断)和允许压差小。
因此,它适用于要求泄漏量小,工作压差较小的干净介质的场合。
在应用中应特别注意其允许压差,防止阀门关不死。
直通双座调节阀的阀体内有两个阀芯和阀座。
它与同口径的单座阀相比,流通能力约大20%~25%。
因为流体对上、下两阀芯上的作用力可以相互抵消,但上、下两阀芯不易同时关闭,因此双座阀具有允许压差大、泄漏量较大的特点。
故适用于阀两端压差较大,泄漏量要求不高的干净介质场合,不适用于高粘度和含纤维的场合。
三、动手实践——电动调节阀的基本使用(35分钟)
1、识读铭牌
识读电动调节阀的铭牌,并回答问题:
a)口径多少?
b)阀杆行程多大?
c)工作压力是多少?
d)流量系数多少?
e)最大推力是多少?
2、线路联接
由于PSL执行机构采用了一体化技术,自带伺服放大器,在不需要阀位显示的情况下,线路联接极为方便,只需二路线——电源线和控制线。
图6是其线路联接图。
图6执行机构电气联接图
打开机壳即可看见如图示意,对应图示插上智能控制板,嵌入定位销将其固定。
执行机构外壳内有端子条用于电气接线,选择适当的电源线与执行机构相连,建议使用Φ1.0(mm2)导线。
注:
线路联接时电源线一定要正确,不然会造成控制器损坏。
3、调试
执行机构在出厂前都进行了整定,一般使用时不需要再调试。
实际使用中可能需对调节阀开度进行整定,为此,就PSL的限位开关整定问题作介绍。
(1)基本原则
执行器与调节阀门安装连接组合后的产品调试必须作到三位同步:
调节阀位置、行程开关位置、对应信号位置。
例:
输入信号为4mA,下限位开关是断电位置;
输入信号为20mA,调节阀处于满度开位置,上限位开关是断电位置。
判断行程限位开关力办法:
上、下行程由调节凸块碰撞到限位开关时,会听到“咔嗒”声均可,反作用时相反操作。
(2)整定方法
⏹
手动执行器驱动阀门的阀芯接触阀座。
当阀杆开始轴向动作时,阀杆受力为执行器盘簧的反作用力。
⏹继续向同一方向驱动执行器,直到执行机构盘簧被压缩到盘簧图表所示相应数值。
这样保证关断力,防止泄漏。
图7限位开关调整图
不通电转动手轮使阀杆下降至“0”位置时,调整下限限位开关正好动作(图2)(右凸块)。
同时左旋反馈电位器到“0”欧姆位置。
再转动手轮使阀杆上升至标尺100%位置时,调节上限限位开关正好动作(左凸块)。
重复上述动作直至上、下限限位都调整好。
四、理论提高——电动执行机构工作原理(选学25分钟)
1、电动执行机构的结构原理
通过以上部分的学习,我们已经知道电动执行机构由伺服放大器和执行单元两大部分,其典型结构原理方框图如图8所示,对其工作原理在此作进一步讨论。
加深知识的理解与掌握,达到举一反三之目的。
图8电动执行机构组成框图
伺服放大器将输入信号Ii和反馈信号If相比较,得到差值信号ΔI(ΔI=∑Ii-If)。
当差值信号ΔI>0时,ΔI经伺服放大器功率放大后,驱动伺服电机正转,再经机械减速器减速后,使输出转角θ增大。
输出轴转角位置经位置发送器转换成相应的反馈电流If,反馈到伺服放大器的输入端使ΔI减小,直至ΔI=0时,伺服电机才停止转动,输出轴就稳定在与输入信号相对应的位置上。
反之,当ΔI<0时,伺服电机反转,输出轴转角θ减少,If也相应减小,直至使ΔI=0时,伺服电机才停止转动,输出轴稳定在另一新的位置上。
2、伺服放大器
伺服放大器主要由前置磁放大器、触发器和可控硅交流开关等构成。
它与电机配合工作的伺服驱动电路如图9所示。
图9
前置放大器是一个增益很高的放大器,根据输入信号与反馈信号相减后偏差的正负,在a、b两点产生两位式的输出电压,控制两个可控硅触发电路中一个工作,一个截止。
当前置放大器输出电压的极性为a(+)、b(-)时,触发电路2截止,可控硅SCR2接在二极管桥式整流器的直流端,它的导通使桥式整流器的c、d两端近于短接,故220V的交流电压直接接到伺服电机的绕组Ⅰ,同时经分相电容CF加到绕组Ⅱ上,这样,绕组Ⅱ中的电流相位比绕组Ⅰ超前90o,形成旋转磁场,使电机朝一个方向转动。
如果前置放大器的输出电压极性和上述相反,即a(-)、b(+)时,触发电路1截止,可控硅SCR1不通,而触发电路2控制SCR2完全导通,使另一桥式整流器的两端e、f近于短接,电源电压直接加于电机绕组Ⅱ,并经分相电容CF供电给绕组Ⅰ。
这样,绕组Ⅰ中的电流相位比绕组Ⅱ超前90o,电机朝相反的方向转动。
