执行器执行器qq概述概述概述概述 qq执行机构执行机构执行机构执行机构 qq调节机构调节机构调节机构调节机构 qq调节阀的流量系数和流量特性调节阀的流量系数和流量特性调节阀的流量系数和流量特性调节阀的流量系数和流量特性 qq阀门定位器阀门定位器阀门定位器阀门定位器 qq执行器的选择计算和安装执行器的选择计算和安装执行器的选择计算和安装执行器的选择计算和安装1 1关键点：关键点：qq气开、气关气开、气关气开、气关气开、气关qq阀（芯）结构及其特点阀（芯）结构及其特点阀（芯）结构及其特点阀（芯）结构及其特点 qq流量系数流量系数流量系数流量系数 KvKvqq可调比可调比可调比可调比R Rqq流量特性流量特性流量特性流量特性 （重点（重点（重点（重点2 2种）种）种）种）qq阀门定位器（了解）阀门定位器（了解）阀门定位器（了解）阀门定位器（了解） qq执行器的简单计算执行器的简单计算执行器的简单计算执行器的简单计算qq安装安装安装安装2 26.1 6.1 概述概述概述概述对执行器的初步认识对执行器的初步认识对执行器的初步认识对执行器的初步认识执行器在自动控制系统中的作用执行器在自动控制系统中的作用执行器在自动控制系统中的作用执行器在自动控制系统中的作用 执行器的构成执行器的构成执行器的构成执行器的构成 执行器的分类执行器的分类执行器的分类执行器的分类 执行器的作用方式执行器的作用方式执行器的作用方式执行器的作用方式 3 3气动薄膜直通单座阀气动薄膜直通双座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天马行空官方博客： ;QQ:13182411894 4执行器在自控系统中的作用执行器在自控系统中的作用执行器在自控系统中的作用执行器在自控系统中的作用执行器是指：阀门调节阀执行器是指：阀门调节阀( (连续的连续的) )、开关阀、开关阀( (过程控制范畴过程控制范畴) ) 电机连续的、开关的电机连续的、开关的( (属于流体机械的范畴，起执行器的作用属于流体机械的范畴，起执行器的作用) )执行器是控制系统必不可少的环节执行器是控制系统必不可少的环节。执行器工作，使用条件恶劣，执行器工作，使用条件恶劣，它也是控制系统最薄弱的环节它也是控制系统最薄弱的环节原因：执行器与介质（操作变量）直接接触原因：执行器与介质（操作变量）直接接触 ( (强强) )腐蚀性、腐蚀性、( (高高) )粘度、粘度、( (易易) )结晶、结晶、 高温、深冷、高压、高差压高温、深冷、高压、高差压 执行器在自控系统中的作用：接收调节器（计算机）输出的控制信号，执行器在自控系统中的作用：接收调节器（计算机）输出的控制信号，使调节阀的开度产生相应变化，从而达到使调节阀的开度产生相应变化，从而达到调节调节操作变量流量操作变量流量的目的。的目的。 执行器通常执行器通常执行器通常执行器通常专指阀门专指阀门专指阀门专指阀门5 5执行器的构成执行器的构成执行器的构成执行器的构成图6-2 气动薄膜调节阀的外形和内部结构1薄膜 2平衡弹簧 3阀杆 4阀芯 5阀体 6阀座PO气动执行机构调节机构1234566 6执行器由执行器由执行器由执行器由执行机构执行机构执行机构执行机构和和和和控制（调节）机构控制（调节）机构控制（调节）机构控制（调节）机构两个部分构成两个部分构成两个部分构成两个部分构成 辅助装置：阀门定位器 和 手动操作机构 执行机构执行机构执行机构执行机构调节机构调节机构调节机构调节机构P POOI IOOF F l lMM 流通截面积流通截面积流通截面积流通截面积操纵变量的流量操纵变量的流量操纵变量的流量操纵变量的流量执行机构执行机构执行机构执行机构根据控制信号产生推力(薄膜、活塞、马达)。 它是执行器的推动装置，它按控制信号的大小产生相应的推力，推动控制机构动作，所以它是将信号的大小转换为阀杆位移的装置 控制机构控制机构控制机构控制机构根据推力产生位移或转角，改变开度。 它是执行器的控制部分，它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 手手手手操操操操机机机机构构构构手轮机构的作用是当控制系统因停电、停气、控制器无输出或执行机构失灵时，利用它可以直接操纵控制阀，以维持生产的正常进行。 