1、5.1概述5.2執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)5.3調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)5.4執(zhí)行器的的選擇第五章執(zhí)行器1.作用：接受來自自控制器器的控制制信號，改變操操縱變量量流量，使測量量值保持持在給定定值或一一定范圍圍內(nèi)相當(dāng)于人人工控制制中執(zhí)行行大腦命命令的手手的作用用。5.1概述2.重要性直接與介介質(zhì)接觸觸，是薄薄弱環(huán)節(jié)節(jié)，和調(diào)調(diào)節(jié)質(zhì)量量密切相相關(guān)。工工作在高高溫、高高壓、腐腐蝕、振振動等惡惡劣環(huán)境境中，需需要有足足夠的功功率以影影響生產(chǎn)產(chǎn)過程。3.種類根據(jù)控制制參數(shù)不不同,分為：調(diào)節(jié)閥Control Valve（最常見見）:通過改變阻力力元件的的阻力來來改變流體體流量風(fēng)門Damper：通過改變變擋板角角度改變變氣體流流量步進電機

2、機Step Motor：將電脈沖沖轉(zhuǎn)化為為角位移移的執(zhí)行行機構(gòu)變頻調(diào)速速器Variable-frequencegovernor：控制動動力源的的轉(zhuǎn)速來來改變流流量5.1概述4.結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)功功能上分分：執(zhí)行結(jié)構(gòu)構(gòu)（ValveActuator）：是執(zhí)行器器的推動動裝置，按控制制器送來來的操縱縱信號產(chǎn)產(chǎn)生相應(yīng)應(yīng)的直線行程程或轉(zhuǎn)角行程程調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)（ValveBody）：是執(zhí)行器器的調(diào)節(jié)節(jié)部分，在執(zhí)行行機構(gòu)推推理作用用下，調(diào)調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)產(chǎn)生一一定的位位移或轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角，改改變管道道阻力，實現(xiàn)對對流量的的控制5.1概述5.1概述5.2執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)5.2.1分類5.2.2氣動薄膜膜執(zhí)行機機構(gòu)5.2.3電動執(zhí)行行機構(gòu)5

3、.3調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)5.4執(zhí)行器的的選擇第五章執(zhí)行器1.按其能源源形勢可可分為：（1）氣動（pneumatic）以壓縮空空氣(0.14MPa)為能源。輸入信信號范圍圍:0.020.1MPa特點：結(jié)構(gòu)簡單單、動作作可靠、平穩(wěn)、輸出推推動力大大、維修修方便、防火防防爆，價價格便宜宜。得到到廣泛應(yīng)應(yīng)用。利用電/氣轉(zhuǎn)換器器(I/PConvertor)420mA20100KPa（315PSI）或閥門定位位器(Valvepositioner)與電動儀儀表配用用（2）電動（electricmotor）靠伺服機機構(gòu)帶動動，接受受電信號號，易于于電動儀儀表配用用，功率率大，易易燃易爆爆場合需需防爆（3）液動（hydr

4、aulic）以液壓為為能源、功率大、準(zhǔn)確到到位；結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜、維護護要求高高，只能能在某些些特殊場場合。如：煉廠廠催化裂裂化裝置置中催化化劑的流流量控制制（待生生滑閥、再生滑滑閥）（4）自力式（self-operated）利用被調(diào)調(diào)介質(zhì)能能量來動動作的。5.2.1分類2.按結(jié)構(gòu)分分：薄膜式(flexiblediaphragm)常用，可可與各種種形式的的直行程程閥配用用。結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單、價格便便宜、動動作可靠靠、維修修方便。輸出作作用力小小活塞式(piston)氣缸活塞塞機構(gòu)，輸出力力大、行行程長（400mm）。兩位位式，主主要用作作大口徑徑、高靜靜壓、高高壓差的的直行程程閥和蝶蝶閥的推推動裝置置，

