化工仪表与自动化第5章执行器ppt课件

1、5.1 概述5.2 执行机构5.3 调理机构5.4 执行器的选择 第五章 执行器1.作用： 接受来自控制器的控制信号，改动支配变量流量，使丈量值坚持在给定值或一定范围内 相当于人工控制中执行大脑命令的手的作用。5.1 概述2.重要性 直接与介质接触，是薄弱环节，和调理质量亲密相关。任务在高温、高压、腐蚀、振动等恶劣环境中，需求有足够的功率以影响消费过程。3.种类 根据控制参数不同,分为：调理阀Control Valve最常见: 经过改动阻力元件的阻力来改动流体流量风门Damper：经过改动挡板角度改动气体流量步进电机Step Motor：将电脉冲转化为角位移的执行机构变频调速器Variable

2、-frequence governor：控制动力源的转速来改动流量5.1 概述4.构造 从构造功能上分：执行构造Valve Actuator： 是执行器的推进安装，按控制器送来的支配信号产生相应的直线行程或转角行程调理机构Valve Body： 是执行器的调理部分，在执行机构推理作用下，调理机构产生一定的位移或转角，改动管道阻力，实现对流量的控制5.1 概述5.1 概述5.2 执行机构5.2.1 分类5.2.2 气动薄膜执行机构5.2.3 电动执行机构5.3 调理机构5.4 执行器的选择 第五章 执行器1. 按其能源情势可分为：1气动pneumatic 以紧缩空气(0.14MPa)为能源。输入

3、信号范围:0.020.1MPa特点：构造简单、动作可靠、平稳、输出推进力大、维修方便、防火防爆，价钱廉价。得到广泛运用。利用电/气转换器(I/P Convertor)420mA 20100KPa315PSI 或阀门定位器(Valve positioner)与电动仪表配用2电动electric motor靠伺服机构带动，接受电信号，易于电动仪表配用，功率大，易燃易爆场所需防爆3液动hydraulic以液压为能源、功率大、准确到位；构造复杂、维护要求高，只能在某些特殊场所。如：炼厂催化裂化安装中催化剂的流量控制待生滑阀、再生滑阀4自力式self-operated利用被调介质能量来动作的。5.2.1

4、 分类2.按构造分：薄膜式(flexible diaphragm)常用，可与各种方式的直行程阀配用。构造简单、价钱廉价、动作可靠、维修方便。输出作用力小活塞式(piston)气缸活塞机构，输出力大、行程长400mm。两位式，主要用作大口径、高静压、高压差的直行程阀和蝶阀的推进安装，是一种强力的气动执行机构。长行程式行程长、转矩大，多与大转矩的蝶阀、闸阀、风门等角行程阀配用。5.2.1 分类5.2.2 气动薄膜执行机构 1.构造上膜盖、波纹膜片、下膜盖、支架、推杆、紧缩弹簧、弹簧支座、调理件、螺母、行程标尺波纹膜片关键部件波纹状以坚持有效面积根本坚持不变，提高执行机构的线性度膜片有效面积有200

5、，280，400，630，1000和1600cm2有效面积越大，执行机构的推进力越大5.2.2 气动薄膜执行机构 1.构造紧缩弹簧 刚度全行程范围内坚持不变，以提高执行构造的线性度调理件 调整弹簧支座的位置，从而调整紧缩弹簧的预紧量，改动信号的起始值行程标尺 指示执行机构的推杆位移 行程规格：10，16，25，40，60和100mm六种紧缩弹簧弹簧支座推杆2.作用：控制信号20100KPa作用在由上膜盖与波纹膜片组成的气室中，在波纹膜片中上产生向下的推力，抑制紧缩弹簧的弹力使其产生向下的行程。推杆行程传送给调理机构。3.任务原理：膜片受力分析：F信 信号压力在膜片上产生的推力 ： Po薄膜气室

6、内的信号压力 Ad薄膜的有效面积 F0 无信号时弹簧的预紧力F弹 弹簧受压后在膜片上产生的反作用力 推杆位移；Cs弹簧刚度PF信F0F弹5.2.2 气动薄膜执行机构 PF信F0F弹3.任务原理：膜片受力分析：根据力平衡关系： 可得：结论：无负载时，线性；有负载时无法到达预定行程5.2.2 气动薄膜执行机构 4.正反作用：正作用Direct-Acting信号由薄膜气室上方通入信号：20100KPa推杆：0全行程反作用Reverse-Acting信号由薄膜气室下方通入信号：20100KPa推杆：全行程05.2.2 气动薄膜执行机构 POPO5.2.3 电动执行机构 接纳420mA支配信号，经过控制

