氣動執行器廠家氣動薄膜執行器的輸出力及其性能改進（上）

　　長期以來，國內對氣動薄膜執行器的輸出力的解釋不清楚，很難讓人理解，甚至有的是錯誤的，以至在制造過程及實際使用中對氣動控制閥的空氣壓力能源的利用是錯誤的。國外先進廠家控制閥氣動壓力高達700kPa，而國內廠家仍然大量采用140kPa，少數為300kPa。化工自動化是從氣動儀表發展而來，從氣動變送器-氣動調節器-氣動控制閥，都采用20~100kPa的氣壓傳遞信號。開始時，無閥門定位器，直接用20~100kPa氣壓推動閥門，把傳遞信號作為動力信號。這個信號對變送器和調節器能量是足夠的，但對控制閥顯然是不足的，以至經常發生動力不夠，閥門泄漏（內漏），關不嚴，打不開，動作遲緩，體積龐大，或者定位器只作為流量放大，但壓力仍然為20~100kPa，也只能達到部分減少滯后的作用。這是很不合理的，把傳遞信號作為動力信號，這是一種理論的滯后和誤導。

　　2 氣動薄膜執行器的力學分析

　　下面以供氣壓力為600kPa的氣關閥為例進行分析。

　　1）供氣壓力為600kPa（減壓閥后壓力）。

　　2）彈簧起始壓力為150kPa，壓力在0~150kPa范圍內，執行器閥桿位移量為0，閥芯處于全開狀態。

　　3）彈簧行程從150kPa開始向下壓縮，壓力上升到300kPa，走完全行程，閥芯到達全關位置，此時，閥芯被閥座頂住，理論間隙為零，不能再向下移動。但一旦有工藝介質的反作用力企圖使閥芯向上移動時，閥門定位器（一般為噴嘴檔板）終點平衡位置改變。使輸出空氣壓力繼續增加。其輸出壓力在300~600kPa范圍內變化，使其回到“0”位置。最大供氣壓達到600kPa。300~600kPa的壓力是在氣動推力克服彈簧平衡力以后（包括摩擦重力）可再增加的力，稱為輸出力。有資料稱超平衡力更為合適。在行程中問位置也有同樣的作用。即反作用力企圖改變行程（位置），輸出壓力增加，使其重新回到原來位置為止。

　　4）輸出力的大小決定了閥體允許差壓△P的大小，這個力是定位器的作用在克服彈簧的平衡力以后“純粹”補充的，是專用克服流體反作用力的，可見其重要性。因為閥體總是存在△P，有時甚至很大，如放空閥、減壓閥。如果沒有定位器，就不存在輸力（氣關閥），沒有定位器的氣關閥不能關嚴，水遠是內漏。因為△P總是存在的。如果沒有定位器輸出力的存在，推力與彈簧反作用力在某位置達到平衡推力等于平衡力，停在某一位置。如果是在全關位置，當反作用力增加，閥芯必然向上位移，這個位移與反作用力大小成比例，反作用力大，向上位移大；反作用力小，位移量小。不管位移大還是小，閥芯離開了“關”的位置。反作用力越大，閥內漏越大，反之即小。閥門總是漏的，這是因為介質總是有反作用力，只不過泄漏大小的問題。如果處在中間位置，信號與位移不能一一對應。

　　對氣開閥，彈簧的起始壓力可以用來作為輸出力，但20kPa壓力太小，作用力不夠，克服介質差樂△P的能力有限。必須設法提高起始壓力。可以將彈性范圍向右移動，如圖1所示。

　　定位器工作原理。

　　輸入信號E上升，使檔板靠近噴嘴，使背壓P'上升，經氣動放大器放大輸出Pv上升，閥桿向下帶動檔板，形成負反饋。當輸人信號與反饋平衡時，閥芯處在某一開度，檔板處于平衡狀態，輸出Pv穩定在某一數值，閥門在一定開度。

　　如果介質反作用力F上升，閥桿上推，反饋力B（向下的力）減小，使檔板左側向上，擋板右側進一步靠近噴嘴，Pv上升，使推力進一步增大，克服了介質的反作用力F。使閥芯回到原來位置。在實際使用中，推力和反作用力是同時存在、同時完成的。

　　5）介質反作用力F上升，即負反饋力B減少，即為正反饋，并且是經氣容和彈簧滯后，滯后的正反饋近似積分作用，即定位器能消除位置偏差。