第六章--执行器.ppt

1、在第六章致动器、闭环系统、比较机构、过程控制系统中，致动器接收控制器的指令信号，通过致动器将其转换为相应的角位移或直线位移，操作调节机构，被控制对象的出入能量或材料概要、气压薄膜直通单座阀、气压薄膜直通双座阀、气压蝶阀、气压截止阀、电动直通单座阀、电动隔膜阀、电动三通阀、气压薄膜方形阀、电磁阀、手动截止阀、对执行机构的初步认识、1 .概要、执行机构对执行机构动作它也是控制系统最弱环节的原因：致动器与介质(操作变量)直接接触(强)腐蚀性、(高)粘度、(易)晶体、高温、深冷、高压、台阶压力、致动器在自控系统中，致动器通常指阀门，致动器通常指阀门由机构的2个部分构成辅助装置：阀定位器和手动操作机构、

2、促动器、调节机构、PO、IO、f 1、m、流通截面积、操作变量的流量这是促动器的推压装置，产生与控制信号的大小对应的推力，使控制机构工作，因此信号的大小这是执行机构的控制部，与被控制介质直接接触，控制流体的流量。 因此，将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置手动操作机构手轮机构的作用是，在停电、煤气停止、控制器没有输出或者执行机构发生故障的情况下，利用其直接操作控制阀，维持生产的正常进行。 驱动器的构成，薄膜驱动器，空气驱动器，分类使用能量形式：电动驱动器，液动驱动器，空气阀，电动阀，工艺控制领域的应用很少，空气驱动器：以空气为动力电动执行机构：以电动机为动力源，启动机构。 液动执行机构：以液压

3、站供给的流体(液压油)的高压为动力源，启动机构。 气动调节阀以压缩空气为动力，采用气动执行器，结构简单，工作可靠，输出力大，安装维护方便，价格便宜，防火防爆缺点：响应时间大，延迟大，远程(150m以内)，可与数码装置连接采用电/气转换器或电/气阀定位器，以传输信号为电信号，现场操作为气压信号、气压调节阀、电信号、气信号，广泛应用于石油、化工、冶金、电力等部门，尤其适用于有爆炸危险的石油、化工生产过程。 电动调节阀、电动调节阀以电能为动力，采用电动作动器，具有动作快、能量输出方便、特别适合远距离信号传输、易于与数字装置结合使用等优点。 但采用防爆结构还可以满足防火防爆的要求。另外，一般仅适用于防

4、爆要求不高的情况，反作用：输入信号增大时流过执行机构的流量减少的气压调整阀通常称为空气截止阀，正作用：输入信号增大时流过执行机构的流量增大的气压调整阀通常称为空气导通阀， 执行机构的作用方式从安全生产的观点来决定正反作用，阀的输出：开关式(ON/OFF )、调节阀*、直通双座调节阀直通单座调节阀笼式(套筒)调节阀三通调节阀高压调节阀波纹管密封调节阀超高压调节阀小流量调节阀低噪声调节阀、直通式调节机构、角行程式调节分别采用同一类型的空气/电动调节阀气动执行机构和电动执行机构、蝶形阀凸轮挠曲调节阀v型球阀o型球阀，按使用的调节机构分类：目前国内外选择的执行机构中，液动较少。 因此，本书仅介绍电动和

5、气动执行机构。 第一节气动执行机构、气动执行机构(习惯称气动调节阀)以压缩空气为能源，结构简单，工作可靠，稳定，输出推进力大，维护方便，防火防爆，价格低廉，广泛应用于化工、炼油生产。 气动执行机构接收从气动控制器或阀定位器输出的气压信号，将其转换为对应的推杆直线位移，使调节阀动作。 1 )、执行机构的推动装置。 2 )控制机构直接作用于对象物，改变对象物运动的装置。 活塞致动器气体源PO、气压薄膜式致动器的基本结构和工作原理、气动致动器由致动器和控制机构两部分组成，气动致动器的动态特性相同其时间常数的大小与胶片气室的大小和压力管的长度粗细有关，一般在几秒到几十秒之间。在膜头侧安装增力型气压薄膜

