自動化儀表與過程第五章執(zhí)行器

第五章執(zhí)行器執(zhí)行器概述執(zhí)行器的定義執(zhí)行器的組成執(zhí)行器的分類及特點氣動執(zhí)行機構(gòu)電動執(zhí)行機構(gòu)主要內(nèi)容執(zhí)行機構(gòu)控制閥結(jié)構(gòu)和類型氣動薄膜控制閥的流量特性控制閥口徑的確定執(zhí)行器概述

執(zhí)行器的定義

被控對象

測量變送控制器執(zhí)行器被控變量設(shè)定值擾動接受控制器的輸出的控制信號，改變操縱變量，使生產(chǎn)過程按預(yù)定要求進行的裝置，稱為執(zhí)行器。執(zhí)行器概述執(zhí)行機構(gòu)是根據(jù)控制器的控制信號產(chǎn)生推力或位移的裝置。

執(zhí)行器的組成

執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu)是根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)輸出信號去改變能量或物料輸送量的裝置，通常指控制閥。執(zhí)行器概述執(zhí)行器分類電動執(zhí)行器電動執(zhí)行器的執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)是分開的兩部分，其執(zhí)行機構(gòu)有角行程和直行程兩種。缺點：當(dāng)行程受阻時，電機容易損壞。執(zhí)行器概述氣動執(zhí)行器2.氣動執(zhí)行器氣動執(zhí)行器的執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)是統(tǒng)一的整體，其執(zhí)行機構(gòu)有薄膜式和活塞式兩類。執(zhí)行機構(gòu)氣動執(zhí)行機構(gòu)1.薄膜式分為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和改進結(jié)構(gòu)；根據(jù)作用形式又分為正作用和反作用,p88執(zhí)行機構(gòu)氣動執(zhí)行機構(gòu)2.活塞式p89執(zhí)行機構(gòu)電動執(zhí)行機構(gòu)在防爆要求不高且無合適氣源的情況下可以使用電動執(zhí)行器。電動執(zhí)行機構(gòu)都是由電動機帶動減速裝置，在電信號的作用下產(chǎn)生直線運動和角度旋轉(zhuǎn)運動。電動執(zhí)行機構(gòu)一般分為直行程、角行程、多轉(zhuǎn)式三種?？刂崎y控制閥結(jié)構(gòu)從流體力學(xué)觀點看，控制閥是一個局部阻力可以改變的節(jié)流元件。由于閥芯在閥體內(nèi)移動，改變了閥芯與閥座間的流通面積，操縱變量的流量也就相應(yīng)的改變，從而達到控制工藝變量的目的。由于執(zhí)行機構(gòu)有正、反兩種作用方式，控制閥也有兩種正反作用方式，因此就有四種組合方式組成氣開型或氣關(guān)型?？刂崎y控制閥類型（1）直通單座控制閥閥體內(nèi)有一個閥芯和閥座，流體從左側(cè)進入經(jīng)閥芯從右側(cè)流出。由于只有一個閥芯和閥座，容易關(guān)閉，因此泄漏量小，但閥芯所受到流體作用的不平衡推動較大，尤其是在高壓差、大口徑時。控制閥控制閥類型（2）直通雙座控制閥閥體內(nèi)有兩個閥芯和閥座，流體從左側(cè)進入經(jīng)過上下閥芯匯合從右側(cè)流出。他與同口徑的單座閥相比，流量系數(shù)增大20%，泄漏量加大，不平衡推力小?？刂崎y控制閥類型（3）角型控制閥角型控制閥閥體為直角外，其它結(jié)構(gòu)與單座閥相類似。角型閥流向一般是底進測出，此時它的穩(wěn)定性較好。角型控制閥流路簡單，適合高壓差、高粘度流體的控制?？刂崎y控制閥類型（4）隔膜控制閥隔膜控制閥用耐腐蝕的閥體和耐腐蝕隔膜代替閥芯閥座組件，由隔膜位移起到控制作用。它結(jié)構(gòu)簡單，流路阻力小、流量系數(shù)較同口徑的閥大，無泄漏量?？刂崎y控制閥類型（5）三通控制閥三通控制閥分合流閥和分流閥兩種類型，前者是兩路流體混合為一路，后者是一路分為兩路。主要控制兩路流量的比例?？刂崎y控制閥類型（6）套筒型控制閥套筒型控制閥在單座閥體內(nèi)裝有一個套筒，閥塞能在套筒內(nèi)移動。當(dāng)閥塞上下移動時，改變套筒開孔的流通面積，達到控制的作用。氣動薄膜控制閥的流量特性控制閥的流量特性是指流過閥門的調(diào)節(jié)介質(zhì)的相對流量與閥桿的相對行程之間的關(guān)系。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；

氣動薄膜控制閥的流量特性理想流量特性，即在閥的前后壓差固定的條件下，流量與閥桿位移之間的關(guān)系，它完全取決于閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)。理想流量特性理想流量特性主要有線性、對數(shù)及快開三種。這三種特性完全取決于閥芯的形狀，不同的閥芯曲面可以得到不同的理想流量特性。（1）線性流量特性線性流量特性是指控制閥的相對流量與相對開度成直線關(guān)系，即閥桿單位行程的變化所引起的流量變化是常數(shù)。氣動薄膜控制閥的流量特性（2）對數(shù)流量特性對數(shù)流量特性是指單位行程變化所引起的相對流量變化，與此點的相對流量成正比關(guān)系。（3）快開流量特性這種流量特性在開度較小時就有較大流量，隨著開度的增大，流量很快就達到最大，隨后在增加開度時流量的變化甚小，故稱為快開特性。氣動薄膜控制閥的流量特性工作流量特性理想流量特性是在假定控制閥前后壓差不變的情況下得到的，而在實際生產(chǎn)中，控制閥前后壓差總是變化的，在這種情況下，控制閥的相對開度與相對流量之間的關(guān)系，稱作工作流量特性。

隨著S的減小，即管道阻力的增加，帶來兩個不利后果：一是因為系統(tǒng)的總壓差不變，管道阻力的增加，意味著控制閥全開時的壓差減小，可調(diào)范圍變小。二是，理想線性特性趨近快開特性，理想對數(shù)特性趨于線性特性。

氣動薄膜控制閥的流量特性動態(tài)特性氣動薄膜控制閥膜頭是一個空間，可以看作是一個氣容，從控制器到氣動薄膜控制閥膜頭間的引壓管有氣容和氣阻，氣容和氣阻組成一個一階滯后環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)取決于氣容和氣阻，當(dāng)氣容和氣阻大時，控制閥的時間常數(shù)就大，這樣當(dāng)控制閥接受控制信號時，過程很長，對控制不利。

減小時間常數(shù)的措施：1、盡量縮短引壓管線的長度。2、選用合適口徑的氣動管線。3、加裝傳輸滯后補償器。

控制閥口徑的確定控制閥流量系數(shù)的計算流量系數(shù)的定義是：控制閥全開時，發(fā)前后差壓為100kPa、流體的密度是1g/cm3時，每小時流經(jīng)控制閥的流量值。

控制閥是一個可以改變局部阻力的節(jié)流元件，對不可壓縮流體，可推導(dǎo)出流經(jīng)控制閥的體積流量：

A是控制閥接管的截面積，

Dg是接管直徑控制閥口徑的確定控制閥口徑的確定控制閥口徑確定需要經(jīng)過以下