第10章執(zhí)行器.

1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生直線產(chǎn)生直線轉(zhuǎn)角位移轉(zhuǎn)角位移調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)改變閥改變閥門開度門開度d執(zhí)行器：俗稱調(diào)節(jié)閥。執(zhí)行器：俗稱調(diào)節(jié)閥。d作用：接受控制器輸出的操縱信號(hào)作用：接受控制器輸出的操縱信號(hào)MMv v、改變操縱變量、改變操縱變量q q、使被控變量、使被控變量 回到給定值?；氐浇o定值。概述概述d組成：組成：1-1-執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（產(chǎn)生直線、轉(zhuǎn)角位移）（產(chǎn)生直線、轉(zhuǎn)角位移）； 2- 2-調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（改變閥門開度、控制介質(zhì)流量）（改變閥門開度、控制介質(zhì)流量）第一節(jié)第一節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) d接受氣壓操縱信號(hào)接受氣壓操縱信號(hào)(0.02-0.1MPa)(0.02-0.1MPa)，轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的位移，推動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

2、。轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的位移，推動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。一、氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)一、氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)d分類：電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)、自力式。分類：電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)、自力式。 (1).氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作可靠、維護(hù)方便、安全防爆，需專用氣源。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作可靠、維護(hù)方便、安全防爆，需專用氣源。 (2).電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：易于電動(dòng)儀表配合，電源便捷。結(jié)構(gòu)復(fù)雜、無本安防爆。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：易于電動(dòng)儀表配合，電源便捷。結(jié)構(gòu)復(fù)雜、無本安防爆。 (3).液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：功率大、定位準(zhǔn)確，需液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)困難。液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：功率大、定位準(zhǔn)確，需液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)困難。d氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型：薄膜式、活塞式兩類。氣

3、動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型：薄膜式、活塞式兩類。d結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由上下膜蓋、橡膠膜片、彈簧、由上下膜蓋、橡膠膜片、彈簧、推桿、支架、調(diào)節(jié)件、密封件組成。推桿、支架、調(diào)節(jié)件、密封件組成。 00PPCALL 1 1、無負(fù)載狀態(tài)：、無負(fù)載狀態(tài)：d不考慮調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)反力和摩擦力。操縱信號(hào)壓力不考慮調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)反力和摩擦力。操縱信號(hào)壓力P在膜片在膜片A上產(chǎn)生上產(chǎn)生作用力作用力: F=P.A使膜片使膜片-推桿下移推桿下移 L壓縮彈簧壓縮彈簧 產(chǎn)生彈性反力產(chǎn)生彈性反力: F=C.L當(dāng)當(dāng)F=F平衡時(shí)平衡時(shí)，推桿穩(wěn)定。推桿穩(wěn)定。d推桿位移推桿位移L與信號(hào)壓力與信號(hào)壓力P成線性關(guān)系。成線性關(guān)系。 2 2、有負(fù)載狀態(tài)：、有負(fù)載狀態(tài)： C

4、FPPCALLl 003 3、閥門定位器、閥門定位器d作用：使閥桿位移作用：使閥桿位移L與信號(hào)與信號(hào)Po成正比成正比( (定位定位) )，消除閥芯不平衡力的影響。，消除閥芯不平衡力的影響。a ab b(1). 氣動(dòng)閥門定位器氣動(dòng)閥門定位器氣動(dòng)放大器原理氣動(dòng)放大器原理：擋板擋板噴嘴噴嘴Pb輸出輸出膜片膜片錐錐-球閥芯球閥芯氣源氣源恒節(jié)流孔恒節(jié)流孔a ab b 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)8 閥桿下移閥桿下移l l 反饋板反饋板5偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn) 副杠桿副杠桿6偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn) 反饋彈簧反饋彈簧11拉伸拉伸 彈性反力彈性反力 f = k. .l l 當(dāng)杠桿上力矩平衡：當(dāng)杠桿上力矩平衡：dl- l-p成正比關(guān)系。實(shí)現(xiàn)了

5、信號(hào)成正比關(guān)系。實(shí)現(xiàn)了信號(hào)p對(duì)閥位對(duì)閥位 l l 的控制定位。的控制定位。 d操縱信號(hào)操縱信號(hào)p波紋管波紋管1產(chǎn)生力產(chǎn)生力F=AB.p主杠桿主杠桿2偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)杠桿下杠桿下端右移端右移擋板擋板13靠近噴嘴靠近噴嘴14噴氣阻力噴氣阻力氣動(dòng)放大器氣動(dòng)放大器16放大放大P 0 0p pp pk kb bA Aa aB B 0 0l l- -l l(2).(2).電電- -氣閥門定位器氣閥門定位器d作用：將作用：將4-20mA電動(dòng)調(diào)節(jié)信號(hào)電動(dòng)調(diào)節(jié)信號(hào)Io轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為20-100KPa氣壓調(diào)節(jié)信號(hào)氣壓調(diào)節(jié)信號(hào) Po，并使閥桿位移，并使閥桿位移L與輸入信號(hào)與輸入信號(hào)Io準(zhǔn)確定位。準(zhǔn)確定位。d結(jié)構(gòu)原理：與氣動(dòng)定

