2.2 智能樓宇中的典型執(zhí)行器

2.2.1 執(zhí)行器概述

執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)組成，它接收來自調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)信號，由執(zhí)行機構(gòu)轉(zhuǎn)換成角位移或線位移輸出，再驅(qū)動調(diào)節(jié)機構(gòu)改變被調(diào)介質(zhì)的物質(zhì)的量（或能量），以達到要求的狀態(tài)。執(zhí)行器是自控調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。

執(zhí)行機構(gòu)與調(diào)節(jié)機構(gòu)的連接有直接連接和間接連接兩種方式。

（1）直接連接。執(zhí)行機構(gòu)一般安裝在調(diào)節(jié)機構(gòu)（如閥門）的上部，直接驅(qū)動調(diào)節(jié)機構(gòu)，這類執(zhí)行機構(gòu)有直行程電動執(zhí)行機構(gòu)、電磁閥的線圈控制機構(gòu)、電動閥門的電動裝置、氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)和氣動活塞執(zhí)行機構(gòu)等。

（2）間接連接。執(zhí)行機構(gòu)與調(diào)節(jié)機構(gòu)分開安裝，通過轉(zhuǎn)臂及連桿連接，轉(zhuǎn)臂做回轉(zhuǎn)運動。此類執(zhí)行機構(gòu)有角行程電動執(zhí)行機構(gòu)、長行程氣動執(zhí)行機構(gòu)。

按使用的能源種類不同，執(zhí)行器可分為氣動、電動和液動3種。智能樓宇的空調(diào)系統(tǒng)中常用電動和氣動兩種執(zhí)行器。

2.2.2 電動執(zhí)行器

電動執(zhí)行器的組成一般采用隨動系統(tǒng)的方案，如圖2-6所示。

由圖2-6可見，從控制器來的輸入信號通過伺服放大器驅(qū)動電動機，經(jīng)減速器帶動調(diào)節(jié)閥，同時經(jīng)位置傳感器將閥桿行程反饋給伺服放大器，組成位置隨動系統(tǒng)，恢復(fù)位置負反饋，保證輸入信號準確地轉(zhuǎn)換為閥桿的行程。

電動執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)配用的調(diào)節(jié)機構(gòu)不同，其輸出方式有直行程（見圖2-7（a））、角行程（見圖2-7（b））和多轉(zhuǎn)式3種類型。在結(jié)構(gòu)上，電動執(zhí)行機構(gòu)除可與調(diào)節(jié)閥組裝成整體的執(zhí)行器外，常單獨分裝以適應(yīng)各方面需要，使用比較靈活。

智能樓宇中，空調(diào)、通風(fēng)控制系統(tǒng)常用的電動執(zhí)行器有以下幾種。

（1）電磁閥。電磁閥是常用的電動執(zhí)行器之一，其結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，結(jié)構(gòu)原理如圖2-8所示。它利用線圈通電后產(chǎn)生的電磁吸力提升活動鐵心，帶動閥塞運動控制氣體或液體通斷。

（2）電動調(diào)節(jié)閥。電動調(diào)節(jié)閥在空調(diào)控制中使用比較普遍，其基本結(jié)構(gòu)由電動執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)閥兩大部分組成，電動調(diào)節(jié)閥是以電動機為動力元件，將控制器輸出信號轉(zhuǎn)換為閥門開度。它是一種連續(xù)動作的執(zhí)行器。

圖2-9所示為直線移動的電動調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理，閥桿的上端與執(zhí)行機構(gòu)相連接，當(dāng)閥桿帶動閥芯在閥體內(nèi)上下移動時，改變了閥芯與閥座之間的流通面積，即改變了閥的阻力系數(shù)，其流過閥的流量也就相應(yīng)地改變，從而達到了調(diào)節(jié)流量的目的。

電動調(diào)節(jié)閥因結(jié)構(gòu)、安裝方式及閥芯形式不同，可分為多種類型，以閥芯形式分類，有平板型、柱塞型、窗口型和套筒型等。不同的閥芯結(jié)構(gòu)，其調(diào)節(jié)閥的流量也不一樣。

空調(diào)中的調(diào)節(jié)介質(zhì)為水和蒸汽，壓力較低，使用情況單一，一般采用兩通閥和三通閥，如圖2-10所示。

兩通閥：它有直通單座和直通雙座兩種形式。單座閥適用于低壓差場所；雙座閥有兩個閥芯、閥座，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流體作用于上下閥芯的兩個推力方向相反，大小近似相等，相互抵消，因此，閥芯的不平衡力非常小，適用于閥前后壓差較大的場合。