由于前置放大器的增益很高,只要偏差信号大于不灵敏区,触发电路便可使可控硅导通,电动机以全速转动,这里可控硅起的是无触点开关的作用。
当SCR1和SCR2都不导通,伺服电机停止转动。
3、执行单元
执行单元由伺服电机、机械减速和位置发送器三部分组成。
执行单元接受伺服放大器或电动操作器的输出信号,控制伺服电机的正、反转,经机械减速器减速后变成输出力矩推动调节机构动作。
与此同时,位置发送器将调节机构的角位移转换成相对应的0~10mA,DC信号,作为阀位批示,并反馈到前置放大器的输入端作为位置反馈信号以平衡输入信号。
(1)伺服电机
伺服电机实际上是一个二相电容异步电机,它将伺服放大器输出的电功率转换成机械转矩,作为执行器的动力部件。
伺服电机由一个用冲槽硅钢片叠成的定子和鼠笼式转子组成。
定子上均布着两个匝数、线径相同而相隔90o电角度的定子绕组Ⅰ和Ⅱ。
由于分相电容CF的作用,Ⅰ和Ⅱ的电流相位总是相差90o,其合成向量产生定子旋转磁场,定子旋转磁场又在转子内产生感应电流并构成转子磁场,两个磁场相互作用,使转子旋转。
如前所述,转子旋转方向取决于Ⅰ和Ⅱ中的电流相位差,即取决于分相电容CF串接在哪一个定子绕组中。
图10
为了消除电机输出轴的惰走现象(断电后,电机由于惯性而继续运转),提高整机的稳定性,在伺服电机的尾部还装有制动机构。
其基本结构如图8-6所示。
在电机转子2的尾端环上嵌装了几块磁路相互隔离的衔铁3,电机转动时,定子磁场通过此衔铁吸动制动轮8,使它和制动盘9脱开,电机便自由转动。
当电机断电时,定子磁场消失,衔铁的吸力随即消失,制动轮8在压缩弹簧5的作用下,压紧在制动盘上,依靠轮和盘的磨擦力使转子迅速停止转动。
制动轮上的调整螺钉6,可以调整压缩弹簧5的压紧力,以改变衔铁与制动轮套轴之间的间隙,保证可靠的吸与放。
除了这种旁磁式制动机构外,还有杠杆式制动机构和电磁式制动机构。
电动机后罩端盖上还有手动按钮7,揿上手动按钮可使制动轮和制动盘脱开,以便就地手动操作执行器。
(2)减速器
电动执行机构中的减速器常在整个机构中占很大体积,是造成电动执行器结构复杂的主要原因。
由于伺服电机大多是高转速小力矩的,必须经过近千倍的减速,才能推动调节机构。
目前电动执行机构中常用的减速器有行星齿轮和蜗轮蜗杆两种,其中行星齿轮减速器由于体积小、传动效率高、承载能力大、单级速比可达100倍以上,获得广泛的应用。
近年来,人们为简化减速机构,努力研制各种低速电机,希望直接获得低速度、大推力、小惯性的动力。
但这些执行器的性能目前还不太理想。
(3)位置发送器
位置发送器的作用是将电动执行机构输出轴的位移转变为0~10mA,DC反馈信号的装置。
其主要部分是差动变压器,如图11(b)所示。
图11差动变压器
差动变压器采用三段式结构,中间一段绕有一个初级激磁线圈W1,两边对称地绕有两个完全相同的次级线圈W2,它们反向串联,其感应电势的差值作为输出。
在线圈骨架中有一个可动铁芯。
在差动变压器的初级加上交流稳压电源后,两个次级绕组分别感应出交流电压V34、V56。
由于两个次级绕组匝数相等,因此感应电压的大小和极性取决于铁芯的位置。
当铁芯位于差动变压器的中间位置时,
,输出V0=0;
当铁芯右移时,
,V0≠0,此时输出V0的极性取决于V56;
当铁芯左移时,
,同样有V0≠0,其V0的极性取决于V34。
执行机构输出轴与差动变压器之间的联接如图11(a)所示。
差动变压器的铁芯与凸轮斜面是靠弹簧相接触的,因此当输出轴转动时带动凸轮使铁芯左右移动。
凸轮斜面将保证铁芯位置与输出轴之转角成线性关系。
输出轴旋转90o时,铁芯在线圈中相应地移动8mm。
五、小结,学生课后自学布置(10分钟)
1、小结
通过本次课学习,必须明确电动调节阀的工作原理及结构,熟悉直通单阀座和直通双阀座的应用特点。
能根据系统特点进行正确的电气联接,较熟练地实施执行机构的行程调整。
同学们是否还有问题,可当场提问。
2、作业布置
(1)复习上课内容。
(2)基本读懂PSL执行机构产品说明书,并写出PSL执行机构的参数设置方法。
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- 电动 调节 结构 工作 原理
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