6、位器相似，電磁線圈將信號(hào)電流結(jié)構(gòu)原理：與氣動(dòng)定位器相似，電磁線圈將信號(hào)電流 I0轉(zhuǎn)換成力轉(zhuǎn)換成力F 作用于杠桿，取代波紋管。作用于杠桿，取代波紋管。LI。成正比關(guān)系。成正比關(guān)系。2、原理d電流調(diào)節(jié)信號(hào)Io通過線圈產(chǎn)生磁場受磁鐵1作用杠桿3受力: F=Ki.Io偏轉(zhuǎn)杠桿下端右移擋板14靠近噴嘴15氣動(dòng)放大器17放大 輸出P氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)9閥桿下移拉桿10反饋板6偏轉(zhuǎn) 反饋桿7偏轉(zhuǎn)反饋彈簧12拉伸彈性反力f= K.L 當(dāng)杠桿上力矩平衡時(shí)：000IbKaKLbLKaIKbLKbfMaIKaFMiii 二、氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)二、氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)d結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：活塞、氣缸：活塞、氣缸d原理原理：通過活塞兩邊

7、氣缸的充、放氣實(shí)現(xiàn)活塞及推桿的直線位移。：通過活塞兩邊氣缸的充、放氣實(shí)現(xiàn)活塞及推桿的直線位移。d特點(diǎn)特點(diǎn)：由于無彈簧反力定位作用，所以必需與氣動(dòng)閥門定位器配合使用，：由于無彈簧反力定位作用，所以必需與氣動(dòng)閥門定位器配合使用，才能保證閥位與控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)。才能保證閥位與控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)。d類型：單汽缸式、雙汽缸式、有彈簧式、無彈簧式類型：單汽缸式、雙汽缸式、有彈簧式、無彈簧式一、組成與類型d基本組成：閥座、閥芯、閥桿、閥體基本組成：閥座、閥芯、閥桿、閥體1 1、直行程調(diào)節(jié)閥：、直行程調(diào)節(jié)閥：直通單、雙座閥、角閥、三通閥、套筒閥等。直通單、雙座閥、角閥、三通閥、套筒閥等。第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)

8、構(gòu)2、角行程調(diào)節(jié)閥：、角行程調(diào)節(jié)閥： 蝶閥、球閥、凸輪撓曲閥等。蝶閥、球閥、凸輪撓曲閥等。特點(diǎn)：.直通單座閥：泄漏量小、不平衡力大。直通單座閥：泄漏量小、不平衡力大。.直通雙座閥：泄漏量大、不平衡力小。直通雙座閥：泄漏量大、不平衡力小。.角閥：流路簡單、阻力小、便于自凈、清洗。角閥：流路簡單、阻力小、便于自凈、清洗。.三通閥：適于分流、合流調(diào)節(jié)。三通閥：適于分流、合流調(diào)節(jié)。.套筒閥：密封嚴(yán)、不平衡力小、無震動(dòng)、流量特性改變簡單。套筒閥：密封嚴(yán)、不平衡力小、無震動(dòng)、流量特性改變簡單。.蝶閥：結(jié)構(gòu)簡單、壓損小、泄露大。蝶閥：結(jié)構(gòu)簡單、壓損小、泄露大。.球閥：流路簡單、泄露小、流通力大。球閥：流路簡

9、單、泄露小、流通力大。.凸輪撓曲閥：流路簡單、阻力小、密封嚴(yán)。凸輪撓曲閥：流路簡單、阻力小、密封嚴(yán)。阻塞流阻塞流vFvcpFp 二、節(jié)流原理vcLpppF1=dPvc-閥上最低壓力。閥上最低壓力。P1P2Pvcp1. pvcpv時(shí)：時(shí)： p pA AQ Q2 d改變閥芯行程改變閥芯行程阻力系數(shù)阻力系數(shù)即可控制流量即可控制流量。Q 與與 成正比。成正比。p p 2. pvcpv時(shí)：時(shí)：Qp p d閥上最低壓力閥上最低壓力pvc與介質(zhì)飽和蒸汽壓與介質(zhì)飽和蒸汽壓pv關(guān)系關(guān)系dpvcpv 氣泡破裂沖蝕閥體氣泡破裂沖蝕閥體-汽蝕。汽蝕。3. pvcpv時(shí)：時(shí)：d條件條件:Q Q 不隨不隨 變化變化- -

