化工儀表及自動化(精品)第六章執(zhí)行器ppt課件

1、第六章執(zhí)行器.青島啤酒西安漢斯運用的電動調理閥 電動調理閥運用于化工行業(yè) .主要內容概述 氣動執(zhí)行器 電動執(zhí)行器 電-氣轉換器及電-氣閥門定位器數字閥與智能控制閥 .概述執(zhí)行器在自控系統中的作用執(zhí)行器是指：閥門調理閥(延續(xù)的)、開關閥(過程控制范疇) 電機延續(xù)的、開關的(屬于流體機械的范疇，起執(zhí)行器的作用)執(zhí)行器在自控系統中的作用：接納控制器輸出的控制信號，使控制閥的開度產生相應變化，從而到達調理操作變量流量的目的。 回想.執(zhí)行器分類氣動執(zhí)行器電動執(zhí)行器液動執(zhí)行器推力最大，但較笨重，現很少運用化工領域用緊縮空氣為能源，構造簡單、動作可靠、平穩(wěn)、輸出推進力大、維修方便、防火防爆、價錢較低、廣泛運

2、用于化工、煉油消費。規(guī)范氣壓信號：0.02-0.1MPa作用是將輸入的直流電流信號線性地轉換為位移量。信號傳送迅速，平安防爆性能較差，在行程受阻或閥桿被軋住時電機易受損。.第一節(jié) 氣動執(zhí)行器組成：執(zhí)行機構和控制機構執(zhí)行機構：執(zhí)行機構是指根據控制器控制信號產生推力或位移的安裝?？刂茩C構：控制調理機構是根據執(zhí)行機構輸出信號去改動能量或物料保送量的安裝，通常指控制閥?，F場有時就將執(zhí)行器稱為控制閥。輔助安裝：1閥門定位器：利用反響原理來改善執(zhí)行器的性能，實現準確的定位；2手輪機構：控制器無輸出或執(zhí)行機構失靈時，直接支配控制閥。.氣動執(zhí)行器的構造與分類 氣動執(zhí)行器的執(zhí)行機構和調理機構是一致的整體。氣動執(zhí)

3、行機構主要分為薄膜式和活塞式。 活塞式薄膜式. 這種執(zhí)行機構的輸出位移與輸入氣壓信號成比例關系。當壓力與彈簧的反作用力平衡時,推桿穩(wěn)定在某一位置,信號壓力越大,推桿的位移量也越大。(推桿的位移即為執(zhí)行機構的直線輸出位移,也稱行程。) 薄膜式正作用方式: 信號壓力增大,推桿向下。反作用方式: 信號壓力增大,推桿向上。按連桿最大位移行程確定規(guī)格：10，16，25，40，60，100mm.傳統型 國產正作用式執(zhí)行機構稱為ZMA型，反作用式執(zhí)行機構稱為ZMB型。較大口徑的控制閥都是采用正作用的執(zhí)行機構。信號壓力經過波紋膜片的上方正作用式或下方反作用式進入氣室。.側裝式氣動執(zhí)行機構增力式執(zhí)行機構 特點：

4、薄膜式膜頭裝在支架的側面.(2) 活塞式 活塞式執(zhí)行機構屬于強力氣動執(zhí)行機構。其氣缸允許操作壓力高達0.5MPa，且無彈簧抵消推力，因此輸出推力很大，特別適用于高靜壓、高壓差、大口徑場所。它的輸出特性有兩位式和比例式。兩位式是根據活塞兩側的操作壓力的大小而動作，活塞由高壓側推向低壓側，使推桿從一個極端位置挪動到另一個極端位置，其行程達25100mm，適用于雙位控制系統；比例式是指推桿的行程與輸入壓力信號成比例關系，必需帶有閥門定位器，它適用于控制質量要求較高的系統。 .調理機構是執(zhí)行器的調理部分，在執(zhí)行機構的輸出力和輸出位移作用下，調理機構閥芯的運動，改動了閥芯與閥座之間的流通截面積，即改動了

