淺析：氣動執(zhí)行器的概念、結構與應用及其特性

1.執(zhí)行器的概念：
      閥門本身無法控制過程。手動閥需要操作員定位它們以控制過程變量。必須遠程操作且自動操作的閥門需要特殊裝置才能移動它們。這些設備稱為執(zhí)行器。致動器可以是氣動，液壓或電動螺線管或電動機。
2.氣動執(zhí)行器的結構與應用：
      氣動執(zhí)行機構的簡化圖如圖1所示。它由空氣和彈簧力產生的力共同作用。致動器通過閥桿傳遞其運動來定位控制閥。橡膠隔膜將執(zhí)行器殼體分成兩個氣室。上腔室通過殼體頂部的開口接收供應空氣。

      底部腔室包含彈簧，該彈簧迫使隔膜抵抗上腔室中的機械止動件。最后，將一個局部指示器連接到閥桿以指示閥門的位置。
      通過改變上腔室中的供氣壓力來控制閥的位置。這導致隔膜頂部的力變化。最初，在沒有供氣的情況下，彈簧迫使隔膜向上抵靠機械擋塊并保持閥門完全打開。當供氣壓力從零增加時，其在隔膜頂部的力開始克服彈簧的反作用力。這導致隔膜向下移動并且控制閥關閉。隨著供氣壓力的增加，隔膜將繼續(xù)向下移動并壓縮彈簧，直到控制閥完全關閉。相反，如果供氣壓力降低，彈簧將開始向上推動隔膜并打開控制閥。此外，如果供應壓力保持恒定在零和最大值之間的某個值，閥門將位于中間位置。因此，閥門可以響應于供氣壓力的變化而定位在完全打開和完全關閉之間的任何位置。
      定位器是一種調節(jié)氣動執(zhí)行器供氣壓力的裝置。它通過將執(zhí)行器的要求位置與控制閥的實際位置進行比較來實現(xiàn)。要求的位置通過氣動或電氣控制信號從控制器傳遞到定位器。圖1中的氣動執(zhí)行機構如圖2所示，增加了控制器和定位器。
      控制器產生表示所需位置的輸出信號。該信號被發(fā)送到定位器。在外部，定位器包括用于控制信號的輸入連接，儀表供氣輸入連接，供氣輸出連接，供氣通風口連接和反饋聯(lián)動裝置。在內部，它包含一個錯綜復雜的電氣傳感器網絡，空氣管路，閥門，連桿和必要的調整。其他定位器還可以提供對本地閥門定位和儀表的控制，以指示供氣壓力和控制氣壓。

      在圖2中，控制器響應受控變量與設定點的偏差，并相應地改變控制輸出信號以校正偏差?？刂戚敵鲂盘柋话l(fā)送到定位器，定位器通過增加或減少致動器的供應空氣來響應。執(zhí)行器和控制閥的定位通過反饋連桿反饋到定位器。當閥門達到控制器要求的位置時，定位器停止供氣壓力的變化并將閥門保持在新位置。這反過來又校正了受控變量與設定值的偏差。

      例如，隨著控制信號的增加，定位器內的閥門允許更多的供應空氣進入致動器。結果，控制閥向下移動。連桿將閥門位置信息傳回給定位器。這形成了致動器的小型內部反饋回路。當閥門到達與控制信號相關的位置時，聯(lián)動裝置停止向執(zhí)行器供應空氣流。這導致致動器停止。另一方面，如果控制信號減小，則定位器內的另一個閥打開，并通過排出供應空氣使供氣壓力降低。這導致閥門向上移動并打開。當閥門打開到正確位置時，定位器停止從執(zhí)行器排出空氣并停止控制閥的運動。
      彈簧在致動器中提供了重要的安全特征。它可以設計成在發(fā)生供氣損失時將控制閥置于安全位置。在供氣損失時，圖2中的執(zhí)行器將失效打開。這種類型的布置被稱為“空氣關閉，彈簧打開”或簡單地“失效打開”。一些閥門在關閉位置失效。這種類型的執(zhí)行器被稱為“空氣開啟，彈簧關閉”或“失效關閉”。這種“故障安全”概念是危險區(qū)域的重要考慮因素。
3.氣動執(zhí)行器的特性：
      ● 氣動執(zhí)行器的優(yōu)點來自于它們的簡單性。
      ● 氣動執(zhí)行器的典型應用：涉及條件涉及極端溫度的區(qū)域，典型溫度范圍為-40°F至250°F。在安全和檢查方面，使用空氣和氣動執(zhí)行器可避免使用危險材料。它們還滿足防爆和機器安全要求，因為它們不會因缺少電機而產生磁干擾。氣動執(zhí)行器也很輕，需要最少的維護，并且具有耐用的部件，使氣動成為一種經濟有效的動力方法。
      ● 壓力損失和空氣的可壓縮性使氣動效率低于其他方法。壓縮機和空氣輸送限制意味著在較低壓力下操作將具有較低的力和較慢的速度。為了真正有效，氣動執(zhí)行器必須適合特定工作。因此，它們不能用于其他應用程序。
      ● 即使空氣容易獲得，它也可能被油或潤滑劑污染，導致停機和維護。公司仍然需要為壓縮空氣付費，使其成為消耗品，以及壓縮機和生產線維護成本。