10、阻塞流阻塞流p p d其中：其中：p pc c為流體的臨界壓力。為流體的臨界壓力。d閥上節(jié)流過程：閥上節(jié)流過程： AvPP1 1PPv vPP2 2 d不同結(jié)構(gòu)的閥型，其壓力恢復(fù)情況不同。不同結(jié)構(gòu)的閥型，其壓力恢復(fù)情況不同。 用壓力恢復(fù)系數(shù)用壓力恢復(fù)系數(shù)F FL L表示：表示：閃蒸閃蒸vvcpp vpcvFvFvc280960=其中pp.FpFp，三、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)理想性能指標(biāo)（閥前后壓差恒定）（閥前后壓差恒定）1、流量系數(shù)、流量系數(shù)d控制閥上的流量：控制閥上的流量： P PC CP PA AQ Q 2P PQ QC C 10 d流通系數(shù)流通系數(shù)C ：一定開度下，：一定開度下，P100KPa時(shí)通過閥

11、的水時(shí)通過閥的水(=1g/2)的流量的流量(m3/h)。dC C表征閥的流體通過能力，與閥結(jié)構(gòu)有關(guān)。表征閥的流體通過能力，與閥結(jié)構(gòu)有關(guān)。d對(duì)于阻塞流：對(duì)于阻塞流：) )p p-F-F(p(pF FQ QC Cv vF F1 12 2L L10 d注：介質(zhì)為氣體、蒸汽、高粘液體時(shí)，計(jì)算公式與上式不同。注：介質(zhì)為氣體、蒸汽、高粘液體時(shí)，計(jì)算公式與上式不同。2、可調(diào)比、可調(diào)比R：d可調(diào)比可調(diào)比R R：調(diào)節(jié)閥開度：調(diào)節(jié)閥開度100%100%與與0%0%時(shí)閥上流量之比。時(shí)閥上流量之比。10000100 Q QQ QR Rd注：注：Q Q0 0與閥門過度關(guān)閉下的泄漏量不同。與閥門過度關(guān)閉下的泄漏量不同。d

12、R與閥門結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般與閥門結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般R=30，新型閥門可達(dá)，新型閥門可達(dá)50.QQmaxlL相對(duì)開度%相對(duì)流量%直線直線對(duì)數(shù)對(duì)數(shù). 直線流量特性：直線流量特性： Q/Qmax l/Ll/L呈線性關(guān)系。呈線性關(guān)系。L LR RR RQ QQ Ql l 111100 1maxL LR RQ QQ Ql l. 等百分比等百分比(對(duì)數(shù)對(duì)數(shù))流量特性：流量特性：Q/Qmax l/L與此點(diǎn)相對(duì)流量Q/Q100呈正比。d特點(diǎn)：小開度下特點(diǎn)：小開度下Q/QQ/Q大，調(diào)節(jié)作用強(qiáng)，易大，調(diào)節(jié)作用強(qiáng)，易振蕩；振蕩； 大開度下大開度下Q/QQ/Q小，調(diào)節(jié)作用弱，小，調(diào)節(jié)作用弱，不靈敏。不靈敏。d特點(diǎn)：小開度時(shí)特

13、點(diǎn)：小開度時(shí), Q/Q, Q/Q小、調(diào)節(jié)平穩(wěn)；大開度時(shí)小、調(diào)節(jié)平穩(wěn)；大開度時(shí), Q/Q, Q/Q大、調(diào)節(jié)靈敏。大、調(diào)節(jié)靈敏。 100Q QQ QK KL Ld dQ QQ Qd dl l100 K KL Ld dQ QQ Qd d l l100d流量特性：閥前后壓差一定時(shí)，相對(duì)流量流量特性：閥前后壓差一定時(shí)，相對(duì)流量Q/Q100與相對(duì)開度與相對(duì)開度l/L之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。d流量特性取決于閥芯流量特性取決于閥芯 - - 閥座的形狀。閥座的形狀。3、流量特性：、流量特性：QQmaxlL相對(duì)開度%相對(duì)流量%對(duì)數(shù)對(duì)數(shù). 拋物線流量特性：拋物線流量特性：Q/Qmax l/L呈拋物線關(guān)系。. 快開流