5、是一一種強力力的氣動動執(zhí)行機機構(gòu)。長行程式式行程長、轉(zhuǎn)矩大大，多與與大轉(zhuǎn)矩矩的蝶閥閥、閘閥閥、風(fēng)門門等角行行程閥配配用。5.2.1分類5.2.2氣動薄膜膜執(zhí)行機機構(gòu)1.結(jié)構(gòu)上膜蓋、波紋膜膜片、下下膜蓋、支架、推桿、壓縮彈簧簧、彈簧簧支座、調(diào)節(jié)件件、螺母母、行程程標(biāo)尺波紋膜片片關(guān)鍵部件件波紋狀以以保持有有效面積積基本保保持不變變，提高高執(zhí)行機機構(gòu)的線線性度膜片有效效面積有有200，280，400，630，1000和1600cm2有效面積積越大，執(zhí)行機機構(gòu)的推推動力越越大5.2.2氣動薄膜膜執(zhí)行機機構(gòu)1.結(jié)構(gòu)壓縮彈簧簧剛度全行行程范圍圍內(nèi)保持持不變，以提高高執(zhí)行結(jié)結(jié)構(gòu)的線線性度調(diào)節(jié)件調(diào)整彈簧簧支座

6、的的位置，從而調(diào)調(diào)整壓縮縮彈簧的的預(yù)緊量量，改變變信號的的起始值值行程標(biāo)尺尺指示執(zhí)行行機構(gòu)的的推桿位位移行程規(guī)格格：10，16，25，40，60和100mm六種壓縮彈簧彈簧支座推桿2.作用：控制信號號（20100KPa）作用在在由上膜膜蓋與波波紋膜片片組成的的氣室中中，在波波紋膜片片中上產(chǎn)產(chǎn)生向下下的推力力，克服服壓縮彈彈簧的彈彈力使其其產(chǎn)生向向下的行行程。推推桿行程程傳遞給給調(diào)節(jié)機機構(gòu)。3.工作原理理：膜片受力力分析：F信信號壓力力在膜片片上產(chǎn)生生的推力力：Po薄膜氣氣室內(nèi)的的信號壓壓力Ad薄膜的的有效面面積F0無信號時時彈簧的的預(yù)緊力力F彈彈簧受壓壓后在膜膜片上產(chǎn)產(chǎn)生的反反作用力力推桿位位

7、移；Cs彈簧剛剛度PF信F0F彈5.2.2氣動薄膜膜執(zhí)行機機構(gòu)PF信F0F彈3.工作原理理：膜片受力力分析：根據(jù)力平平衡關(guān)系系：可得：結(jié)論：無負載時時，線性性；有負負載時無無法達到到預(yù)定行行程5.2.2氣動薄膜膜執(zhí)行機機構(gòu)4.正反作用用：正作用（Direct-Acting）信號由薄薄膜氣室室上方通通入信號：20100KPa推桿：0全行程程反作用（Reverse-Acting）信號由薄薄膜氣室室下方通通入信號：20100KPa推桿：全全行程05.2.2氣動薄膜膜執(zhí)行機機構(gòu)POPO5.2.3電動執(zhí)行行機構(gòu)接收420mA操縱信號號，通過過控制電電動機的的正、反反轉(zhuǎn)產(chǎn)生生推桿的的直行程或角行程直行程電

8、動執(zhí)行機構(gòu)角行程電動執(zhí)行機構(gòu)5.1概述5.2執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)5.3調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)5.3.1結(jié)構(gòu)5.3.2種類5.3.3調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)的性能能指標(biāo)5.3.4調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)的工作作性能指指標(biāo)5.4執(zhí)行器的的選擇第五章執(zhí)行器165.3.1結(jié)構(gòu)主要部件件：閥桿桿、壓板板、填料料、上閥閥蓋、閥閥體、閥閥芯、閥閥座、下下閥蓋上閥蓋(Bonnet)導(dǎo)向、密密封填料(Packing)防止流體體沿閥桿桿向上泄泄露針對不同同流體分分為：普通型散熱型（高溫）長頸型（深冷）波紋管密密封型（有毒氣氣體）5.3.2種類按閥芯動動作不同同分為：直行程程和角行行程直行程（Sliding-stem）：閥桿帶動動閥芯沿沿直線運運動直通單座座閥、直