7 7气动执行器气动执行器气动执行器气动执行器分类分类按使用的能源形式：按使用的能源形式：按使用的能源形式：按使用的能源形式：电动执行器电动执行器电动执行器电动执行器液动执行器液动执行器液动执行器液动执行器 气动阀气动阀气动阀气动阀电动阀电动阀电动阀电动阀在过程控制领域应用很少在过程控制领域应用很少按阀门的输出：按阀门的输出：按阀门的输出：按阀门的输出：连续式连续式连续式连续式(0(0(0(0100100100100) ) ) )开关式开关式开关式开关式(ON/OFF)(ON/OFF)(ON/OFF)(ON/OFF)调节阀调节阀调节阀调节阀*天马行空官方博客： ;QQ:13182411898 8气动调节阀采用气动执行机构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，信号不适于远传缺点：响应时间大，信号不适于远传 采用电采用电/ /气转换器或电气转换器或电/ /气阀门定位器，使传送信号为电信号，现场操作为气动信号气阀门定位器，使传送信号为电信号，现场操作为气动信号气动调节阀气动调节阀气动调节阀气动调节阀电信号电信号气信号气信号电动调节阀电动调节阀电动调节阀电动调节阀电动调节阀采用电动执行机构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，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且一般只适用于防爆要求不高的场合9 9直通双座调节阀直通双座调节阀直通单座调节阀直通单座调节阀 笼式（套筒）调节阀笼式（套筒）调节阀 角型调节阀角型调节阀 三通调节阀三通调节阀 高压调节阀高压调节阀隔膜调节阀隔膜调节阀波纹管密封调节阀波纹管密封调节阀超高压调节阀超高压调节阀小流量调节阀小流量调节阀低噪音调节阀低噪音调节阀直直行行程程式式调调节节机机构构角角 行行程程式式调调节节机机构构 同一类型的气动同一类型的气动/电动调节阀，分别采用气动执行机构和电动执行机构电动调节阀，分别采用气动执行机构和电动执行机构蝶阀蝶阀凸轮挠曲调节阀凸轮挠曲调节阀V型球阀型球阀O型球阀型球阀 分类分类按使用的调节机构：按使用的调节机构：按使用的调节机构：按使用的调节机构：1010反作用：当输入信号增大时，流过执行器的流量减小 气动调节阀通常称为气关阀 正作用：当输入信号增大时，执行器的开度增大，即流过执行器的流量增大 气动调节阀通常称为气开阀执行器的作用方式执行器的作用方式执行器的作用方式执行器的作用方式从安全生产的角度来确定正反作用从安全生产的角度来确定正反作用H如果，介质是由强腐蚀性的，再生产过程中不允许溢出，调节阀的作用形式？如果后面的环节不允许没有物料，调节阀的作用形式？1111根据控制信号的大小，产生相应的输出力F和位移M(直线位移l或角位移)输出力F用于克服调节机构中流动流体对阀芯产生的作用力或作用力矩，以及摩擦力等其他各种阻力；位移(l或)用于带动调节机构阀芯动作 6.2. 6.2. 执行机构执行机构气动执行机构气动执行机构 电动执行机构电动执行机构 1212气动执行机构主要分为两大类：薄膜式与活塞式薄膜式与活塞式执行机构又可分为：有弹簧和无弹簧两种 6.2.1. 6.2.1. 6.2.1. 6.2.1. 气动执行机构气动执行机构气动执行机构气动执行机构 1313气源 PO气动薄膜式执行机构基本结构和工作原理气动薄膜式执行机构基本结构和工作原理气动薄膜式执行机构基本结构和工作原理气动薄膜式执行机构基本结构和工作原理气源PO气动执行机构的动态特性为一阶滞后环节。其时间常数的大小与薄膜气室大小及引压导管长短粗细有关，一般为数秒到数十秒之间。 1414气动活塞式执行机构基本结构和工作原理气动活塞式执行机构基本结构和工作原理气动活塞式执行机构基本结构和工作原理气动活塞式执行机构基本结构和工作原理基本部件：活塞和气缸活塞在气缸内随活塞两侧压差而移动两侧可以分别输入一个固定信号和一个变动信号，或两侧都输入变动信号。它的输出特性有比例式及两位式两种。两位式是根据输入执行活塞两侧的操作压力的大小，活塞从高压侧推向低压侧，使推杆从一个位置移到另一极端位置比例式是在两位式基础上加有阀门定位器后，使推杆位移与信号压力成比例关系。 P1P21515构成原理构成原理 6.2.2. 6.2.2. 6.2.2. 6.2.2. 电动执行机构电动执行机构电动执行机构电动执行机构RETURN输输入入信信号号伺服放大器伺服放大器伺服电机伺服电机减速器减速器输输出出位置发生器位置发生器供参考供参考供参考供参考1616(1) (1) 伺服电机伺服电机作用作用: :将伺服放大器输出的电功率转换成机械转矩将伺服放大器输出的电功率转换成机械转矩将伺服放大器输出的电功率转换成机械转矩将伺服放大器输出的电功率转换成机械转矩伺服电机实际上是一个二相电容异步电机，由一个用冲槽硅钢片叠成的定子和鼠笼转子组成，定子上均匀分布着两个匝数、线径相同而相隔90电角度的定子绕组W1和W2。 