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第五章执行器第一节概述一、执行器基础知识执行器是自动控制系统的终端部分，直接安装在工艺管道上，通过接受调节器发出的控制信号，改变阀门的开度或电机的转速来改变管道中的介质流量，从而把被调参数控制在所要求的范围内，从而达到生产过程自动化。
因此，执行器是自动控制系统中一个极为重要而又不可缺少的组成部门。
执行器按其能源形式可分为气动、电动和液动三大类。
气动执行器习惯称为气动薄膜调节阀，它以压缩空气为能源，具有机构简单、动作可靠、平稳、输出推力大、本质防爆、价格便宜、维修方便等独特的优点，因此被广泛应用在石油、化工、冶金、电力等工业部门中。
执行器常称调节阀，又称控制阀。
它由执行机构和调节机构（也称调节阀）两部分组成，其中，执行机构是调节阀的推动部分，它按控制信号的大小产生相应的推力，通过阀杆使调节阀阀芯产生相应产生相应的位移（或转角）。
调节机构是调节阀的调节部分，它与调节介质直接接触，在执行机构的推动下，改变阀芯与阀座间的流通面积，从而达到调节流量的目的。
二、气动执行器一个气动调节系统由气源及减压过滤系统、电/气转换器（电/气阀门定位器）、气动执行器（执行机构和调节机构）构成。
1．气动执行机构气动执行机构主要由膜盒、膜片、弹簧和阀杆等组成。
气动执行机构有薄膜式（有弹簧）及活塞式（无弹簧）两类，后者往往采用较高的气压范围，使用于需要推力较大的场合。
薄膜式执行机构的输入气压一般为20～100kPa；但也有40～200 kPa的，这时在调节器与执行机构之间应装设比例继动器或高气源阀门定位器，将调节器的输出气压提高。
执行机构是调节阀的推动装置，它根据控制信号压力的大小而产生相应的输出力来推动调节机构动作。
当压力信号p增大时，推杆向下动作的为正作用；推杆向上动作的为反作用，但其工作原理是相同的。
当压力信号进入薄膜气室时，橡胶膜片由于气体的作用而产生推力，使阀杆移动，压缩弹簧，直至弹簧的反作用与膜片上的作用力相平衡。
在大型汽轮机中，由于机组超速的危害最大，所以特别注意超速保护，第六章介绍的OPC功能是一种有效的超速保护手段。
但OPC功能并不能保证机组绝对不会超速，当实际转速超过了允许值时而危急汽轮机安全时，只能通过遮断汽轮机（即跳闸）来实现保护。
此外，某些其它参数严重超标时也可能酿成设备损坏、甚至毁机事故，例如推力轴承磨损。
为此，大型汽轮机都设有严密的保护措施，除了设计了OPC功能外还设有危急遮断系统ETS。
因此，除了OPC兼有超速保护和危急遮断多重保护外，其余重要参数的严重超标，将通过危急遮断系统实行紧急停机。
第一节汽轮机自动保护系统的液压执行机构一、自动保护系统液压执行机构的组成在第五章中，我们已经介绍过汽轮机的液压执行机构，参见图5－12。
汽轮机自动保护也是通过液压执行机构实现的。
为方便起见，我们将图5－12中的蒸汽阀门伺服执行机构部分及低油压保护去掉，简化成图9－1，来帮助我们分析汽轮机自动保护和停机的过程。
图9－1 自动停机跳闸系统汽轮机自动保护系统，是OPC保护、ETS和机械超速保护系统的总称，它的液压构件，称为保护系统的执行机构，用于关闭汽阀并防止超速或遮断汽轮机。
其设备组成如下：1．超速保护和危急遮断组合机构超速保护和危急遮断组合机构，统称为控制块，如图9－2所示，布置在汽轮机前轴承箱的右侧，其主要组成是控制块壳体1、2个OPC电磁阀19、四个AST电磁阀17和2个止回阀5，它们均组装在控制块上，为OPC和AST总管以及其它管件提供接口，这种组合构大大简化外部连接管道而提高了整体的可靠性，同时也有结构紧凑的特点。
（1）超速保护电磁阀（20/OPC，2个）该阀由DEH调节器OPC系统所控制。
机组正常运行进，该阀是关闭的，切断了OPC总管的泄油通道，使高压和中压调节汽阀油动机活塞的下腔能建立起油压，起正常的调节作用。
当OPC系统动作，例如转速达到103％额定转速时，该电磁阀被激励通道信号打开，使OPC总管泄去安全油，快速卸载阀随之打开，并泄去油动机动力油，使高压缸和中压缸的调节汽阀关闭。
814 液压执行机构液压执行机构是一种能量转换装置，它把油液的压力能转换成机械能。
4.1 液压执行机构的种类液压执行机构按其运动形式分类如下： ⑴液压缸－用于直线往复运动； ⑵液压马达－用于连续旋转运动； ⑶摆动液压马达－用于摆动运动。
4.2 液压缸油液压力作用在活塞或柱塞上，由其上的杆件把力输出。
这样就有如图4.1所示的各种结构。
其中使用最多的是双作用活塞式液压缸。
最高使用压力在3.5~35MPa 范围，最大推力由几十牛顿至几万牛顿。
大多数液压缸的工作速度都比较低，一般使用速度都在1m/s 以下。
活塞或活塞杆的滑动部分用密封件可以实现完全密封，几乎不漏油。
因此，如果用阀封住液压缸的进出口，则在工作行程的中途，能使负载锁紧在某一位置不动。