5、調理閥的阻力系數，使被控介質流體的流量發(fā)生相應變化。2、控制機構控制機構即控制閥，實踐上是一個部分阻力可以改動的節(jié)流元件1直通單座控制閥 2直通雙座控制閥3角形控制閥 4三通控制閥5隔膜控制閥 6蝶閥7球閥 8凸輪撓曲閥9籠閥控制閥種類構造不同.直通單座調理閥：閥體內只需一個閥芯和一個閥座。構造簡單、走漏量小甚至可以完全切斷允許壓差小雙導向構造的允許壓差較單導向構造大。 直通單座調理閥它適用于要求走漏量小，任務壓差較小的干凈介質的場所。在運用中應特別留意其允許壓差，防止閥門關不死。 .直通雙座調理閥：閥體內有兩個閥芯和閥座 。由于流體對上、下兩閥芯上的作用力可以相互抵消，因此雙座閥具有允許壓差

6、大上、下兩閥芯不易同時封鎖，因此走漏量較大的特點。 直通雙座調理閥它適用于閥兩端壓差較大，走漏量要求不高的干凈介質場所，不適用于高粘度和含纖維的場所。 .正作用：閥芯向下，閥桿向下，流通面積減少。反作用：閥芯向上，閥桿向下，流通面積增大。 正反作用.角形調理閥：閥體為直角形流路簡單、阻力小，適用于高壓差、高粘度、含有懸浮物和顆粒狀物質的調理。角形閥普通運用于底進側出，此時調理閥穩(wěn)定性好，在高壓差場所下，為了延伸閥芯運用壽命，也可采用側進底出。但側進底出在小開度時易發(fā)生振蕩。角形閥還適用于工藝管道直角形配管的場所。 角形調理閥.三通調理閥：閥體有三個接納口，適用于三個方向流體的管路控制系統，大多

7、用于熱交換器的溫度調理、配比調理和旁路調理。在運用中應留意流體溫差不宜過大，通常小于是150，否那么會使三通閥產生較大應力而引起變形，呵斥銜接處走漏或損壞。三通閥有三通合流閥和三通分流閥兩種類型。三通合流閥為介質由兩個輸入口流進混合后由一出口流出；三通分流閥為介質由一入口流進，分為兩個出口流出。 三通調理閥.隔膜控制閥：耐腐蝕性強。構造簡單，流路阻力小，流量系數大，無走漏量。隔膜控制閥.蝶閥：蝶閥是經過擋板以轉軸為中心旋轉來控制流體的流量。構造緊湊、體積小、本錢低，流通才干大特別適用于低壓差、大口徑、大流量的氣體形或帶有懸浮物流體的場所走漏較大蝶閥通常任務轉角應小于70，此時流量特性與等百分比

8、特性類似多用于開關閥蝶閥.“O形球閥： 閥芯為一球體閥芯上開有一個直徑和管道直徑相等的通孔，轉軸帶動球體旋轉，起調理和切斷作用。該閥構造簡單，維修方便，密封可靠，流通才干大流量特性為快開特性，普通用于位式控制。 O形球閥.“V形球閥： 閥芯也為一球體但球體上開孔為V形口，隨著球體的旋轉，流通截面積不斷發(fā)生變化，但流通截面的外形一直堅持為三角形。該閥構造簡單，維修方便，封鎖性能好，流通才干大，可調比大流量特性近似為等百分比特性，適用于纖維、紙漿及含顆粒的介質。 “V形球閥.偏心旋轉閥： 轉軸帶動閥芯偏心旋轉體積小，分量輕，運用可靠，維修方便，通用性強，流體阻力小等優(yōu)點，適用于粘度較大的場所，在石

9、灰、泥漿等流體中，具有較好的運用性能。偏心旋轉閥凸輪撓曲閥.套筒閥： 套筒閥的構造比較特殊，閥體與普通的直通單座閥類似，但閥內有一個圓柱形套筒，又稱籠子，利用套筒導向，閥芯可在套筒中上下挪動。套筒上開有一定外形的窗口節(jié)流孔，套筒挪動時，就改動了節(jié)流孔的面積，從而實現流量調理。套筒閥分為單密封和雙密封兩種構造，前者類似于直通單座閥，適用于單座閥的場所；后者類似于直通雙座閥，適用于雙座閥的場所。套筒閥具有穩(wěn)定性好、拆裝維修方便等優(yōu)點，因此得到廣泛運用，但其價錢比較貴。套筒閥.閥小結.二、控制閥的流量特性定義：流量特性是指流過閥門的調理介質的相對流量與閥桿的相對行程閥門的相對開度之間的關系。 數學表