回放回放回放回放供参考供参考供参考供参考1717作用: 将输入信号和反馈信号进行比较， 得到差值信号， 根据差值信号的极性和大小， 控制可控硅交流开关、的导通或截止 可控硅交流开关、用来接通伺服电机的电源伺服电机的状态： 正转 反转 停止不转 (2) (2) 伺服放大器伺服放大器回放回放回放回放供参考供参考供参考供参考1818伺服放大器工作原理示意图伺服放大器工作原理示意图伺服放大器工作原理示意图伺服放大器工作原理示意图放大器的作用是将输入信放大器的作用是将输入信号号Ii和反馈信号和反馈信号If进行比较，进行比较，得到差值信号，并根据的得到差值信号，并根据的极性和大小，控制可控硅极性和大小，控制可控硅交流开关交流开关、的导通或的导通或截止。截止。 在执行机构工作时，可控在执行机构工作时，可控硅交流开关硅交流开关、只能其只能其中一组导通。中一组导通。 1.1.可控硅可控硅导通时：分相电容导通时：分相电容C Cd d 与与W W2 2串接，由于串接，由于C Cd d的作用，的作用，W W1 1和和W W2 2的电流的电流相位总是相差相位总是相差9090, ,其合成向量其合成向量产生定子旋生定子旋转磁磁场, ,定子旋定子旋转磁磁场又在又在转子内子内产生感生感应电流并构成流并构成转子磁子磁场，两个磁，两个磁场相互作用，使相互作用，使转子子顺时针方向旋方向旋转（正（正转）；）；2.2.可控硅可控硅导通时：导通时：使使转子子反反时针方向旋方向旋转（反反转）；）；3.3.可控硅交流开关可控硅交流开关、均截止时，伺服电机停止运转。均截止时，伺服电机停止运转。 回放回放回放回放供参考供参考供参考供参考1919作用:将电动执行机构输出轴的位移线性地转换成反馈信号，反馈到伺服放大器的输入端。位置发送器包括：位移检测元件和转换电路、 差动变压器 塑料薄膜电位器 位移传感器 (3) (3) 位置发送器位置发送器回放回放回放回放供参考供参考供参考供参考2020作用:将伺服电机高转速、小力矩的输出功率转换成执行机构输出轴的低转速、大力矩的输出功率，以推动调节机构。减速器一般由机械齿轮或齿轮与皮带轮构成。(4) (4) 减速器减速器回放回放回放回放供参考供参考供参考供参考2121伺服放大器是一个具有继电特性的非线性环节：无输出输出215V 电动执行机构的特性电动执行机构的特性电动执行机构的特性电动执行机构的特性电动执行机构输出为角行程或者式直行程：为不灵敏区 太大会？ 太小会？ 供参考供参考供参考供参考2222调节机构是执行器的调节部分，在执行机构的输出力和输出位移作用下，调节机构阀芯的运动，改变了阀芯与阀座之间的流通截面积，即改变了调节阀的阻力系数，使被控介质流体的流量发生相应变化。6.3. 6.3. 调节机构调节机构23231执行机构2阀杆3阀芯4阀座5阀体6转轴7阀板 主要构成：阀体、阀座、阀心、和阀杆或转轴调节机构的结构和特点调节机构的结构和特点调节机构的结构和特点调节机构的结构和特点2424单导向结构单导向结构直通单座调节阀：直通单座调节阀：直通单座调节阀：直通单座调节阀：1.阀体内只有一个阀芯和一个阀座。2.结构简单、泄漏量小（甚至可以完全切断）3.允许压差小（双导向结构的允许压差较单导向结构大）。 常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点直通单座调节阀直通单座调节阀直通单座调节阀直通单座调节阀双导向结构双导向结构它适用于要求泄漏量小，工作压差较小的干净介质的场合。在应用中应特别注意其允许压差，防止阀门关不死。 2525直通双座调节阀：直通双座调节阀：直通双座调节阀：直通双座调节阀：1.阀体内有两个阀芯和阀座 。2.因为流体对上、下两阀芯上的作用力可以相互抵消，因此双座阀具有允许压差大3.上、下两阀芯不易同时关闭，因此泄漏量较大的特点。 常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点直通双座调节阀直通双座调节阀直通双座调节阀直通双座调节阀均为双导向结构均为双导向结构它适用于阀两端压差较大，泄漏量要求不高的干净介质场合，不适用于高粘度和含纤维的场合。 2626角形调节阀：角形调节阀：角形调节阀：角形调节阀：1.阀体为直角形2.流路简单、阻力小，适用于高压差、高粘度、含有悬浮物和颗粒状物质的调节。3.角形阀一般使用于底进侧出，此时调节阀稳定性好，4.在高压差场合下，为了延长阀芯使用寿命，也可采用侧进底出。但侧进底出在小开度时易发生振荡。5.角形阀还适用于工艺管道直角形配管的场合。 常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点角形调节阀角形调节阀角形调节阀角形调节阀2727分流三通调节阀分流三通调节阀三通调节阀：三通调节阀：三通调节阀：三通调节阀：1.阀体有三个接管口，适用于三个方向流体的管路控制系统，大多用于热交换器的温度调节、配比调节和旁路调节。2.在使用中应注意流体温差不宜过大，通常小于是150，否则会使三通阀产生较大应力而引起变形，造成连接处泄漏或损坏。3.