6、阀，气压活塞式执行机构的基本构造和工作原理、基本部件：活塞和汽缸活塞在汽缸内对应于活塞的两侧压差而移动，既可以在两侧分别输入固定信号和变动信号，也可以在两侧输入变动信号其输出特性有比例式和两位式两种。 两个式子是根据输入执行活塞两侧的操作压力的大小，活塞从高压侧向低压侧按压，使推杆从一个位置移动到另一个极端位置的比例式，在两个式子上施加阀定位器后，使推杆位移，与信号压力成比例。 致动器的作用根据输入的控制信号的大小，产生克服在调节机构中流动的流体赋予阀芯的作用力(作用扭矩)、阀杆的摩擦力、阀杆的阀体重量、压缩弹簧的作用力等其他各种阻力的输出力f (输出扭矩m )和位移(直线位移或角位移) 促动

7、器有作用和反作用力两种作用方式：输入信号增加，促动器推杆下降，被称为正作用的输入信号增加，促动器推杆上升，被称为反作用力。控制阀正、控制阀负、3、气动致动器作用方式、薄膜致动器、活塞致动器、1上膜罩2薄膜座3下膜罩4推杆5托架6压缩弹簧7弹簧座8调整杆9连接阀杆螺母的10行程箱主要由薄膜片、压缩弹簧、推杆、薄膜盖、托架等构成。膜片为深碗形，采用乙烯橡胶作为涂层以增强聚酯织物的强度，保证密封性，工作温度为4085的压缩弹簧现在采用4根、6根或8根的组合形式，该组合形式可以有效地调节阀的高度当信号压力流过由上部薄膜盖1和波纹薄膜2构成的薄膜气体室时，在薄膜片上产生推力，使推杆4向下移动而压缩弹簧6

8、，当弹簧的反作用力和信号压力在薄膜片上产生的推力平衡时，推杆的气压薄膜执行元件的行程规格有10、16、25、40、60、100mm等。 胶片的有效面积有200、280、400、630、1000、1600cm2这6种规格。 有效面积越大，致动器的位移和推力也越大，作用：直接作用于对象，改变对象的运动(流量等)。 因为被控制对象千差万别，所以控制阀、调压变速器、变速器、振动给料器等控制机构的形式也各不相同。 化工系统中最常用的控制机构是各种形式的控制阀(调节阀)。 1 ) .作用和分类4、控制机构、控制阀实质上是局部电阻可变的节流元件。 为了使阀芯在阀芯内移动，改变阀芯与阀座之间的流通面积，即改变

9、阀的阻力系数，与此相应地也改变被控制介质的流量，达到了控制工艺残奥表的目的。 即正作用：阀体向下，阀杆向下移动时，阀体和阀座之间的流通面积减少。 反作用力：阀芯向上，阀杆向下移动时，阀芯和阀座之间的流通面积增大。根据使用要求，调节阀(控制阀)主要有以下：1 .直通单座调节阀2.2直通座调节阀3 .方形调节阀4 .高压调节阀5 .隔膜调节阀6 .蝶形阀板阀、浆液阀单座、双座控制阀隔膜控制阀球阀旋转阀套阀结构简单，泄漏量小(可完全隔断)容许差压小(双导向结构的容许差压大于单导向结构)。 常用调节阀结构示意图和特点直通单座调节阀、双导向结构，适用于要求泄漏量小、工作压差小的干净介质的情况。 应用时应

10、特别注意容许压差，避免阀门关闭。 直通双座调节阀：阀体内有两个阀体和阀座。 由于流体作用于上下两阀体的力可以相互抵消，所以两阀座的容许压差大，上下两阀体难以同时关闭，所以具有泄漏量大的特点。 常用调节阀的结构形象和特点直通双座调节阀均为双导向结构，对于阀两端压差大、泄漏量不高的漂亮介质，不适用于含有高粘度和纤维的场合。 方形调节阀：阀体直角流路简单，阻力小，适用于高压差、高粘度、含浮游物和粒子状物质的调节。 方形阀一般用于底座，但此时调节阀的稳定性好，在高压差的情况下，为了延长阀体的寿命也可以采用底座。 但是，侧出在小开度时容易振动。 方形阀也适用于工艺管道的直角管道。常用调节阀的结构形象和特