10、達式類型：理想特性、任務特性改動控制閥與閥座間的流通截面積，可控制流量。調理閥前后壓差的變化，會引起流量變化。流量特性分為理想流量特性和實踐流量特性表示控制閥某一開度的流量與全開時流量之比，稱為相對流量。表示控制閥某一開度下閥桿行程與全開時閥桿全行程之比，稱為相對開度。.調理閥的固有特性，由閥芯的外形所決議。1-快開特性2-直線特性3-拋物線特性4-等百分比對數特性 控制閥的理想流量特性 (P 一定).調理閥的相對流量與相對位移成直線關系，即單位位移變化所引起的流量變化是常數 (1) 直線流量特性 可調比R反映調理閥的調理才干的大小 定義:調理閥所能調理的最大流量和最小流量之比 Qmin不是控

11、制閥全關時的走漏量，是Qmax的2%-4%.國產控制閥：R=30。.在10%時，流量的相對值為：在50%時，流量的相對值為：在80%時，流量的相對值為：放大系數K是一個常數，不論閥桿原來在什么位置，只需閥桿有一樣的變化，流量的數值也做一樣的變化。因此在開度較小時流量相對變化值大，靈敏度過高，控制造用過強，容易產生振蕩，對控制不利；在開度較大時流量相對變化值小，靈敏度又太小，控制緩慢，減弱了控制造用。不適宜用于負荷變化大的場所。.單位相對位移變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量成正比關系(2) 等百分比流量特性對數流量特性對數閥的放大系數K隨著相對開度添加而添加。在小開度時控制閥的放大系數小

12、，控制平穩(wěn)緩和；在大開度時放大系數大，控制靈敏。.單位相對位移的變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量值的平方值的平方根成正比關系 (3) 拋物線流量特性 .在開度較小時就有較大的流量，隨著開度的增大，流量很快就到達最大；以后再添加開度，流量變化很小 有效位移普通為閥座直徑的1/4 適用于迅速啟閉的位式控制或程序控制系統 (4) 快開流量特性 上述4種流量特性中：直線和等百分比最常用?？扉_閥：適用于迅速啟閉的雙位控制系統。.2. 任務流量特性定義：實踐上控制閥的前后壓差是變化的，此時得到的控制閥的相對流量與相對開度之間的關系稱為任務流量特性。串聯管道情況串聯管道控制閥壓差變化配管系數S：控制

13、閥全開時，控制閥上壓差p1 與系統總壓差p之比。.S=1時，系統的總壓差全部降在控制閥上，任務流量特性就表現為理想流量特性。(2)流量特性畸變0.3S0.6: 以為任務特性與理想特性一樣。0.3S0.6: S0.3 流量特性畸變很大: 節(jié)能運轉，可以進展靜態(tài)非線性補償 在實踐運用中，S選得過大或過小都有不妥之處。S選得過大，在流量一樣情況下，管路阻力損耗不變，但是閥上壓降很大，耗費能量過多；S選得過小，那么對調理不利。 普通希望S值最小不低于0.3。配管系數S的選擇：.2并聯管道的任務流量特性作用：1方便手動操作和維護2當消費量提高或控制閥選小時，可將旁路閥翻開一些.總結串、并聯管道串、并聯管

14、道都會使閥的理想流量特性發(fā)生畸形，串聯管道的影響尤為嚴重。串、并聯管道都會使控制閥的可調范圍降低，并聯管道尤為嚴重。串聯管道使系統總流量減少，并聯管道使系統總流量添加。串、并聯管道會使控制閥的放大系數減小，即輸入信號引起的流量變化值減小。串聯管道時控制假設處于大開度，那么s值降低對放大系統影響更為嚴重；并聯管道刊控制閥處于小開度，那么x值降低對放大系統影響更為嚴重。.三、 控制閥的選用 普通包括：控制閥構造方式及特性的選擇；氣開式、氣關式的選擇；控制閥口徑選擇主要根據是：1 流體性質 如流體種類、粘度、腐蝕性、能否含懸浮顆粒2 工藝條件 如溫度、壓力、流量、壓差、走漏量3 過程控制要求 控制系