三通阀有三通合流阀和三通分流阀两种类型。三通合流阀为介质由两个输入口流进混合后由一出口流出；三通分流阀为介质由一入口流进，分为两个出口流出。 常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点三通调节阀三通调节阀三通调节阀三通调节阀合流三通调节阀合流三通调节阀2828蝶阀：蝶阀：蝶阀：蝶阀：1.蝶阀是通过挡板以转轴为中心旋转来控制流体的流量。2.结构紧凑、体积小、成本低，流通能力大3.特别适用于低压差、大口径、大流量的气体形或带有悬浮物流体的场合4.泄漏较大5.蝶阀通常工作转角应小于70，此时流量特性与等百分比特性相似6.多用于开关阀常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点蝶阀蝶阀蝶阀蝶阀蝶阀蝶阀2929套筒阀：套筒阀：套筒阀：套筒阀： 1.套筒阀的结构比较特殊，阀体与一般的直通单座阀相似，但阀内有一个圆柱形套筒，又称笼子，利用套筒导向，阀芯可在套筒中上下移动。2.套筒上开有一定形状的窗口（节流孔），套筒移动时，就改变了节流孔的面积，从而实现流量调节。3.套筒阀分为单密封和双密封两种结构，前者类似于直通单座阀，适用于单座阀的场合；后者类似于直通双座阀，适用于双座阀的场合。4.套筒阀具有稳定性好、拆装维修方便等优点，因而得到广泛应用，但其价格比较贵。常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点套筒阀套筒阀套筒阀套筒阀套筒阀套筒阀3030偏心旋转阀：偏心旋转阀：偏心旋转阀：偏心旋转阀： 1.转轴带动阀芯偏心旋转2.体积小，重量轻，使用可靠，维修方便，通用性强，流体阻力小等优点，适用于粘度较大的场合，在石灰、泥浆等流体中，具有较好的使用性能。常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点偏心旋转阀偏心旋转阀偏心旋转阀偏心旋转阀偏心旋转阀偏心旋转阀3131“ “O O O O” ”形球阀：形球阀：形球阀：形球阀： 1.阀芯为一球体2.阀芯上开有一个直径和管道直径相等的通孔，转轴带动球体旋转，起调节和切断作用。3.该阀结构简单，维修方便，密封可靠，流通能力大4.流量特性为快开特性，一般用于位式控制。 常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点“O O O O” ”形球阀形球阀形球阀形球阀“ “O O” ”形球阀形球阀3232“ “V V V V” ”形球阀：形球阀：形球阀：形球阀： 1.阀芯也为一球体2.但球体上开孔为V V形口，随着球体的旋转，流通截面积不断发生变化，但流通截面的形状始终保持为三角形。3.该阀结构简单，维修方便，关闭性能好，流通能力大，可调比大4.流量特性近似为等百分比特性，适用于纤维、纸浆及含颗粒的介质。 常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点“V V V V” ”形球阀形球阀形球阀形球阀“ “V V” ”形球阀形球阀3333孔板流量计的公式？6.4. 6.4. 流量系数和流量特性流量系数和流量特性 调节阀的流量方程依据的原理：伯努利方程（能量守恒）3434流量系数是反映调节阀口径大小的一个重要参数流量系数是反映调节阀口径大小的一个重要参数 流量系数KV的定义 :在调节阀前后压差为100KPa，流体密度为1g/cm3 （即540的水）的条件下，调节阀全开时，每小时通过阀门的流体量（m3） 6.4.1. 6.4.1. 6.4.1. 6.4.1. 调节阀的流量系数调节阀的流量系数调节阀的流量系数调节阀的流量系数 把上述参数代入流量方程，即可算出实际工况的流经阀门的流量把上述参数代入流量方程，即可算出实际工况的流经阀门的流量 事实上，这里提出流量系数的概念，用意不在流量的计算上，真正目的是事实上，这里提出流量系数的概念，用意不在流量的计算上，真正目的是根据工艺要求如何来选择一台合适的调节阀。根据工艺要求如何来选择一台合适的调节阀。 3535根据工艺要求，即流量Q、前后差压P、介质密度，可以用下式来计算调节阀的流量系数，并以此来作为阀门口径选择的依据之一：注意：上式中各参数的单位 上式只适用于一般的流体（如水或者类似流体） 流体的种类和性质将影响KV的大小，因此对不同的流体必须考虑其对流量系数的影响 流体的流动状态也将影响Kv的大小流量系数的计算流量系数的计算流量系数的计算流量系数的计算 3636可调比可调比R R反映调节阀的调节能力的大小反映调节阀的调节能力的大小 定义定义: :调节阀所能调节的最大流量和最小流量之比调节阀所能调节的最大流量和最小流量之比 调调节节阀阀前前后后压压差差的的变变化化，会会引引起起可可调调比比变变化化，将将可可调调比比分分为为理理想想可可调调比和实际可调比。