化工仪表及自动化第六章执行器

第六章执行器1．掌握控制阀的流量特性的意义2．了解气动薄膜控制阀的基本结构、主要类型及使用场合。3．理解气动执行器的气开、气关型式及其选择原则。4．了解电气转换器及电-气阀门定位器的用途及工作原理。第一页，共二十页。执行器的作用：将控制器的输出转化为对被操作对象的实际操作（动作）。根据动作能源的不同，执行器可以分为以下三类：气动执行器：以气压为动力，推动机构动作。电动执行器：以电动机作为动力源，推动机构动作。液动执行器：以液压站提供的流体（液压油）高压为动力源，推动机构动作。第二页，共二十页。§6.1气动执行器执行机构执行器的推动装置。薄膜执行机构：气压推动薄膜并带动连杆运动。活塞执行机构：气压推动活塞并带动连杆运动。控制机构直接作用于对象，并使对象的运动发生改变的装置。气气第三页，共二十页。一、气动执行机构输入信号空气压力：0.02~0.1MPa输出：按连杆最大位移——行程确定规格：10，16，25，40，60，100mm气动弹簧执行机构在薄膜或活塞上增加弹簧，使其行程与气压成正比——常用于连续变化量的调节。无薄膜气动执行机构，常用于开关方式调节。第四页，共二十页。二、控制机构1.作用与分类作用：直接作用于对象，并使对象的运动（如流量）发生变化。由于被控对象千差万别，控制机构的形式也各不相同，如调节阀、调压变压器、变速器、振动给料机等等。化工系统中最常用的控制机构为各种形式的控制阀。第五页，共二十页。2.各种形式的控制阀插板阀、浆液阀直通单座、直通双座控制阀角阀：高压差、高粘度、含悬浮物和颗粒物的流体；底进侧出，与单座阀相似。三通阀：适用于配比控制与旁路控制。隔膜控制阀：强酸、强碱、强腐蚀性介质蝶阀：低压差、大流量气体和含悬浮颗粒介质的调节。球阀：偏心旋转阀：套筒阀、笼式阀、凸轮挠曲阀等。第六页，共二十页。3.控制阀的理论流量特性理论流量特性：被控介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度（相对位移）间的关系。

理想流量特性（条件：P1-P2

为常数）Q/Qmax=f（l/L）a)直线型流量特性：Q/Qmax=K（l/L）+C调节阀的相对流量与相对开度成直线。带入边界条件，得：即：Q小时相对变化值大，Q大时相对变化值小。结论：小开度时调节作用太强，会产生振荡；大开度时调节作用弱，不及时。第七页，共二十页。b)对数特性：指单位相对行程变化引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比。即：调节阀的放大系数K随相对流量的增大而增大。Q/Qmax=R（l/L-1）c)抛物线特性：介于直线型与等百分比曲线之间。d)快开特性：在小开度时流量变化很大；l/L》1/4Dg时，流量迅速增大；适用于快速开、闭的切断阀。第八页，共二十页。4.控制阀的实际流量特性控制阀在调节过程中，同时将引起管道工况点的变化，进而使阀门两端压差发生变化。阀门两端压差的变化又反过来影响通过阀门流体的流量。因此，除非是简单的两端恒压（如水池放水阀），阀门的实际流量特性通常是十分复杂的。第九页，共二十页。例水泵出口阀门的调节特性Q0Hs=1s=0.9s=0.5s=0.2第十页，共二十页。5.控制阀的选择结构与特性选择结构选择：依据工艺条件（温度、压力等）和介质的物理、化学性质（腐蚀性、黏度等）进行选择。流量特性选择：依据工艺需要并结合整个管路系统的工况点（管路流量特性）选择。气开式与气关式的选择依据气源断开的安全性结合执行机构形式选择。阀门口径的选择依据实际流量调节范围选择。第十一页，共二十页。三、气动执行机构的安装与维修保养位置选择应注意方便安装维修；环境温度：+60ºC~-40ºC尽量直立安装在水平管道上，其它安装方式应加设支撑架；控制阀前后一般应安装手动截止阀，以便维修；安装前应进行清洗；定期维护检修。注意观察密封与磨损情况。第十二页，共二十页。四、电—气转换在电控系统中，使用气动执行机构必须进行电—气转换。将控制器输出的直流电信号转换为气压信号；将执行器的位置信号（气压）转换为电信号，反馈给控制器，以便控制器能准确的进行控制。第十三页，共二十页。§6.2电动执行器以电动机为核心动力源，将控制器输出的直流电信号直接转换成相应的角位移或直线行程的机构。电动执行机构的分类：角行程电动执行机构：使输出轴产生0~90º角位移；直线行程电动执行机构：多转式电动执行机构第十四页，共二十页。电动执行器的结构原理伺服放大器伺服电动机减速机位置发送器输入信号操作器输出轴离合器手轮第十五页，共二十页。电动执行器的选择电动执行器与气动执行器的差异主要执行机构，其控制机构基本相同。电动执行器的选择：根据控制机构选择执行机构；根据扭矩选择角行程执行器；根据轴位移选择直线行程执行器；根据阀门型号选择多转式执行器。第十六页，共二十页。§6.3电—液执行器以直流电信号为控制信号，以液压为动力的执行器。主要用途：与大功率、大位移控制机构配套，用于大型设备的控制。如：大型高压阀门的控制。通常，防爆性能较差，不能用于易燃、易爆及高温场所。第十七页，共二十页。电—液执行器的结构原理液压系统电控系统输入信号反馈信号位置发送器输出轴第十八页，共二十页。本章作业1，17，18第十九页，共二十页。内容总结第六章执行器。薄膜执行机构：气压推动薄膜并带动连杆运动。活塞执行机构：气压推动活塞并带动连杆运动。按连杆最大位移——行程确定规格：。在薄膜或活塞上增加弹簧，使其行程与气压成正比——常用于连续变化量的调节。a)直线型流量特性：Q/Qmax=K（l/L）+C。Q/Qmax=R（l/L-1）。l/L》1/4Dg时，流量迅速增大。例水泵出口阀门的调节特性。气开式与气关式