7、电动机的正、反转产生推杆的直行程或角行程直行程电动执行机构角行程电动执行机构5.1 概述5.2 执行机构5.3 调理机构5.3.1 构造5.3.2 种类5.3.3 调理机构的性能目的5.3.4 调理机构的任务性能目的5.4 执行器的选择 第五章 执行器165.3.1 构造主要部件：阀杆、压板、填料、上阀盖、阀体、阀芯、阀座、下阀盖上阀盖(Bonnet) 导向、密封填料(Packing)防止流体沿阀杆向上泄露针对不同流体分为：普通型散热型高温长颈型深冷波纹管密封型有毒气体 5.3.2 种类按阀芯动作不同分为：直行程和角行程直行程Sliding-stem：阀杆带动阀芯沿直线运动 直通单座阀、直通双

8、座阀、角型阀、套筒阀、隔膜阀、三通阀等角行程两大类：阀芯按转角运动 蝶阀、球阀、偏心旋转阀等闸阀(Gate valve)隔膜阀阀Diaphram valve)蝶阀Butterfly Valve球阀Ball Valve1.直通单座阀(Single ported globe valve)直通：出入口在同一条直线上相对角型和三通调理阀构造：阀体内只需一组阀芯和阀座，流通才干小特点：易封锁，走漏量阀芯压紧阀座后仍能流过的流量很小，不平衡力大流体对阀芯产生的轴向力，即对执行机构的反作用。适用：低压差，小口径场所单座阀 5.3.2 种类18全关full closed 半开half open 全开half

9、open1.直行程式1直通单座阀阀芯安装阀芯正装：阀芯向下挪动时，阀芯与阀座间的流通面积减少；阀芯反装：阀芯向下挪动时，阀芯与阀座间的流通面积增大。5.3.2 种类注：管道口径小于25mm时阀芯只能正装不能反装2.直通双座阀Double-ported globe valve构造：体内只需两套阀芯和阀座，流通才干比同口径的单座阀大特点： 不平衡力小流体从两个环形间隙流过，对上、下两个阀芯所产生的轴向力可以部分抵消 走漏量较大两个阀芯不易同时封锁适用：压差大，对泄露量要求不严厉的场所。5.3.2 种类不适用于高温、低温场所因资料热膨胀不同引起较严重的泄露3.角形调理阀angle valve 构造：

10、除阀体为直角形外，其它和直通单座类似 特点：流道简单，不易堵塞，流通才干同直通双座阀，阀芯只能正装适用：高粘度、高压、含颗粒的场所，或要求直角配角的地方5.3.2 种类注：普通运用于底进侧出，此时稳定性较好；在高压差场所，可采用侧进底出，减轻流体对阀芯的损伤4. 三通阀three-way globe valve 构造： 由三个出入口与管道相连，可分为合流和分流两种适用： 换热器温度控制、简单的配比调理5.3.2 种类合流(mixing)分流(diverting)注：合流阀冷热流温差不宜超越150C235. 蝶阀(翻板阀 butterfly valve)特点：流通才干大为同口径双座阀的1.52倍

11、；阻力损失小；具有自洁才干；走漏量大 适用：广泛适用于含有悬浮颗粒、浑浊流体； 尤其大口径、大流量、低压差的场所，用于调理液体、气体和蒸汽的流量5.3.2 分类 调理阀流通面积可变的节流元件对不可紧缩流体 A调理阀接纳面积； P调理阀前后差压； 调理阀阻力系数； 流体密度。1.流量系数C调理阀容量的大小定义：在给定开度下，阀前、后的差压为100kPa， 流体密度为1000kg/m3时，每小时经过阀门的流体体积m3 ，称为调理阀在该开度下的流量系数。额定流量系数开度100%全开下的流量系数，反响了阀的流通才干。5.3.4 调理机构的性能目的2.可调比 R 反映调理阀的可调理才干定义：调理阀所能控

12、制的最大流量Qmax与最小流量Qmin之比注：Qmin是调理阀所能稳定有效控制的最小流量，与完全封锁的走漏量不同，普通为Qmax的24走漏量是指在一定的上、下游压差且执行机构使阀完全封锁(输入信号为105Kpa)。仅为Qmax的0.10.01分为理想可调比和实践可调比1理想可调比阀前后压差不变时的可调比普通国内调理阀R=30，国外R=30505.3.4 调理机构的性能目的260S1管道和阀的阻力配置情况2实践可调比 Rr实践串并联管道阀前后压差变化串联管道普通取S=0.30.7进展配管设计5.3.4 调理机构的性能目的RrS301Rr与S的关系曲线270X1 旁通阀对流量的影响 2实践可调比