比和实际可调比。 6.4.3. 6.4.3. 6.4.3. 6.4.3. 调节阀的可调比调节阀的可调比调节阀的可调比调节阀的可调比 3737理想可调比由结构设计决定，通常理想可调比由结构设计决定，通常 R=30 或 50(1) (1) (1) (1) 理想可调比理想可调比理想可调比理想可调比R (P R (P R (P R (P 一定一定一定一定) ) ) ) 3838串联管道时的可调比 设 (2)(2)(2)(2)实际可调比实际可调比实际可调比实际可调比 Rr (P Rr (P Rr (P Rr (P 变化变化变化变化) ) ) ) 3939并联管道时的可调比 R 1 设 供参考供参考供参考供参考4040调节阀流量特性：介质流过调节阀的相对流量与相对位移（即阀的相对开度）之间的关系 调调节节阀阀前前后后压压差差的的变变化化，会会引引起起流流量量变变化化。流流量量特特性性分分为为理想流量特性和实际流量特性理想流量特性和实际流量特性6.4.2. 6.4.2. 6.4.2. 6.4.2. 调节阀的流量特性调节阀的流量特性调节阀的流量特性调节阀的流量特性 最大流量最大流量最大流量最大流量最大位移最大位移最大位移最大位移实际位移实际位移实际位移实际位移实际流量实际流量实际流量实际流量4141调节阀的固有特性，由阀芯的形状所决定调节阀的固有特性，由阀芯的形状所决定。1-1-快开特性快开特性2-2-直线特性直线特性3-3-抛物线特性抛物线特性4-4-等百分比（对数）特性等百分比（对数）特性 理想流量特性理想流量特性理想流量特性理想流量特性 (P (P (P (P 一定一定一定一定) ) ) )4242特点：特点：a.a.放大系数是常数放大系数是常数 调节阀的相对流量与相对位移成直线关系，即单位位移变化所引起的流调节阀的相对流量与相对位移成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是常数量变化是常数 b. Q 流量相对变化值流量相对变化值 (1) (1) (1) (1) 直线流量特性直线流量特性直线流量特性直线流量特性 4343特点：特点：a. a. Q 放大系数放大系数单位相对位移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单位相对位移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b. 流量相对变化值是常数流量相对变化值是常数 (2) (2) (2) (2) 等百分比流量特性（对数流量特性）等百分比流量特性（对数流量特性）等百分比流量特性（对数流量特性）等百分比流量特性（对数流量特性）4444单位相对位移的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方单位相对位移的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方值的平方根成正比关系值的平方根成正比关系 (3) (3) (3) (3) 抛物线流量特性抛物线流量特性抛物线流量特性抛物线流量特性 为了弥了弥补直直线特性在小开度特性在小开度时调节性能差的性能差的缺点，在抛物缺点，在抛物线特性基特性基础上派生出一种修正上派生出一种修正抛物抛物线特性，它在相特性，它在相对位移位移30%30%及相及相对流量流量变20%20%这段区段区间内内为抛物抛物线关系，而在此以上的关系，而在此以上的范范围是是线性关系。性关系。 4545在开度在开度较小小时就有就有较大的流量，随着开度的增大，流量很快就达大的流量，随着开度的增大，流量很快就达到最大；此后再增加开度，流量到最大；此后再增加开度，流量变化很小化很小 有效位移一般为阀座直径的有效位移一般为阀座直径的1/41/4 适用于迅速启闭的位式控制或程序适用于迅速启闭的位式控制或程序控制系统控制系统 (4) (4) (4) (4) 快开流量特性快开流量特性快开流量特性快开流量特性 上述上述4 4种流量特性中：直线和等百种流量特性中：直线和等百分比最常用。分比最常用。4646(1)(1)串联管道时串联管道时* * 流量特性发生畸变流量特性发生畸变 直线特性直线特性快开特性快开特性 等百分比特性等百分比特性直线特性直线特性 * * 可可调比减小比减小 工作流量特性工作流量特性工作流量特性工作流量特性 (P (P (P (P 变化变化变化变化) ) ) )4747(2)(2)并联管道时的工作流量特性并联管道时的工作流量特性 通常一般通常一般X X 值不能低于值不能低于0.80.8，即即旁旁路路流流量量只只能能为为总总流流量量的的百百分分数数之之十十几。