11、征方形调节阀、分流三通调节阀、三通调节阀：阀体有三个管接头，适用于三向流体的管路控制系统，多用于换热器的温度调节、配比调节和旁通调节。 使用过程中请注意不要流体温差过大。 通常不到150。 三通阀可能会产生较大的应力而变形，导致连接部位泄漏或破损。 三通阀分为三通合流阀和三通分流阀两种。 三通合流阀在介质从两个输入口流入并混合后，从一个出口流出，三通分流阀在介质从一个入口流入并分成两个出口流出。常用调节阀的结构示意图和特点三通调节阀、合流三通调节阀、蝶阀：蝶阀通过挡板以旋转轴为中心旋转来控制流体的流量。紧凑、小型、低成本，流通能力大的特别是在低压差、大口径、大流量的气体形状或有浮游物的流体的情

12、况下，大蝶阀的通常工作角必须小于70，此时流量特性与等百分比特性相似，经常用于开关阀，调节阀的结构形象和特征插座阀：插座阀的结构特殊，阀体和一般的直通套筒开有一定形状的窗口(节流孔)，套筒移动时，节流孔的面积变化，流量调整成为可能。 套管阀有单密封和双密封两种结构，前者类似于直线单阀，适用于单座阀，后者类似于直线双座阀，适用于双座阀。 套管阀由于具有稳定性好、拆装维护方便等优点而被广泛使用，但其价格较高。常用调节阀的结构形象和特点套筒阀、套筒阀、偏心旋转阀：旋转轴具有阀芯偏心旋转体积小、重量轻、使用方便、维护方便、通用性强、流体阻力小等优点，适用于粘度大的情况，在石灰、泥浆等流体中即可、常用调

13、节阀的结构形象和特点偏心旋转阀、偏心旋转阀、“o”形球阀：阀体在球体阀体上开有直径和管径相等的通孔，旋转轴使球体旋转，发挥调节和切割作用。 该阀结构简单、易于维护、密封可靠、流通能力大、流量特性快开，用于位置控制。常用调节阀结构形象和特征“o”形球阀、“o”形球阀、“v”形球阀：阀体也是球体，但球体上开有v形口，随着球体的旋转，流通截面积不断变化，但流通截面的形状始终保持三角形。 该阀结构简单，维护方便，封闭性能好，流通能力大，可调比大，流量特性基本等%，适用于含纤维、纸浆及颗粒的介质。常用调节阀结构示意图和特点“v”形球阀、“v”形球阀、D41W通风蝶阀、小型空气三通o形球阀、空气切断球阀、

14、手动衬氟切断球阀、5、正作用和反作用(如何保证系统负反馈增加)、输出信号增加的环节输出变大，正作用调节器能否构成负反馈系统，关系到系统的各个环节的特性，“逆”、“正”、“正”、“逆”、“逆”是被控制对象和执行元件的特性由实际的工艺现场条件决定的正作用式气压薄膜调节阀、外形、和结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理、结构原理。 因此，只要不是简单的两端定电压(池放水阀等)，阀的实际流量特性通常十分复杂。 三、

15、控制阀的选择，1、结构和特性的选择结构的选择：根据工艺条件(温度、压力等)和介质的物理、化学性质(腐蚀性、粘度等)进行选择。 流量特性的选择：根据工艺的需要，结合配管系统整体的案例点(配管流量特性)进行选择。 2 .气动开放式和气动关闭式的选择气动开放式和气动关闭式的选择以气源切断的安全性结合执行机构形式进行选择。 有压力信号时阀关闭，没有压力信号时阀打开，这是空气关闭式，相反是空气开放式。 3 .阀口径的选择根据实际的流量调整范围进行选择。、致动器的选择、致动器的结构形式的选择可以根据实际的使用要求综合考虑而确定，在选择致动器的情况下，致动器的输出力(力矩)必须大于其受到的负荷力(力矩)，负荷力(力矩)必须小于其受到的负荷力(力矩)。 流体在阀体上产生的力(不平衡力)或气压薄膜致动器：的工作差压比最大容许差压小，但在使用的调节阀的口径大或差压高的情况下，对致动器要求更大的输出力。 在这种情况下，也可以使用活塞式致动器，也可以在薄膜致动器中将阀定位器变换为与致动器的选择、电气阀定位器