9、直通雙座座閥、角角型閥、套筒閥閥、隔膜膜閥、三三通閥等等角行程兩兩大類：閥芯按轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角運動動蝶閥、球球閥、偏偏心旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)閥等閘閥(Gate valve)隔膜閥閥（Diaphram valve)蝶閥（Butterfly Valve）球閥（Ball Valve）1.直通單座座閥(Singleported globe valve)直通：出出入口在在同一條條直線上上（相對對角型和和三通調(diào)調(diào)節(jié)閥）結(jié)構(gòu)：閥閥體內(nèi)只有一組組閥芯和和閥座，流通能力力小特點：易關(guān)閉，泄漏量（閥芯壓緊緊閥座后后仍能流流過的流流量）很小，不平衡衡力大（流體對對閥芯產(chǎn)產(chǎn)生的軸軸向力，即對執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)的反作作用）。適用：低壓差差，小口口徑

10、場合合單座閥5.3.2種類18全關(guān)（full closed）半開（half open）全開（half open）1.直行程式式（1）直通單單座閥閥芯安裝裝閥芯正裝裝：閥芯芯向下移移動時，閥芯與與閥座間間的流通通面積減減少；閥芯反裝裝：閥芯芯向下移移動時，閥芯與與閥座間間的流通通面積增增大。5.3.2種類注：管道道口徑小小于25mm時閥芯只只能正裝裝不能反反裝2.直通雙座座閥Double-ported globe valve結(jié)構(gòu)：體內(nèi)只有兩套套閥芯和和閥座，流通能力力比同口口徑的單單座閥大特點：不平衡力力小流體從兩兩個環(huán)形形間隙流流過，對對上、下下兩個閥閥芯所產(chǎn)產(chǎn)生的軸軸向力可可以部分分抵消泄漏

11、量較較大兩個個閥芯不不易同時時關(guān)閉適用：壓差大大，對泄泄露量要要求不嚴(yán)嚴(yán)格的場場合。5.3.2種類不適用于于高溫、低溫場場合（因因材料熱熱膨脹不不同引起起較嚴(yán)重重的泄露露）3.角形調(diào)節(jié)節(jié)閥anglevalve結(jié)構(gòu)：除閥體為直直角形外，其它它和直通通單座相相似特點：流道簡單單，不易易堵塞，流通能能力同直直通雙座座閥，閥閥芯只能能正裝適用：高粘度、高壓、含顆粒粒的場合合，或要要求直角角配角的的地方5.3.2種類注：一般般使用于于底進側(cè)側(cè)出，此此時穩(wěn)定定性較好好；在高壓差差場合，可采用用側(cè)進底底出，減減輕流體體對閥芯芯的損傷傷4.三通閥（three-wayglobevalve）結(jié)構(gòu)：由由三個個出入口

12、口與管道道相連，可分為為合流和和分流兩兩種適用：換換熱器器溫度控控制、簡簡單的配配比調(diào)節(jié)節(jié)5.3.2種類合流(mixing)分流(diverting)注：合流流閥冷熱熱流溫差差不宜超超過150C235.蝶閥(翻板閥butterflyvalve)特點：流通能力力大（為為同口徑徑雙座閥閥的1.52倍）；阻力損損失??；具有自潔能力力；泄漏量大適用：廣泛適用用于含有懸浮浮顆粒、渾濁流流體；尤其大口徑、大流量量、低壓差的場合，用于調(diào)調(diào)節(jié)液體體、氣體體和蒸汽汽的流量量5.3.2分類調(diào)節(jié)閥流通面積積可變的的節(jié)流元元件對不可壓壓縮流體體A調(diào)節(jié)閥接接管面積積；P調(diào)節(jié)閥前前后差壓壓；調(diào)節(jié)閥阻阻力系數(shù)數(shù)；流體密度度