几。 可可调比将大大下降比将大大下降供参考供参考供参考供参考4848执执行行器器的的选选用用是是否否得得当当，将将直直接接影影响响控控制制系系统统的的控控制制质质量量、安安全性和可靠性全性和可靠性 执行器的选择，主要是从以下三方面考虑：执行器的选择，主要是从以下三方面考虑：1.1.调节阀的结构形式；调节阀的结构形式；2.2.调节阀的流量特性；调节阀的流量特性；3.3.调节阀的口径。调节阀的口径。6.6. 6.6. 6.6. 6.6. 执行器的选择计算执行器的选择计算执行器的选择计算执行器的选择计算4949 执行机构的选择执行机构的选择 6.6.1. 6.6.1. 6.6.1. 6.6.1. 执行器结构形式的选择执行器结构形式的选择执行器结构形式的选择执行器结构形式的选择 比较项目气动薄膜执行机构电动执行机构可靠性高（简单、可靠）较低驱动能源需另设气源简单方便价格低高输出力大小刚度小大防爆好差工作环境大（4080）小（1055）5050可以根据实际使用要求，综合考虑确定选择执行机构时，还必须考虑执行机构的输出力（力矩）应大于它所受到的负荷力（力矩） 负荷力（力矩）包括流体对阀芯产生的作用力（不平衡力）或作用力矩（不平衡力矩）阀杆的摩擦力、重量以及压缩弹簧的预紧力 对于气动薄膜执行机构:工作压差小于最大允许压差但当所用调节阀的口径较大或压差较高时，执行机构要求有更大的输出力，此时可考虑用活活塞塞式式执执行行机机构构，也可选用薄膜薄膜执执行机构行机构再配上阀门阀门定位器定位器。 (1)(1)(1)(1)执行机构的选择执行机构的选择执行机构的选择执行机构的选择 5151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。 确定整个调节阀的作用方式确定整个调节阀的作用方式确定整个调节阀的作用方式确定整个调节阀的作用方式 5252主要依据是：（1） 流体性质 如流体种类、粘度、腐蚀性、是否含悬浮颗粒（2） 工艺条件 如温度、压力、流量、压差、泄漏量（3） 过程控制要求 控制系统精度、可调比、噪音 根据以上各点进行综合考虑，并参照各种调节机构的特点及其适用场合，同时兼顾经济性，来选择满足工艺要求的调节机构。(2) (2) (2) (2) 调节机构的选择调节机构的选择调节机构的选择调节机构的选择 5353实际上是指如何选择直线特性和等百分比特性实际上是指如何选择直线特性和等百分比特性 经验准则经验准则 :适适当当地地选选择择调调节节阀阀的的特特性性，以以阀阀的的放放大大系系数数的的变变化化来来补补偿偿控控制制对对象象放放大系数的变化，使控制系统总的放大系数保持不变或近似不变大系数的变化，使控制系统总的放大系数保持不变或近似不变（1 1）考虑系统的控制品质）考虑系统的控制品质6.6.2. 6.6.2. 6.6.2. 6.6.2. 执行器流量特性的选择执行器流量特性的选择执行器流量特性的选择执行器流量特性的选择 5454调调节节阀阀在在串串联联管管道道时时的的工工作作流流量量特特性性与与S S值值的的大大小小有有关关，即即与与工工艺艺配配管管情情况有关。因此，在选择其特性时，还必须考虑工艺配管情况。况有关。因此，在选择其特性时，还必须考虑工艺配管情况。（2 2）考虑工艺管道情况）考虑工艺管道情况1.1.根据系统的特点选择所需要的工作流量特性根据系统的特点选择所需要的工作流量特性2.2.考虑工艺配管情况确定相应的理想流量特性考虑工艺配管情况确定相应的理想流量特性P182 P182 表表5-55-5具体做法具体做法: :5555直直线线特特性性调调节节阀阀在在小小开开度度时时流流量量相相对对变变化化值值大大，控控制制过过于于灵灵敏敏，易易引引起起振振荡荡，且且阀阀芯芯、阀阀座座也也易易受受到到破破坏坏，因因此此在在S S值值小小、负负荷荷变变化化大大的的场场合合，不不宜宜采采用用。等等百百分分比比特特性性调调节节阀阀的的放放大大系系数数随随调调节节阀阀行行程程增增加加而而增增大大，流流量量相相对对变变化化值值是是恒恒定定不不变变的，因此它对负荷变化有较强的适应性。的，因此它对负荷变化有较强的适应性。 （3 3）考虑负荷变化情况）考虑负荷变化情况结论：结论：结论：结论：常用的调节阀流量特性为常用的调节阀流量特性为常用的调节阀流量特性为常用的调节阀流量特性为“ “线性线性线性线性” ”和和和和“ “等百分比等百分比等百分比等百分比” ” 在在在在设设设设计计计计过过过过程程程程中中中中，当当当当流流流流量量量量特特特特性性性性难难难难以以以以确确确确定定定定时时时时，优优优优先先先先选选选选用用用用“ “等等等等百百百百分分分分比比比比” ”特性，它的适应性更强。特性，它的适应性更强。特性，它的适应性更强。特性，它的适应性更强。