13、Rr实践串并联管道阀前后压差变化并联管道旁路流量XRr 5.3.4 调理机构的性能目的RrQ2并联管道实践可调比曲线注：实践运用时应尽量防止翻开旁通阀28例:知 Qmax=100m3/h，R=30。 流体密度为1g/cm3阀全关到全开时，由于串联管道的影响，假设不思索阀的走漏量的影响，阀两端的压差从100kPa降到60KPa。 计算S。并分析串联对可调比的影响解: S=60/100=0.6 Qmin=Qmax/R=100/30=3.33m3/h R=Qmax/Qmin=23.265.3.3 调理机构的性能目的2实践可调比 Rr主要有四种：1.快开2.直线3.抛物线4.等百分比对数5.3.3 调

14、理机构的性能目的3.流量特性(1)定义：表示调理阀相对行行程与流过的相对流量之间的关系 Q/Q100相对流量l/L相对开度固有特性，由阀芯的外形决议(2)理想流量特性：阀前后流量不变时的流量特性。直线: 等比分比：特点：小开度过于灵敏， 特点：任何开度下相对灵敏度一样 大开度过于愚钝有利于系统稳定，运用最广抛物线： 快开：特点：介于直线与等百分比之间如三通阀 特点：适用于迅速启闭的主要为弥补直线特性在小开度时性能差设计 位式或程序控制5.3.3 调理机构的性能目的31例:知Qmax=100m3/h，R=30。 试计算在理想情况下 l/L=0.1, 0.2, 0.8, 0.9 时的流量Q，并比较

15、直线和等百分比流量特性的控制阀在小开度与大开度时流量变化的情况.解: 1.直线Q0.1=13m3/h Q0.2=22.67m3/h Q0.8=80.57m3/h Q0.9=90.33m3/h 0.10.2 Q相对变化量75.4%；0.80.9 12%小开度时：控制强，振荡大开度，控制弱，不及时 2.等百分比Q0.1=5.68m3/h Q0.2=6.58m3/h Q0.8=50.65mQ0.9=71.17m3/h 0.10.2 Q相对变化量40%；0.80.9 40% 小开度时：变化小, 平缓大开度，变化大，灵敏运用最广!5.3.3 调理机构的性能目的2理想流量特性:3任务流量特性串联管道调理阀

16、开度阀前、后压差流量特性发生畸变当S1时，S愈小畸变愈严重。与旁路阀并联和X值有关S=0.1S=0.5S=1直线S=0.1S=0.5S=1等百分比5.3.4 调理机构的性能目的33结论：1串、并联管道均会使理想流量特性发生畸变； 畸变程度取决于S和X值。 2串、并联管道均会使调理阀可调比下降。为保证控制质量，尽能够不运用旁路阀或串联截止阀调理流量 5.3.3 调理机构的性能目的5.1 概述5.2 执行机构5.3 调理机构5.4 执行器的选择5.5.1 执行器气开、气关特性的选择5.5.2 执行构造的选择5.5.3 调理机构的选择 第五章 执行器执行机构 调理机构正作用 正装 气风关正作用 反装

17、 气风开反作用 反装 气风关反作用 正装 气风开1. 什么是气动执行器的气开气关选择？气开：Air to Open (Failure to Close)气关：Air to Close (Failure to Open)5.5.1 执行器气开、气关的选择注：电动执行器内部具有掉电自锁功能，故断电时能坚持原开度不变。普通不涉及电开/电关问题365.5.1 执行器气开、气关的选择2.选择原那么： 保证气压中断回零后阀门自动归位到工艺平安位置气开风开：有气那么开，无气那么关，信号，开度气关风关：有气那么关，无气那么开，信号，开度气开阀信号中断下自动切断燃料假设防止液位过低,气开阀5.2.2 气动薄膜执

18、行机构 385.5.2 执行构造的选择思索要素：能源、工艺要求、平安、调理精度、经济效益及现场情况等普通来说：气动廉价，平安防爆；电动能源方便，价钱贵如无气源，运用电动执行机构或自力式阀门调理机构为直行程的，应选用直行程执行机构 调理机构为角行程的，应选用角行程执行机构假设调理机构产生的不平衡力较小，行程较短，选用薄膜执行机构 假设调理机构产生的不平衡力较大，管径粗，行程较长，选用活塞执行机构1.构造方式和材质的选择工艺条件：温度、压差、流量、走漏量物性：粘度、密度、结晶、结焦切断、高温、高压、大压差、耐腐蚀、防堵塞、超小流量2.走漏量 走漏量：在全关位置且施加一定的封锁力时，流体在一定压力、压差下流过阀的流量。395.5.2 调理构造的选择 For a 6 i