此外，控制进入液压缸的流量，就能很准确地控制负载的速度。
液压缸中的压力油液可能通过固定部件的连接处和相对运动部件的配合处而泄漏。
泄漏分为内泄漏和外泄露，如图所示。
泄漏使液压缸的容积效率降低和油液发热，外泄漏还会污染工作场所。
泄漏严重时会影响到液压缸的工作性能，甚至使液压缸不能正常工图4.1 液压缸 （a ）单作用柱塞式；（b ）－双作用活塞式；（c ）－双作用双活塞杆式；（d ）－双作用伸缩（望远镜）式图4.2 液压缸的泄漏A Course of Hydraulic and Pneumatic Engineering 液压与气压传动教程82 作。
因此采用适当的密封装置来防止和减少泄漏是液压缸设计中一个很重要的问题。
当然，密封装置还有防止空气和污染物侵入的作用。
在液压缸中相对往复运动部件间的泄漏问题较为突出。
在活塞或活塞杆的滑动部分，使用合成橡胶为主要成分的密封件。
密封件的形状有U 型密封、V 型密封、滑动密封、O 型圈等。
在使用时要按使用压力、使用温度、滑动速度、液压油的性质等来选择密封的材料和形状。
上述各密封处都作用有摩擦力，因此，活塞杆输出的力实际上是理论推力的90~95%左右。
液压执行机构工作原理
液压执行机构工作原理：
液压执行机构通过液体的压力传递和转换功效，将输入信号（一般为液压或气压信号）转化为机械能，并且将其传递到负载上，完成各种动作。
液压执行机构主要由液压缸和液压马达两部分组成。
液压缸是将液压能转化为线性运动能力的液压元件，而液压马达则可以将液压能转化为旋转运动能力。
液压执行机构的工作原理是利用液体的流体性质来完成转换过程。
当施加压力在液体上时，液体将产生等大小且作用方向与施力方向相反的压力。
利用这个原理，当压力施加在液压缸的活塞上时，活塞将受力，并将压力传递到负载上，从而完成线性的工作。
在液压执行机构中，还会配备液压阀，用于控制流体的流动方向和流量大小。
通过控制液压阀的开启与关闭，可以实现对液体流动的控制，从而控制液压执行机构的动作。
总结起来，液压执行机构工作的基本原理是通过液体的流体性质和液压阀的控制来实现能量的转换和传递，从而完成各种机械动作。
液压操作机构原理
液压操作机构是一种利用液体传输力量来进行工作的机械装置。
它们基于帕斯卡定律，即在封闭的液体系统中，传递的压力相等。
液压操作机构由液压泵、液压缸、液压阀、油箱和管路组成。
液压泵是液压操作机构的动力源，它通过驱动原动机提供液体压力。
液体从油箱吸入液压泵，然后被泵送到液压缸中。
液压缸是液压操作机构中的执行元件，它能够将液体的压力转化为直线运动的力。
液压阀用于控制液压系统的流量和压力，从而控制液压操作机构的工作。
当液压泵开始运行时，液体被泵送到液压缸中，使液压缸的活塞向前移动。
在液压系统中，液体的压力是通过活塞的面积和作用力来计算的。
当活塞前进时，液体通过阀门进入液压缸，从而推动负载实现工作。
而当液压泵停止工作时，液体通过阀门回流到油箱中，液压缸则会在负载的作用下返回初始位置。
液压操作机构具有许多优点，例如传输力量稳定、无需机械传动元件、能实现远距离传输力量以及能够承受高压力等。
它们被广泛应用于各种机械装置和工业领域，如起重机械、建筑机械、冶金设备和汽车制造等。
总之，液压操作机构利用液体传输力量，通过液压泵、液压缸、液压阀等组成的液压系统实现工作。
它们的工作原理基于帕斯卡定律，能够稳定传递力量，并具有许多优点。
液压站的结构组成)
液压站是利用液体传动能力来完成机械设备工作的一个系统。
液压站的基本组成结构包括：液压源、液压执行机构、控制元件和油路系统等。
一、液压源：
二、液压执行机构：
液压执行机构是液压站的控制部分，负责将液体的压力转化为机械的动力来完成一定的工作任务。
液压执行机构包括液压缸和液压马达。
液压缸通过液体的压力来实现线性运动，液压马达通过液体的压力来转换为旋转运动。
液压执行机构广泛应用于各种行业和领域，例如工程机械、冶金机械、造纸机械等。
三、控制元件：
控制元件是液压站的核心部分，控制元件的功能是调节液体流动和压力的方向、大小和稳定性。
常见的控制元件有压力阀、流量阀、方向阀和溢流阀等。
压力阀用来保持或调整液压系统的工作压力，流量阀用来调整液压系统的工作流量，方向阀用来控制液体的流向，溢流阀用来保护液压系统的安全。
四、油路系统：
油路系统是液压站的血液系统，负责液体的流动和传输。
油路系统主要由油管、油箱、过滤器和冷却器等组成。
油管用来连接液压源和液压执行机构，将液体从液压泵推送到液压缸或液压马达中。
油箱用来存放液体和冷却液，并通过过滤器过滤液体中的杂质和污染物，保证油路系统的正常运行。
综上所述，液压站的结构组成包括液压源、液压执行机构、控制元件和油路系统。
液压源负责生成液体的压力，液压执行机构将液体的压力转化为机械的动力，控制元件调节液体的流动和压力，油路系统负责液体的流动和传输。
液压站的应用范围广泛，可以满足不同行业的需求。
