河南理工大学 电气工程与自动化学院 3 执行器 河南理工大学 电气工程与自动化学院 3.1 阀门概述及分类 阀门是流体输送系统 中的控制部件，具有 截断、调节、导流、 防止逆流、稳压、分 流或溢流泄压等功能 。 河南理工大学 电气工程与自动化学院 按用途和作用分类： v截断阀类： 主要用于截断或接通介质流。包括闸阀、截 止阀、隔膜阀、旋塞阀、球阀、蝶阀等。 v调节阀类： 主要用于调节介质的流量、压力等。包括调 节阀、节流阀、减压阀等。 v止回阀类： 用于阻止介质倒流。包括各种结构的止回阀 。 v分流阀类： 用于分配、分离或混合介质。包括各种结构 的分配阀和疏水阀等。 v安全阀类： 用于超压安全保护。包括各种类型的安全阀 。 河南理工大学 电气工程与自动化学院 按主要参数分类： 1、按压力分类 (1) 真空阀 工作压力低于标准大气压的阀门。 (2) 低压阀 公称压力PN1.6MPa的阀门。 (3) 中压阀 公称压力PN450的阀门。 (2) 中温阀 120t450的阀门。 (3) 常温阀 -40t120的阀门。 (4) 低温阀 -100t-40的阀门。 (5) 超低温阀 t-100的阀门。 1标准大气压=0.1MPa=760mmHg柱. 1大气压=1.03323kg/cm2. 1MPA=10大气压力=10.3323kg/cm2. 河南理工大学 电气工程与自动化学院 按公称通径分类： 小口径阀门：公称通径DN40mm的阀门。 中口径阀门：公称通径DN50300mm的阀门。 大口径阀门：公称通径DN3501200mm的阀门。 特大口径阀门：公称通径DN1400mm的阀门 。 河南理工大学 电气工程与自动化学院 按阀体材料分类 (1) 非金属材料阀门: 如陶瓷阀门、玻璃钢阀门、 塑料阀门。 (2) 金属材料阀门: 如铜合金阀门、铝合金阀门、 钛合金阀门、铁阀门、碳钢阀门、低合金钢阀 门、高合金钢阀门。 (3) 金属阀体衬里阀门: 如衬铅阀门、衬塑料阀门 、衬搪瓷阀门。 河南理工大学 电气工程与自动化学院 通用分类法 既按原理、作用又按结构划分，是目前国 际、国内最常用的分类方法。一般分为： 闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、隔 膜阀、止回阀、节流阀、安全阀、减压阀 、疏水阀、调节阀。 河南理工大学 电气工程与自动化学院 3.2 典型阀门 3.2.1 闸阀 闸阀是指启闭体(阀板) 由阀杆带动阀座密封面 作升降运动的阀门，可 接通或截断流体的通道 。当阀门部分开启时， 在闸板背面产生涡流， 易引起闸板的侵蚀和震 动，也易损坏阀座密封 面，修理困难。闸阀通 常适用于不需要经常启 闭，而且保持闸板全开 或全闭的工况。不适用 于作为调节或节流使用 。 明杆楔式单闸板闸阀 1. 手轮 2. 阀杆螺母 3. 填料压盖 4. 填料 5. 阀盖 6. 双头螺栓 7. 螺母 8. 垫片 9. 阀杆 10.闸板 11.阀体 河南理工大学 电气工程与自动化学院 根据密封元件的形式，常常把闸 阀分成：楔式闸阀、平行式闸阀 、平行双闸板闸阀、楔式双闸板 闸等。最常用的是楔式闸阀和平 行式闸阀。 河南理工大学 电气工程与自动化学院 撑开式 闸阀的分类 闸 阀 楔式 平行式 单闸板 双闸板 旋转式( 暗杆) 升降式( 明杆) 直齿圆 柱齿轮 法兰 连接 焊接 连接 螺纹 连接 锥齿轮 气 动 自动密 封式 单闸板 双闸板 液 动 电 动 手 动 河南理工大学 电气工程与自动化学院 3.2.2 截止阀 截止阀和节流阀都是向下 闭合式阀门，启闭件（阀 瓣）由阀杆带动，沿阀座 轴线作升降运动来启闭阀 门。 截止阀与节流阀的结构基本 相同，只是阀瓣的形状不 同：截止阀的阀瓣为盘形 ，节流阀的阀瓣多为圆锥 流线型，特别适用于节流 ，可以改变通道的截面积 ，用以调节介质的流量与 压力。 