1、化工仪表及自动化,第五章 执行器,概述,作用,接受控制器的输出信号,直接控制能量或物料等调节介质的输送量,达到控制温度、压力、流量、液位等工艺参数的目的。,按能源形式分类,气动执行器电动执行器液动执行器,执行器,从结构来说,执行机构调节(控制)机构,气动执行器,按使用的能源形式：,电动执行器,液动执行器,气动阀,电动阀,在过程控制领域应用很少,按阀门的输出：,连续式(0100),开关式(ON/OFF),调节阀,执行器的分类,气动调节阀采用气动执行机构,优点：结构简单、动作可靠稳定、输出力大、安装维修方便、价格便宜和防火防爆。 缺点：响应时间大，信号不适于远传采用电/气转换器或电/气阀门定位器，
2、使传送信号为电信号，现场操作为气动信号。,气动调节阀,电信号,气信号,电动调节阀,电动调节阀采用电动执行机构,优点：动作较快、能源获取方便，特别适于远距离的信号传送， 缺点：输出力较小、价格贵，且一般只适用于防爆要求不高的场合。,概述,第一节 气动执行器,一、气动执行器的组成与分类,1.组成,图5-1 气动薄膜控制阀外形图,执行机构：根据控制信号产生推力(薄膜、活塞、马达)。执行器的推动装置，根据控制信号的大小，产生相应的推力，推动控制机构动作。有正作用和反作用执行机构之分。 正作用：来自控制器信号压力增大时，阀杆向下动作。 反作用：来自控制器信号压力增大是，阀杆向上动作。,控制机构：根据推力
3、产生位移或转角，改变开度。是执行器的控制部分，直接与被控介质接触，控制流体的流量。所以它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置。 正装阀芯：推杆下移时阀门关小。 反装阀芯：推杆下移时阀门开大。,第一节 气动执行器,2.执行机构的分类,结 构,第一节 气动执行器,第一节 气动执行器,3.控制阀的分类,根据不同的使用要求，控制阀的结构形式主要有以下几种。,（1）直通单座控制阀,阀体内只有一个阀芯与阀座。,直通单座阀,第一节 气动执行器,（2）直通双座控制阀,阀体内有两个阀芯和两个阀座。,直通双座阀,第一节 气动执行器,（3）角形控制阀,角形阀的两个接管呈直角形。流向一般是底进侧出。,角形阀,第一节
4、 气动执行器,（4）三通控制阀,共有三个出入口与工艺管道连接。,（A）分流型 （B）合流型,电动 三通阀,第一节 气动执行器,（5）隔膜控制阀,采用耐腐蚀衬里的阀体和隔膜。,隔膜阀,宜150、1MP以下。,第一节 气动执行器,（6）蝶阀,缺点,泄漏量大。适用于大口径、大流通、低差压的场合,蝶阀,第一节 气动执行器,（7）球阀,节流元件是（A）带圆孔的球形体O形球阀或是一种（B） V形缺口球形体V形球阀。,第一节 气动执行器,（8）凸轮挠曲阀,阀芯呈扇形球面状，与挠曲臂及轴套一起铸成，固定在转动轴上。,凸轮挠曲阀,第一节 气动执行器,（9）笼式阀,笼式阀,气动薄膜 直通单座阀,气动薄膜 直通双座
5、阀,气动蝶阀,气动球阀,气动切断阀,电动 直通单座阀,电动 隔膜阀,电动 三通阀,气动薄膜 角形阀,电磁阀,手动截止阀,第一节 气动执行器,二、控制阀的流量特性,控制阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（相对位移）间的关系，即,第一节 气动执行器,1.控制阀的理想流量特性,在不考虑控制阀前后压差变化时得到的流量特性称为理想流量特性。它取决于阀芯的形状。,（1）直线流量特性,第一节 气动执行器,R为控制阀的可调范围或可调比。,第一节 气动执行器,注意：当可调比R不同时，特性曲线在纵坐标上的起点是不同的。,假设R=,位移变化量为10%,所引起的流量变化总是10%,在10时，流