14、量特性：快開流量特性： Q/Qmax l/L呈倒數(shù)關(guān)系。d特點(diǎn)：介于直線特性與對(duì)數(shù)特性之間。特點(diǎn)：介于直線特性與對(duì)數(shù)特性之間。 2100111 L LR RR RQ QQ Qld特點(diǎn)：小開度時(shí)流量大，大開度時(shí)，流量變化小。適用于雙位控制系統(tǒng)。特點(diǎn)：小開度時(shí)流量大，大開度時(shí)，流量變化小。適用于雙位控制系統(tǒng)?？扉_快開拋物線拋物線 21100 Q QQ QK KL Ld dQ QQ Qd dl l100 L LR RR RQ QQ Ql 1112100 -1100 Q QQ QK KL Ld dQ QQ Qd dl l100直線直線d實(shí)際工作狀態(tài)下，改變開度時(shí)實(shí)際工作狀態(tài)下，改變開度時(shí)流通阻力流通阻

15、力變化變化前后壓差變化前后壓差變化流量變化流量變化d閥全開時(shí)，閥全開時(shí)，Q100P不變不變PV100PVmind閥全關(guān)時(shí)，閥全關(guān)時(shí)，Q00PV0Pd閥阻比閥阻比 ：P PP PS Sv v 100 . .閥與管道串聯(lián)時(shí)的流量特性：閥與管道串聯(lián)時(shí)的流量特性：三、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)工作性能指標(biāo)d受串聯(lián)管路摩阻影響，閥流量特性發(fā)生畸變（直線受串聯(lián)管路摩阻影響，閥流量特性發(fā)生畸變（直線快開；對(duì)數(shù)快開；對(duì)數(shù)直線）。直線）。dS值越小、管阻越大，流量特性畸變?cè)絽柡ΑＲ话阆Ｍ翟叫?、管阻越大，流量特性畸變?cè)絽柡?。一般希望S不低于不低于0.30.5。S SR RR Rr r d串聯(lián)管路實(shí)際可調(diào)比：串聯(lián)管路實(shí)際可調(diào)比：P

16、vPd.閥與管道并聯(lián)時(shí)的流量特性：閥與管道并聯(lián)時(shí)的流量特性：dQQvQp, 閥開時(shí)，閥開時(shí)，Qp不變不變QvQd閥全開時(shí)閥上流量閥全開時(shí)閥上流量Qv100與總流量與總流量Q100之比為：之比為：d流量比：流量比：x xR R 11100100Q QQ Qx xv v d閥與管路并聯(lián)，閥對(duì)總流量的調(diào)節(jié)能力變?nèi)?，流量特性不畸變，但調(diào)閥與管路并聯(lián)，閥對(duì)總流量的調(diào)節(jié)能力變?nèi)?，流量特性不畸變，但調(diào)節(jié)范圍減小。節(jié)范圍減小。X X越小越厲害。越小越厲害。QQvQPd并聯(lián)管道工況下實(shí)際可調(diào)比并聯(lián)管道工況下實(shí)際可調(diào)比:一、氣開、氣關(guān)選擇。d氣開閥：輸入調(diào)節(jié)信號(hào)增加時(shí)，閥開度增加，Q；d氣關(guān)閥：輸入調(diào)節(jié)信號(hào)增加時(shí)

17、，閥開度減小，Q；d*電動(dòng)調(diào)節(jié)閥信號(hào)中斷后，保持原位。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥信號(hào)中斷后，保持原位。d執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥 正 正 氣關(guān) 正 反 氣開 反* 正 氣開 反* 反 氣開第三節(jié)第三節(jié) 執(zhí)行器的選擇和使用執(zhí)行器的選擇和使用d選擇原則：選擇原則：d在儀表控制信號(hào)中斷時(shí)，控制閥自由閥位應(yīng)保證設(shè)備和人身安全。d例例1 1：加熱爐燃油調(diào)節(jié)閥，選氣開，無信號(hào)時(shí)關(guān)，避免燒壞爐管。：加熱爐燃油調(diào)節(jié)閥，選氣開，無信號(hào)時(shí)關(guān)，避免燒壞爐管。d例例2 2：壓縮機(jī)回流調(diào)節(jié)閥，選氣關(guān)，無信號(hào)時(shí)開，防止抽癟設(shè)備。：壓縮機(jī)回流調(diào)節(jié)閥，選氣關(guān)，無信號(hào)時(shí)開，防止抽癟設(shè)備。二、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)選擇1 1、結(jié)構(gòu)與材質(zhì)選擇、結(jié)構(gòu)與材質(zhì)選擇d根據(jù)工藝條件、介質(zhì)性質(zhì)，選閥形、閥蓋、填料。根據(jù)工藝條件、介質(zhì)性質(zhì)，選閥形、閥蓋、填料。 2 2、泄漏量、泄漏量d在全關(guān)位置另加一定關(guān)閉力時(shí)，閥上一定的壓差下流體的流量。在全關(guān)位置另加一定關(guān)閉力時(shí)，閥上一定的壓差下流體的流量。