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第三章 最终矫正装置 final correcting devices 前言： 很多情况下，闭环系统的最终矫正装置是阀门（活塞，valve）或类似阀门的装置，调节流体流量。 温度控制：热量的输入利用阀门的调整控制空气或气体/液体燃料；（流体的流速是操纵变量） 压力控制：利用阀门控制入口和出口的流量；（流体的流速是操纵变量）（如，阻尼板（damper）、羽板（louver）、滑闸（sliding gate））。 马达：转速一般为操纵变量（manipulated variable，可以改变被控量的变量）。 SCR/继电器：（电热系统里，）操纵变量是电流。 伺服马达：（伺服系统里，）被控量是物体的位置。 学习目标： 1 例举常见最终矫正装置 2 电磁阀，双位置马达驱动阀，（位置）可调马达驱动阀 3 平衡梁原理的气电阀，气电式信号转换器/气动式位移器，喷射管原理的流体电气式活塞位移器 4 电磁继电器/接触器（控制电流） 5 三相△，Y接法 3-1 电磁阀（Solenoid Valve）? 图3-1 电磁阀的剖面图 电磁阀：电磁线圈操纵阀门。 线圈无电流，则无磁场，电枢不受磁力，但受压力弹簧推力，所连接的连杆（stem）下推，活塞锥（vavle plug）进入锥座（valve seat），堵塞进出口间通道。 线圈加电流，磁场磁力上推电枢，克服弹簧下推力量，将连杆和活塞锥带离锥座，进出口间通道畅通。 一把全开，或全关，所以用于开关式控制系统。 电磁阀所用电流，可以是交流或直流，交流较为普遍，但交流有一直流所没有的缺点：若卡位，加上电流后，因为电感很低，电流很大流过线圈，会因过热烧毁线圈。 3-2双位置马达驱动阀（Two-position Electric Motor-Driven Valve） 图3-2 分相活塞马达的线路图，马达可以把活塞打开或关闭，所示极限开关（LS）位置对应于活塞关闭位置（原位置），右边时序图说明偏心轮如何操纵极限开关 马达：阀门对抗巨大流体压力。 结构类似，连杆经一连动机构与马达相连，由马达驱动。 单向分相感应马达（split-phase induction motor）：速度低，转矩大。 输出轴由0°到180°：阀门打开；180°到360°：阀门关闭。 马达附近有极限开关（LS1，LS2）：检测180°和360°（原）位置。 LS1：NO；LS2：NC； A：控制器打开阀门?B：控制器关闭阀门； 马达输出轴在原位置，阀门关闭，极限开关LS1，LS2均受力，故LS1关闭，LS2打开； 1 控制器打开阀门，合上接头A，交流电流通过LS1的NO端，接入马达绕组，马达开始转动，一转动，LS1，LS2均脱离偏心轮（cam）（不再受力），LS1的NO端打开，（NC端接上），但同时LS2的NC端合上，故马达电源未中断。 2 马达输出轴在180°位置时，阀门全开，LS2再次受到偏心轮的力量，NC接点打开， 马达电力中断，停止转动，阀门停留在张开的位置。 3 控制器关闭阀门，合上接头B，攵流经由LS1的NC接头（因为此时LS1并未受力） 进入马达绕组（同时LS2不受力，NC接头也是闭合的），马达以相同方向旋转，直到原位置（360°），此时LS1、LS2再次受力，（NC接头均打开），电力中断，马达停止，阀门停留在关闭位置。 大多数驱动双位置阀门的马达，转半周需30秒，有时候设计转得很慢，长达4分钟， 有时候用3位置控制器（既非开关也非比例式，而是二者的折衷），也称悬浮式控制（floating control），输出信号有3种： 1 检测值很低?打开阀门； 2 检测量很高，关闭阀门； 3 检测量在差额范围内，不动阀门。 3-3比例位置马达驱动阀（Proportional-position Electric Motor-Driven Valve） 阀门能停留在任意一个中间位置。 常用方法，将阀门接到一可逆转低速感应马达上（reversible slow-speed induction motor）。 可变位移阻尼器。 交流电源。 比例控制器从比较器接收到误差信号， 为正：电源接到A点，绕组1（直接）受电，绕组2经过移相（phase-shift）电容器串联?电，马达顺时针转动（假设），带动阻尼板，关闭通道，位移检测变阻器随时将阀门位置反馈至控制器，若合适，（控制器）将电源从A点移走，马达停止，阻尼板停留在那位置； 为负：相反，电源接到B点，绕组2（直接）受电，绕组1经过移相（phase-shift）电容器串联受电，马达逆时针转动，带动阻尼板，打开通道，位