6、量变化的相对值为在50时，流量变化的相对值为在80时，流量变化的相对值为,在流量小时，流量变化的相对值大；在流量大时，流量变化的相对值小。,可见： （1）在小开度工作时，相对流量变化太大，控制作用太强，容易引起超调，产生振荡； （2）大开度时，相对流量变化小，控制作用太弱，造成控制作用不及时。,第一节 气动执行器,（2）等百分比（对数）流量特性,等百分比流量特性是指单位相对行程变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系。,（5-6）,将（5-6）积分,将前述边界条件代入,（5-7）,第一节 气动执行器,（4）抛物线流量特性,（3）快开流量特性,这种流量特性在开度较小时就有较大流量，随开
7、度的增大，流量很快就达到最大。,快开特性的阀芯形式是平板形的，适用于迅速启闭的切断阀或双位控制系统。,执行器的选用是否得当，将直接影响控制系统的控制质量、安全性和可靠性,执行器的选择，主要是从以下四方面考虑：,1.调节阀的结构形式；,2.调节阀的流量特性；,3.调节阀的口径；,4.气开式与气关式的选择；,第一节 气动执行器,三、控制阀的选择,执行机构的选择,执行器结构形式的选择,仅供参考,第一节 气动执行器,主要根据工艺条件，如温度、压力及介质的物理、化学特性（如腐蚀性、黏度等）来选择。,结构形式选择,特性选择,先按控制系统的特点来选择阀的希望流量特性，然后再考虑工艺配管情况来选择相应的理想流
8、量特性。,目前使用比较多的是等百分比流量特性。,1.控制阀结构与特性的选择,第一节 气动执行器,2.气开式与气关式的选择,气开式调节阀:有信号压力输入时阀打开无信号压力时阀全关 气关式调节阀:有信号压力时阀关闭无信号压力时阀全开气开气关的选择考虑原则是：信号压力中断时，应保证设备和操作人员的发全。如阀门处于打开位置时危害性小，则应选用气关式；反之，则用气开式。,第一节 气动执行器,表5-1 组合方式表,图5-19 组合方式图,调节阀：气关式。（ 在调节阀的输入信号中断时，调节阀能自动打开给水进入系统才不至于烧干锅炉）。,调节阀：气开式 （从生产工艺安全出发，选气开式， 一旦调节器出现故障，调节
9、阀全关， 切断燃料油进入加热炉，确保其设 备安全）。,例：,第一节 气动执行器,3.控制阀的尺寸选择,KV称为控制阀的流量系数,它与阀芯与阀座的结构、阀前后的压差、流体性质等因素有关。,额定流量系数指在控制阀全开,阀两端压差为0.1MPa,介质密度为1g/cm3时,流经控制阀的介质流量数(以m3/h表示)。,第一节 气动执行器,四、控制阀的安装和维护,（1）为便于维护检修，气动执行器应安装在靠近地面或楼板的地方。,（2）气动执行器应安装在环境温度不高于+60和不低于-40的地方，并应远离振动较大的设备。,（3）阀的公称通径与管道公称通径不同时，两者之间应加一段异径管。,第一节 气动执行器,（5
10、）通过控制阀的流体方向在阀体上有箭头标明，不能装反。,（4）气动执行器应该是正立垂直安装于水平管道上。特殊情况下需要水平或倾斜安装时，除小口径阀外，一般应加支撑。即使正立垂直安装，当阀的自重较大和有振动场合时，也应加支撑。,（6）控制阀前后一般要各装一只切断阀，以便修理时拆下控制阀。考虑到控制阀发生故障或维修时，不影响工艺生产的继续进行，一般应装旁路阀。,第一节 气动执行器,（7）控制阀安装前，应对管路进行清洗，排去污物和焊渣。安装后还应再次对管路和阀门进行清洗，并检查阀门与管道连接处的密封性能。当初次通入介质时，应使阀门处于全开位置以免杂质卡住。,（8）在日常使用中，要对控制阀经常维护和定期检修。,END,