1、手轮 2、阀杆螺母 3、阀杆 4、填料压盖 5、T形螺栓 6、填料 7、阀盖 8、垫片 9、阀瓣 10、阀体 河南理工大学 电气工程与自动化学院 介质通过此类阀门时的流 动方向发生了变化，因此 截止阀的流动阻力较高。 流体从阀芯下部引入称为 正装，从阀芯上部引入称 为反装。正装时阀门开启 省力，关闭费力，反装时 ，阀门关闭严密，开启费 力，截止阀一般正装。 河南理工大学 电气工程与自动化学院 截止阀的种类 截止阀 直杆式 斜杆式 直通式 角 式 上螺纹阀杆 下螺纹阀杆 螺纹连接 法兰连接 焊接连接 螺纹连接 法兰连接 法兰连接 下螺纹阀杆 上螺纹阀杆 直通式 河南理工大学 电气工程与自动化学院 3.2.3 止回阀 止回阀是指依靠介 质本身流动而自动 开、闭阀瓣，用来 防止介质倒流的阀 门。包括旋启式止 回阀和升降式止回 阀。 1. 阀盖 2. 摇杆 3. 螺钉 4. 阀瓣 5. 阀体 河南理工大学 电气工程与自动化学院 止回阀的分类 止回阀 升降式 旋启式 单瓣式 双瓣式 立 式 多瓣式 直通式 螺纹连接 法兰连接 蝶 式直通式法兰连接 法兰连接 焊连连接 河南理工大学 电气工程与自动化学院 蝶阀是由阀体、圆盘、阀 杆、和手柄组成。它是采 用圆盘式启闭件，圆盘式 阀瓣固定于阀杆上，阀杆 转动90即可完成启闭作 用。同时在阀瓣开启角度 为2075时，流量与开 启角度成线性关系，有节 流的特性。蝶阀广泛用于 2.0MPa以下的压力和温 度不高于200的各种介 质。 3.2.4 蝶阀 河南理工大学 电气工程与自动化学院 手轮 传动 机构 阀杆 蝶板 阀体 蝶阀的结构 河南理工大学 电气工程与自动化学院 蝶阀的种类 蝶阀 中心对 称板式 润滑式 气 动 电 动 斜板式 偏置 板式 法兰连接 对夹连接 手 动 蜗轮传动 液 动 河南理工大学 电气工程与自动化学院 3.2.5 球阀 球阀是由旋塞阀演变而 来。它具有相同的旋 转90度的动作，不同 的是旋塞体是球体， 有圆形通孔或通道通 过其轴线。当球旋转 90度时，在进、出口 处应全部呈现球面， 从而截断流动。 河南理工大学 电气工程与自动化学院 球阀只需要旋转90度和很小的转动力矩就能关闭 严密。阀体介质阻力很小。球阀最适宜直接做开 闭使用，但也能节流和控制流量。主要特点是结 构紧凑，易于操作和维修，适用于水、溶剂、酸 和天然气等一般工作介质，还适用于工作条件恶 劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷、乙烯、树 脂等。 河南理工大学 电气工程与自动化学院 河南理工大学 电气工程与自动化学院 球阀的种类 球 阀 手 动 气 动 电 动 电 动 气 动 电-液动 气-液动 蜗轮传动 浮动球 固定球直通式 三通式 型三通式 型三通式 直通式螺纹连接 法兰连接 法兰连接 焊接连接 河南理工大学 电气工程与自动化学院 3.2.6 隔膜阀 是用一个弹性的膜片连接在压缩件上，压 缩件由阀杆操作上下移动，当压缩件上 升，膜片就高举，形成通路，当压缩件 下降，膜片就压在阀体上，阀门关闭。 适用于开断、节流。 隔膜阀特别适用于 运送有腐蚀性、有粘性的流体，而且此 阀的操作机构不暴露在运送流体中，故 不会被污染，也不需要填料，阀杆填料 部分也不会泄漏。 河南理工大学 电气工程与自动化学院 堰式隔膜阀直通式隔膜阀 河南理工大学 电气工程与自动化学院 3.2.7 安全阀 安全阀是自动阀门， 它不借助任何外力， 利用介质本身的压力 来排出一定量的流体 ，以防止系统内压力 超过预定的安全值。 当压力恢复到安全值 后，阀门再自行关闭 以阻止介质继续流出 。 河南理工大学 电气工程与自动化学院 安全阀的种类 安全阀 重锤式 脉冲式 弹簧式 杠 杆 重锤式 带散热片 带 扳 手 带控制机构 不封闭 封闭 全启式 微启式 带 扳 手 全启式 微启式 河南理工大学 电气工程与自动化学院 安全阀的结构 弹簧式式安全阀： 1. 保护罩 2. 调整螺杆 3. 