5656首先必须要合理确定调节阀流量和压差的数据。首先必须要合理确定调节阀流量和压差的数据。通常把代入计算公式中的流量和压差分别称为计算流量和计算压差。通常把代入计算公式中的流量和压差分别称为计算流量和计算压差。而在根据计算所得到的流量系数选择调节阀口径之后，还应对所选调节阀开度和可调节比进行验算，以保证所选调节阀的口径能满足控制要求。 依据流量系数依据流量系数6.6.3.6.6.3.6.6.3.6.6.3.调节阀的口径选择调节阀的口径选择调节阀的口径选择调节阀的口径选择 说穿了，就是根说穿了，就是根据工艺参数计算据工艺参数计算出出K K，然后根据，然后根据K K来选取一个来选取一个K Kv v值值差不多的调节阀。差不多的调节阀。5757 最最大大计算算流流量量是是指指通通过调节阀的的最最大大流流量量，其其值应根根据据工工艺设备的的生生产能能力力、对象象负荷荷的的变化化、操操作作条条件件变化化以以及及系系统的的控控制制质量量等等因因素素综合考合考虑，合理确定，合理确定。 避免两种倾向：过多考虑余量避免两种倾向：过多考虑余量 只考虑眼前生产只考虑眼前生产 选择调节阀口径的步骤选择调节阀口径的步骤（1 1）确定计算流量确定计算流量5858计算算压差差是是指指最最大大流流量量时调节阀上上的的压差差，即即调节阀全开全开时的的压差差（2 2）确定计算压差确定计算压差确定确定计算算压差差时必必须兼兼顾调节性能和性能和动力消力消耗两方面，即耗两方面，即应合理合理选定选定S S值值。59592) 2) 在最大流量的条件下，分别计算系统内调节阀之外的各项局部在最大流量的条件下，分别计算系统内调节阀之外的各项局部阻力所引起的压力损失，再求出它们的总和阻力所引起的压力损失，再求出它们的总和P PF F 。 3) 3) 选取选取S值值 S值一般希望不小于一般希望不小于0.30.3，常，常选 4) 4) 求取调节阀计算压差求取调节阀计算压差P PV V 计算压差确定步骤如下：计算压差确定步骤如下： 1) 1) 选择调节阀前后最近的压力基本稳定的两选择调节阀前后最近的压力基本稳定的两个设备作为系统的计算范围。个设备作为系统的计算范围。 6060根根据据已已求求得得的的Kmax，在在所所选选用用的的产产品品 型型式式的的标标准准系系列列中中，选选取大于取大于Kmax并与其最接近的那一挡并与其最接近的那一挡Kv 值值 （P.169,表表6-3)根根据据已已决决定定的的计计算算流流量量和和计计算算压压差差，求求得得最最大大流流量量时时的的流流量量系数系数Kmax （3 3）计算流量系数计算流量系数Kmax（4 4）选取流量系数）选取流量系数KV6161最大计算流量时的开度不大于最大计算流量时的开度不大于90%90%最小计算流量时的开度不小于最小计算流量时的开度不小于10%10% 直线特性调节阀直线特性调节阀 等百分比特性的调节阀等百分比特性的调节阀 （5 5 5 5）验算调节阀开度）验算调节阀开度）验算调节阀开度）验算调节阀开度6262（6 6）验算调节阀实际可调比）验算调节阀实际可调比须满足根据值决定调节阀的公称直径根据值决定调节阀的公称直径DgDg和阀座直径和阀座直径dgdg（7 7）确定调节阀口径）确定调节阀口径（P.169表表6-3)63636.5 6.5 6.5 6.5 电气转换器电气转换器电气转换器电气转换器/ / / /阀门定位器阀门定位器阀门定位器阀门定位器电气转换器电气转换器电气转换器电气转换器电气阀门定位器电气阀门定位器电气阀门定位器电气阀门定位器压缩空气过滤器压缩空气过滤器压缩空气过滤器压缩空气过滤器6464阀门定位器阀门定位器阀门定位器阀门定位器将控制信号（I0或PO），成比例地转换成气压信号输出至执行机构，使阀杆产生位移可见，阀门定位器与气动执行机构构成一个负反馈系统（可见，阀门定位器与气动执行机构构成一个负反馈系统（可见，阀门定位器与气动执行机构构成一个负反馈系统（可见，阀门定位器与气动执行机构构成一个负反馈系统（各参数的名称各参数的名称各参数的名称各参数的名称? ? ? ?如被控变量等如被控变量等如被控变量等如被控变量等) ) ) )阀杆位移量通过机械机构反馈到阀门定位器，当位移反馈信号与输入的控制信号相平衡时，阀杆停止动作，调节阀的开度与控制信号相对应。阀门定位器可以采用更高的气源压力，从而可增大执行机构的输出力阀门定位器可以采用更高的气源压力，从而可增大执行机构的输出力阀门定位器可以采用更高的气源压力，从而可增大执行机构的输出力阀门定位器可以采用更高的气源压力，从而可增大执行机构的输出力在什么情况下需要使用阀门定位器？在什么情况下需要使用阀门定位器？在什么情况下需要使用阀门定位器？在什么情况下需要使用阀门定位器？ 