三通閥：這種閥由3個出入口與3條管道連接，按作用方式分為合流式和分流式兩種。合流式是兩路流體匯合成一路，而分流式則是由一路流體分為兩路流出。

空調(diào)中使用合流式三通閥時，是將兩種不同溫度的水混合成空調(diào)中所需要的、介于兩種水溫之間的某一溫度的水，以供溫度、濕度調(diào)節(jié)用。由于這種三通閥有兩個入口、一個出口，當(dāng)兩個閥芯同時上下移動時，一路流量增加，另一路流量減少，相當(dāng)于與兩個閥門反并聯(lián)，并且聯(lián)動工作。

在實際應(yīng)用中應(yīng)了解調(diào)節(jié)閥的流量特性，根據(jù)控制系統(tǒng)的要求選擇不同特性的調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)閥的流量特性是指流過閥門的相對流量值與閥門的相對開度值之間的關(guān)系。

（3）風(fēng)門。在智能樓宇的空調(diào)系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)中，使用較多的執(zhí)行器還有風(fēng)門。風(fēng)門用來精確控制風(fēng)的流量，其結(jié)構(gòu)原理如圖2-11所示。

風(fēng)門由若干葉片組成，當(dāng)葉片轉(zhuǎn)動時改變風(fēng)道的等效截面積，即改變了風(fēng)門的阻力系數(shù)，其流過的風(fēng)量也就相應(yīng)地改變，從而達到了調(diào)節(jié)風(fēng)流量的目的。

葉片的形狀將決定風(fēng)門的流量特性，同調(diào)節(jié)閥一樣，風(fēng)門也有多種流量特性供應(yīng)用選擇。風(fēng)門的驅(qū)動可以是電動的，也可以是氣動的，在智能樓宇中一般采用電動式風(fēng)門。單葉式蝶閥結(jié)構(gòu)簡單，密封性能好；多葉式風(fēng)閥又分為平行葉片式、對開葉片式及菱形等。菱形風(fēng)閥是通過改變菱形葉片的張角來調(diào)節(jié)風(fēng)量。風(fēng)門如圖2-12所示。

（4）電加熱器的執(zhí)行設(shè)備。在采用電加熱器的空調(diào)溫度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，執(zhí)行元件一般是電氣控制設(shè)備；在采用位式調(diào)節(jié)的系統(tǒng)中，執(zhí)行元件為繼電器、接觸器或晶閘管（可控硅）交流開關(guān)等。

由于晶閘管的特性近似于開關(guān)特性，所以采用雙向晶閘管或者由兩個反并聯(lián)的普通晶閘管組成的交流開關(guān)的基本電路很簡單。而且，因為晶閘管交流開關(guān)具有無觸點、動作迅速、壽命長和幾乎不用維修等優(yōu)點，又沒有通常電磁式開關(guān)的拉弧、噪聲和機械疲勞等缺點，所以得到廣泛應(yīng)用。

2.2.3 氣動執(zhí)行器

氣動執(zhí)行器就是驅(qū)動方式為氣動的調(diào)節(jié)閥。氣動調(diào)節(jié)閥具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、性能穩(wěn)定、安全價廉以及維修方便等特點。它可以經(jīng)電/氣轉(zhuǎn)換器或電/氣轉(zhuǎn)換閥門定位器與電動調(diào)節(jié)器配套使用。但由于受氣源的限制，氣動調(diào)節(jié)閥在空調(diào)中不如電動調(diào)節(jié)閥應(yīng)用普遍。

氣動調(diào)節(jié)閥也是由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)閥兩部分組成的。

執(zhí)行機構(gòu)一般分為氣動薄膜式和活塞式兩種。活塞式輸出力大，適用于高靜壓、高壓差、大口徑等場合。在空調(diào)中一般使用薄膜式氣動調(diào)節(jié)閥。

與執(zhí)行機構(gòu)配套的調(diào)節(jié)閥有氣開式和氣關(guān)式兩種。氣開式即氣動信號壓力增大時，閥開啟；氣關(guān)式即在氣動信號壓力增大時，閥關(guān)閉。氣開式和氣關(guān)式是由執(zhí)行機構(gòu)的正、反作用及調(diào)節(jié)閥的正、反方式?jīng)Q定的。