15、統精度、可調比、噪音 根據以上各點進展綜合思索，并參照各種調理機構的特點及其適用場所，同時兼顧經濟性，來選擇滿足工藝要求的調理機構。.1控制閥構造方式及特性的選擇；根據：工藝條件 調理介質特性例如，當控制閥前后壓差較小，要求走漏量也較小的場所應選用直通單座閥；當控制閥前后壓差較大，并且允許有較大走漏量的場所選用直通雙座閥；當介質為高粘度，含有懸浮顆粒物時，為防止粘結堵塞景象，便于清洗應選用角型控制閥。5.6.2 流量特性的選擇通常是指如何合理選擇線性和對數流量特性。選擇步驟：(1) 根據過程特性，選擇閥的任務特性；(2) 根據配管情況，從所需的任務特性出發(fā)，推斷理想流量特性。選擇原那么：使整個

16、廣義對象具有線性特征?？刂崎y特性的選取要可以補償廣義對象特性的非線性性。. 主要從工藝消費上平安要求出發(fā)。信號壓力中斷時，應保證設備和操作人員的平安。假設閥處于翻開位置時危害性小，那么應選用氣關式，以使氣源系統發(fā)生缺點，氣源中斷時，閥門能自動翻開，保證平安。反之閥處于封鎖時危害性小，那么應選用氣開閥。 選擇要求氣開式調理閥:有信號壓力輸入時閥翻開 無信號壓力時閥全關氣關式調理閥:有信號壓力時閥封鎖 無信號壓力時閥全開2.氣開式與氣關式的選擇.序號執(zhí)行機構控制閥氣動執(zhí)行器（a）（b）（c）（d）正正反反正反正反氣關（反）氣開（正）氣開（正）氣關（反）表11-1組合方式表圖11-11 組合方式圖.

17、因：供氣中斷時，應使給水閥全開，使得鍋爐不致燒干引起爆炸。故：選氣關閥。鍋爐汽包水位控制帶控制點的流程圖例：鍋爐汽包水位的控制氣關閥.例2：加熱爐爐溫的控制因：供氣中斷時，應使燃料閥全關，停頓供應燃料油，不致使加熱爐溫度過高燒壞爐子。故：選氣開閥。加熱爐溫度控制帶控制點的流程圖氣開閥.3、控制閥口徑的選擇緣由：口徑選擇過小，會使流經控制閥的介質達不到所需求的最大流量假設企圖經過開大旁路閥來彌補介質流量的不同，會使閥的流量特性產生畸變；口徑選擇過大，不僅會浪費設備投資，而且會使控制閥經常處于小開度任務,控制性能變差,容易使控制系統變得不穩(wěn)定根據：流通才干，用流量系數KV表示。由于：流量系數KV直

18、接反映了流體經過控制閥的最大才干。流通才干定義：控制閥全開時，閥前后壓差為100kPa、流體密度為1g/cm2 時，每小時流經控制閥的流量值m3/h 不可緊縮流體,計算公式:把上述參數代入流量方程，即可算出實踐工況的流經閥門的流量 現實上，這里提出流量系數的概念，意圖不在流量的計算上，真正目的是根據工藝要求如何來選擇一臺適宜的調理閥。 .48根據工藝要求，即流量Q、前后差壓P、介質密度，可以用下式來計算調理閥的流量系數，并以此來作為閥門口徑選擇的根據之一：留意：上式中各參數的單位 上式只適用于普通的流體如水或者類似流體 流體的種類和性質將影響KV的大小，因此對不同的流體必需思索其對流量系數的影響 流體的流動形狀也將影響Kv的大小流量系數的計算 .5.6.5 安裝運用安裝運用應思索以下幾個問題P101:(1) 垂直安裝在程度管道上。(2) 環(huán)境溫度要求：-40溫度U2，輸出電壓USC= U1-U2反之，當鐵芯下移時，有U2U1，此時輸出電壓USC= U2-U1，其相位與上述相反。信號USC經過整流、濾波電路可以得到010mA DC或420m