13、。1.流量系數(shù)數(shù)C調(diào)節(jié)閥容容量的大大小定義：在給定開開度下，閥前、后的差差壓為100kPa， 流體體密度為為1000kg/m3時，每小小時通過過閥門的的流體體體積m3，稱為調(diào)調(diào)節(jié)閥在在該開度度下的流流量系數(shù)數(shù)。額定流量量系數(shù)開度100%（全開）下的流流量系數(shù)數(shù)，反應(yīng)應(yīng)了閥的流通通能力。5.3.4調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)的性能能指標(biāo)2.可調(diào)比R反映調(diào)節(jié)節(jié)閥的可調(diào)節(jié)能能力定義：調(diào)調(diào)節(jié)閥所所能控制制的最大大流量Qmax與最小流流量Qmin之比注：Qmin是調(diào)節(jié)閥閥所能穩(wěn)穩(wěn)定有效效控制的的最小流流量，與與完全關(guān)關(guān)閉的泄泄漏量不不同，一般為Qmax的24泄漏量是是指在一一定的上上、下游游壓差且且執(zhí)行機機構(gòu)使閥閥完全關(guān)

14、關(guān)閉(輸入信號號為105Kpa)。僅為Qmax的0.10.01分為理想可調(diào)調(diào)比和實際可調(diào)調(diào)比（1）理理想可調(diào)調(diào)比閥前后壓壓差不變變時的可可調(diào)比一般國內(nèi)內(nèi)調(diào)節(jié)閥閥R=30，國外R=30505.3.4調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)的性能能指標(biāo)26（0S1）管道和閥閥的阻力配置置情況（2）實際可可調(diào)比Rr實際串并并聯(lián)管道道閥前后壓壓差變化化串聯(lián)管道道一般取S=0.30.7進行配管管設(shè)計5.3.4調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)的性能能指標(biāo)RrS301Rr與S的關(guān)系曲曲線27（0X1）旁通閥對流量的的影響（2）實際可可調(diào)比Rr實際串并并聯(lián)管道道閥前后壓壓差變化化并聯(lián)管道道旁路流量量XRr5.3.4調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)的性能能指標(biāo)RrQ2并聯(lián)管道道實際可

15、可調(diào)比曲曲線注：實際際使用時時應(yīng)盡量量避免打打開旁通通閥28例:已知Qmax=100m3/h，R=30。流體密度度為1g/cm3閥全關(guān)到到全開時時，由于于串聯(lián)管管道的影影響，若若不考慮慮閥的泄泄漏量的的影響，閥兩端端的壓差差從100kPa降到60KPa。計算S。并分析析串聯(lián)對對可調(diào)比比的影響響解:S=60/100=0.6Qmin=Qmax/R=100/30=3.33m3/hR=Qmax/Qmin=23.265.3.3調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)的性能能指標(biāo)（2）實際可可調(diào)比Rr主要有四四種：1.快開2.直線3.拋物線4.等百分比比（對數(shù)）5.3.3調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)的性能能指標(biāo)3.流量特性性(1)定義：表表示調(diào)節(jié)節(jié)閥相

16、對對行行程程與流過過的相對對流量之之間的關(guān)關(guān)系Q/Q100相對流量量l/L相對開度度固有特性性，由閥閥芯的形形狀決定定(2)理想流量量特性：閥前后流流量不變變時的流流量特性性。直線:等比分比比：特點：小小開度過過于靈敏敏，特點：任任何開度度下相對對靈敏度度相同大開度過過于遲鈍鈍有利于系系統(tǒng)穩(wěn)定定，使用用最廣拋物線：快開：特點：介介于直線線與等百百分比之之間（如如三通閥閥）特點：適適用于迅迅速啟閉閉的主要為彌彌補直線線特性在在小開度度時性能能差設(shè)計計位式或程程序控制制5.3.3調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)的性能能指標(biāo)31例:已知Qmax=100m3/h，R=30。試計算在在理想情情況下l/L=0.1,0.2, 0

