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电气转换器的构造和常见故障(1)

 

  随着科技的发展越来越多的新技术应用到工业中,工业自动化设备趋向于高集成的集散控制技术,工业现场仪表也已趋向于多功能的智能化发展,这些高精度检测控制必然需要高速可靠的电信号传输,因此现在的工业现场已经是电气化仪表时代。现实的工业仪表现场却有一个特例,作为控制环节的最后一部分——执行调节机构却仍然停留在落后的气动仪表时代。虽然越来越多的电动执行器得到使用,但处于成本和安全防爆考虑,我国现阶段的工业现场执行调节仪表仍以气动调节阀为主。

  电气转换器的作用

  气动调节阀是一种气动仪表,这种仪表接收气动信号进行动作,与我们工业控制中的电信号不沾边,因此工业现场的控制就需要一个转换仪表,把控制室来的电信号转换为调节阀能够识别的气信号。这种转换仪表安装在现场气动调节阀上,接收控制室来的电信号然后转换为对应的标准气动信号,在进入调节阀作为调节阀能够动作的气动能源。

  现场使用带有电气转换器的气动调节阀

电气转换器

  这种安装在调节阀上的转换仪表,工业控制人员最熟悉的就是阀门定位器。阀门定位器是一个能把控制室来的电信号转换为气动调节阀所需气动能源的转换仪表,根据性能的不同可分为机械式、电气式、智能式等多种型号,在气动调节阀中得到广泛应用。

  除阀门定位器,工业现场还有一种信号转换仪表得到使用,那就是电气转换器。电气转换器是一种结构简单,转换准确的电气转换仪表设备,在上世纪的工业控制中得到大量的应用,只是近年来才逐渐被阀门定位器所取代,但许多仍在运转的老旧装置中仍有它的身影。

  原理及构成

  气动仪表对于现在高度集成的电子时代很多人比较陌生,感觉无从学起,不知如何分析,实质上气动仪表的原理就如同电子电路原理一样也是以小控大、以弱调强,用微弱的小气动信号控制调节大功率的压缩空气流量。

  电气转换器是依照经典的气动仪表原理研发出来的,其核心部件是喷嘴挡板机构和气动功率放大器。

  电磁变为空间改变

  电气转换的方法是通过电磁转换,把电信号转换为一个机械部件的物理位移。这个机械部件同时也是喷嘴挡板机构中的挡板部件。 挡板是一个中间实心的薄金属圆盘,圆盘的另一面设计成一个外凸内空的稀薄金属线圈结构,金属线圈正好通过一个强磁的永久磁缸。

  线圈里的电流为控制室来的4-20nA的电流控制信号,随着不同的电流值通电线圈所受到的强磁铁的吸力不同,引起与金属线圈一体的圆盘挡板产生一个物理位移。

  磁缸与线圈挡板机构如同:

电气转换器

  喷嘴挡板机构

  喷嘴挡板机构相当于电子电路中的三极管放大器,挡板是三极管中的基极,喷嘴是三极管中的发射极,喷嘴后方的气路背压是三极管中的集电极。

  线圈电流的改变导致电磁力的改变,引发圆盘挡板位置改变,使圆盘与喷嘴之间的距离发生变化。而造成喷嘴排放到大气环境中的仪表风量发生变化,造成喷嘴后方气路中的仪表风压力发生变化,这个仪表风压即是喷嘴挡板机构的背压,其通过精密的气路输入到气动功率放大器的控制端,作为放大器的控制信号使用,从而实现了以小控大的目的。

  喷嘴挡板机构如下图所示:

transducer


 

ControlAir是世界上最大的气动调压阀生产商之一,所生产的气动调压阀以性能可靠,精准,稳定著称。

美国ControlAir(中文名称:康气通)于1998年在北京设立ControlAir中国中国代表处,专门负责处理ControlAir品牌在中国的业务及经销商管理。

ControlAir(康气通)主要生产精密空气调压阀I/P电气传感器,E/P电气传感器,P/I气电传感器,气动继动器,流量放大器,空气过滤调压阀和无摩擦膜片气缸。ControlAir总部位于美国波士顿附近的新罕布什州,公司在精密调压阀领域已经有接近50年的历史,为世界各大知名品牌提供各种关键气动组件。ControlAir有着一流的工程师团队,强大的研发力量,完善的售后服务和客户支持体系。--(作者:于龙飞@2018年2月25日)

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