阀杆 4. 弹簧 5. 阀盖 6. 导向套 7. 阀瓣 8. 反冲盘 9. 调节环 10.阀体 11.阀座 河南理工大学 电气工程与自动化学院 脉冲式安全阀 其结构有主阀、辅阀。辅阀为口 径很小的直接载荷式安全阀，与 主阀相接。当系统超压时，辅阀 首先开启，排出介质。适用于大 口径、大排量及高压系统。 1. 导阀 2. 主阀 3. 圆顶气室 2. 4. 活塞密封圈 5. 阀座 6. 压力传感嘴 河南理工大学 电气工程与自动化学院 3.2.8 调节阀 调节阀是靠改变阀门阀瓣与阀座间的流通 面积，达到调节压力、流量等参数的目的 。 本节主要介绍调节阀的阀体和阀芯的主要 结构，调节阀的流量特性以及有关阀芯气 蚀、噪音问题，调节阀流量特性，调节阀 选型等。 河南理工大学 电气工程与自动化学院 调节阀的阀体结构 直通单座阀 阀体内只有一个阀座和 密封面，结构简单,密封 效果好，是使用较多的 一种阀体类型。 河南理工大学 电气工程与自动化学院 直通双座阀 阀体内有两个阀座 和密封面，流通能 力大，不平衡力小 ，但泄漏量大，切 断效果差，是使用 较多的一种阀体类 型 河南理工大学 电气工程与自动化学院 套筒阀 阀芯上可开有平衡孔，减小 不平衡力。套筒阀可调比大， 振动小，不平衡力小，互换性 好，可适用于大部分单双座阀 的应用场合，不适用于有颗粒 及较脏污介质，是使用最为广 泛的一种阀体类型 河南理工大学 电气工程与自动化学院 河南理工大学 电气工程与自动化学院 球阀、蝶阀、隔膜阀等都可以作为调节 阀。 河南理工大学 电气工程与自动化学院 气蚀、噪音问题 河南理工大学 电气工程与自动化学院 抗气蚀、噪音的措施 v采用多级阀芯,分级降压，使每级压力高于汽 化压力。 v降低阀上压差，控制介质流速，串联节流孔 板。 v采用抗气蚀的材料延长使用寿命。 v采用消音器。 河南理工大学 电气工程与自动化学院 3.3 执行机构 3.3.1 电动和气动执行机构简介 气动执行机构 阀门气动驱动装置安全、可靠、成本低，使用维 修方便，是阀门驱动机构中的一大分支。在具有 防爆要求的场合应用较多。阀门气动驱动装置采 用气源的工作压较低，结构尺寸不大，阀门气动 驱动装置的总推力也不很大。 河南理工大学 电气工程与自动化学院 电动执行机构 一般由电机、减速箱、手操机构、机械位置指 示机构等部件组成。电动驱动装置具有动力源 广泛，操作迅速、方便等特点， 容易满足各种 控制要求。在阀门驱动装置中，电动装置占主 导地位。 河南理工大学 电气工程与自动化学院 电动执行机构的构造 观察窗 指示器 电容器 接线端子 电机 限位开关力矩开关 加热器 机体 底座 涡轮、蜗杆 手柄 手轮 动力转动轴套 河南理工大学 电气工程与自动化学院 电动执行器框图 河南理工大学 电气工程与自动化学院 电动执行结构输入输出关系 河南理工大学 电气工程与自动化学院 3.3.2 3.3.2 电动执行单元组成及工作原理电动执行单元组成及工作原理 1 1）电动执行单元的组成）电动执行单元的组成 电动执行单元电器框图 河南理工大学 电气工程与自动化学院 2 2）前置放大器与触发器）前置放大器与触发器 前置放大、触发电路 河南理工大学 电气工程与自动化学院 3 3）晶闸管交流开关与两相伺服电动机执行器）晶闸管交流开关与两相伺服电动机执行器 晶闸管交流开关与两相伺服电机执行器 河南理工大学 电气工程与自动化学院 3.4 调节阀流量特性 v直线流量特性 v等百分比流量特性 v快开流量特性 v抛物线流量特性 相对流量特性 ： 河南理工大学 电气工程与自动化学院 直线流量特性 相对流量与相对开度成直线关系，即单位 行程变化引起的流量变化是常数。 等百分比流量特性（对数流量特性） 单位行程变化引起的相对流量变化与该点 的相对流量成正比，即放大系数是变化的 ，但是相对流量的变化是常数。 河南理工大学 电气工程与自动化学院 快开流量特性 相对行程变化引起相对流量