17、.8,0.9時的流量量Q，并比較較直線和等百分比比流量特性性的控制制閥在小小開度與與大開度度時流量量變化的的情況.解: 1.直線Q0.1=13m3/hQ0.2=22.67m3/hQ0.8=80.57m3/hQ0.9=90.33m3/h0.10.2Q相對變化化量75.4%；0.80.912%（小開度時時：控制制強，振振蕩大開開度，控控制弱，不及時時）2.等百分比比Q0.1=5.68m3/hQ0.2=6.58m3/hQ0.8=50.65mQ0.9=71.17m3/h0.10.2Q相對變化化量40%；0.80.940%（小開度度時：變變化小,平緩大開開度，變變化大，靈敏使使用最廣廣!）5.3.3調(diào)節(jié)

18、機構(gòu)構(gòu)的性能能指標(biāo)（2）理想流流量特性性:（3）工作流流量特性性串聯(lián)管道道調(diào)節(jié)閥開開度閥前、后壓差差流量特性性發(fā)生畸畸變當(dāng)S1時，S愈小畸變變愈嚴(yán)重重。與旁路閥閥并聯(lián)和和X值有關(guān)S=0.1S=0.5S=1直線S=0.1S=0.5S=1等百分比5.3.4調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)的性能能指標(biāo)33結(jié)論：（1）串、并聯(lián)聯(lián)管道均會使理想流量量特性發(fā)生畸變；畸變程度度取決于于S和X值。（2）串、并聯(lián)聯(lián)管道均會使調(diào)調(diào)節(jié)閥可調(diào)比下降。為保證控制質(zhì)量量，盡可能不使用旁路閥或串聯(lián)截止止閥調(diào)節(jié)流量量 5.3.3調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)的性能能指標(biāo)5.1概述5.2執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)5.3調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)5.4執(zhí)行器的的選擇5.5.1執(zhí)行器氣氣開、氣氣關(guān)特性性

19、的選擇擇5.5.2執(zhí)行結(jié)構(gòu)構(gòu)的選擇擇5.5.3調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)的選擇擇第五章執(zhí)行器執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)正作用正裝氣（風(fēng)）關(guān)正作用反裝氣（風(fēng)）開反作用反裝氣（風(fēng)）關(guān)反作用正裝氣（風(fēng)）開1.什什么是氣氣動執(zhí)行行器的氣氣開氣關(guān)關(guān)選擇？氣開：AirtoOpen(FailuretoClose)氣關(guān)：AirtoClose(FailuretoOpen)5.5.1執(zhí)行器氣氣開、氣氣關(guān)的選選擇注：電動動執(zhí)行器內(nèi)部具有有掉電自自鎖功能能，故斷電時時能保持持原開度度不變。一般不涉涉及電開開/電關(guān)問題題365.5.1執(zhí)行器氣氣開、氣氣關(guān)的選選擇2.選擇原則則：保證氣壓壓中斷（回零）后閥門門自動歸歸位到工工藝安全全位置氣開（風(fēng)風(fēng)開）：有氣則則開，無無氣則關(guān)關(guān)，信號號，開開度氣關(guān)（風(fēng)風(fēng)關(guān)）：有氣則則關(guān)，無無氣則開開，信號號，開開度氣開閥（信號號中斷下下自動切切斷燃料料）若防止液液位過低低,氣開閥5.2.2氣動薄膜膜執(zhí)行機機構(gòu)385.5.2執(zhí)行結(jié)構(gòu)構(gòu)的選擇擇考慮因素素：能源源、工藝藝要求、安全、調(diào)節(jié)精精度、經(jīng)經(jīng)濟效益益及現(xiàn)場場情況等等一般來說說：氣動便宜宜，