答：大口径阀门，或者要求由较大输出力的阀门等（小口径阀门一般较少使用）答：大口径阀门，或者要求由较大输出力的阀门等（小口径阀门一般较少使用）答：大口径阀门，或者要求由较大输出力的阀门等（小口径阀门一般较少使用）答：大口径阀门，或者要求由较大输出力的阀门等（小口径阀门一般较少使用）阀门定位器与执行机构安装在一起，因而可减少调节信号的传输滞后。此外，阀门定位阀门定位器与执行机构安装在一起，因而可减少调节信号的传输滞后。此外，阀门定位阀门定位器与执行机构安装在一起，因而可减少调节信号的传输滞后。此外，阀门定位阀门定位器与执行机构安装在一起，因而可减少调节信号的传输滞后。此外，阀门定位器还可以接受不同范围的输入信号，因此采用阀门定位器还可实现分程控制。器还可以接受不同范围的输入信号，因此采用阀门定位器还可实现分程控制。器还可以接受不同范围的输入信号，因此采用阀门定位器还可实现分程控制。器还可以接受不同范围的输入信号，因此采用阀门定位器还可实现分程控制。 问题：问题：问题：问题： 很明显，阀门定位器是与气动调节阀配套使用的，那么，电动很明显，阀门定位器是与气动调节阀配套使用的，那么，电动很明显，阀门定位器是与气动调节阀配套使用的，那么，电动很明显，阀门定位器是与气动调节阀配套使用的，那么，电动调节阀是否有类似与阀门定位器的辅助单元？调节阀是否有类似与阀门定位器的辅助单元？调节阀是否有类似与阀门定位器的辅助单元？调节阀是否有类似与阀门定位器的辅助单元？6565按结构形式，阀门定位器可以分为按结构形式，阀门定位器可以分为: :电电电电/ / / /气阀门定位器气阀门定位器气阀门定位器气阀门定位器气动阀门定位器气动阀门定位器气动阀门定位器气动阀门定位器智能式阀门定位器。智能式阀门定位器。智能式阀门定位器。智能式阀门定位器。 6666电气电气电气电气阀门定位器阀门定位器阀门定位器阀门定位器电气阀门定位器作用： 1.将420mA或010mA转换为气信号，用以控制气动调节阀 2.它还能够起到阀门定位的作用 当输入当输入IO 对主杠杆对主杠杆2产生向左的力产生向左的力F1 主杠杆绕支点反时针偏转主杠杆绕支点反时针偏转 挡板挡板13靠近喷嘴靠近喷嘴15 Pa 使阀杆向下移动使阀杆向下移动并带动反馈杆并带动反馈杆9绕支点绕支点4偏转偏转凸轮凸轮5也跟着逆时针偏转也跟着逆时针偏转从而使反馈弹簧从而使反馈弹簧11拉伸拉伸 最终使阀门定位器达到平衡状态。此时，最终使阀门定位器达到平衡状态。此时，一定的信号压力就对应于一定的阀杆位移，一定的信号压力就对应于一定的阀杆位移，即对应于一定的阀门开度。即对应于一定的阀门开度。 Pa6767特性特性特性特性KiIoFiliMiK1PaK2LKfFflfMf6868KiIoFiliMiK1PaK2LKfFflfMf阀杆位移和输入信号之间的关系取决于转换系数阀杆位移和输入信号之间的关系取决于转换系数K Ki i、力臂长度、力臂长度l li i以及反馈以及反馈部分的反馈系数部分的反馈系数K Kf f，而与执行机构的时间常数和放大系数，即执行机构的，而与执行机构的时间常数和放大系数，即执行机构的膜片有效面积和弹簧刚度无关，因此阀门定位器能消除执行机构膜片有效膜片有效面积和弹簧刚度无关，因此阀门定位器能消除执行机构膜片有效面积和弹簧刚度变化的影响，提高执行机构的线性度，实现准确定位。面积和弹簧刚度变化的影响，提高执行机构的线性度，实现准确定位。 6969气动阀门定位器气动阀门定位器气动阀门定位器气动阀门定位器原理与前者完全相同气动力矩平衡式阀门定位器要将正作用改装成反作用，只要把波纹管的位置从主杠杆的右侧调到左侧即可。 7070智能式阀门定位器智能式阀门定位器智能式阀门定位器智能式阀门定位器原理和前面两种阀门定位器很相似 7171智能式阀门定位器智能式阀门定位器智能式阀门定位器智能式阀门定位器以CPU为核心，具有许多模拟式阀门定位器无法比拟的优点：(1) 定位精度和可靠性高 智能式阀门定位器机械可动部件少，输入信号、反馈信号的比较是数字比较，不易受环境影响，工作稳定性好，不存在机械误差造成的死区影响，因此具有更高的精度和可靠性。(2) 流量特性修改方便 智能式阀门定位器一般都包含有常用的直线、等百分比和快开特性功能模块，可以通过按钮或上位机、手持式数据设定器直接设定。(3) 零点、量程调整简单 零点调整与量程调整互不影响，因此调整过程简单快捷。许多品种的智能式阀门定位器不但可以自动进行零点与量程的调整，而且能自动识别所配装的执行机构规格，如气室容积、作用型式等，自动进行调整，从而使调节阀处于最佳工作状态的。(4) 具有诊断和监测功能 除一般的自诊断功能之外，智能式阀门定位器能输出与调节阀实际动作相对应的反馈信号，可用于远距离监控调节阀的工作状态。接受数字信号的智能式阀门定位器，具有双向的通讯能力，可以就地或远距离地利用上位机或手持式操作器进行阀门定位器的组态、调试、诊断。 7272