過程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用第四章過程控制裝置

變送器調(diào)節(jié)器運(yùn)算器——乘除器、開方器、積算儀執(zhí)行器——?dú)鈩訄?zhí)行器

第四章過程控制裝置執(zhí)行器接受來自調(diào)節(jié)器的控制信號，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直線位移，去操縱調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)閥），改變控制量，使被控變量符合預(yù)期要求。4.1調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器的初步認(rèn)識12345667圖4-2DDZ－III型調(diào)節(jié)器正面圖1－位號牌2－內(nèi)外給定指示3－內(nèi)給定設(shè)定撥盤4-A/M/H切換5－閥位表6－軟手動操作扳鍵7－雙針全刻度指示表DDZ－II型儀表（包括調(diào)節(jié)器）

DDZ一III型儀表（包括調(diào)節(jié)器）

III型儀表優(yōu)點(diǎn)

電

源

220VAC24VDC集中供電

·可用24VDC蓄電池作備用電源·儀表內(nèi)部沒有變壓器，不發(fā)熱，為實(shí)現(xiàn)更好的防爆措施提供條件。

防

爆

隔離防爆

本安型防爆（安全火花型）

故障狀態(tài)：電流小于35mA，電壓小于35VDC，可帶電維修。

輸出信號

0~10mA4~20mA①電氣零點(diǎn)從4mA開始，不與機(jī)械零點(diǎn)重合，容易識別斷電、斷線等故障。②只要改變轉(zhuǎn)換電阻阻值，便可接收其他電流信號，例如將10～50mA等直流電流信號轉(zhuǎn)換為l～5V信號。③因?yàn)樽钚≥斎胄盘柌粸榱悖瑸楝F(xiàn)場變送器實(shí)現(xiàn)兩線制創(chuàng)造了條件。變送器與調(diào)節(jié)器用兩線聯(lián)接，既節(jié)省電纜線和安裝費(fèi)用，還有利于安全防爆。

輸入信號

0~10mA4~20mA1~5V元器件

分離元件（電阻、電容、晶體管……）

集成電路（運(yùn)放電路……）

①由于集成運(yùn)放均為差分放大器，且輸人對稱性好，漂移小，儀表的穩(wěn)定性得到提高。②由于集成運(yùn)放有高增益，因而開環(huán)放大倍數(shù)很高，這使儀表的精度得到提高。③由于采用了集成電路，焊點(diǎn)少，強(qiáng)度高，大大提高了儀表的可靠性。

指示表頭

單針偏差指示（0~±30%）

有雙針全刻度大表頭指示（0~100%）

分別指示測量值（紅針）、給定值（黑針）當(dāng)儀表置于“內(nèi)給定”：設(shè)定值由黑針指示。

手動方式

硬手動

硬手動、軟手動

硬手動——輸出與撥盤數(shù)值直接對應(yīng)軟手動——同時(shí)按下軟手動操作板鍵6，調(diào)節(jié)器的輸出便隨時(shí)間按一定的速度增加或減小；若手離開操作極鍵則當(dāng)時(shí)的信號值就被保持通常都是用軟手動操作板鍵進(jìn)行手動操作，這樣控制比較平穩(wěn)精細(xì)，只有當(dāng)需要給出恒定不變的操作信號（例如，閥的開度要求長時(shí)間不變）或者在緊急時(shí)要一下子就控制到安全開度等情況下，才使用硬手動操作。

手自動切換

預(yù)平衡

無平衡、無擾動

“自動”“軟手動”切換是雙向無平衡無擾動“硬手動”“軟手動”切換是無平衡無擾動“硬手動”“自動”切換是無平衡無擾動“軟手動”“硬手動”切換是預(yù)平衡無擾動“自

動”“硬手動”切換是預(yù)平衡無擾動

其

它

·正反作用切換（操作點(diǎn)：調(diào)節(jié)器內(nèi)部）·PID參數(shù)設(shè)置（操作點(diǎn)：調(diào)節(jié)器內(nèi)部）·…………

二者基本相同

4.2變送器4.3運(yùn)算器4.4執(zhí)行器氣開、氣關(guān)閥（芯）結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)流量系數(shù)Kv可調(diào)比R流量特性（重點(diǎn)2種）閥門定位器（了解）執(zhí)行器的簡單計(jì)算安裝關(guān)鍵點(diǎn)：4、4、1概述一、作用執(zhí)行器的作用是接受調(diào)節(jié)器送來的控制信號，自動地改變操作量（如介質(zhì)流量、熱量等），達(dá)到對被調(diào)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)的目的。是自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的終端部件。調(diào)節(jié)閥是執(zhí)行器中最廣泛使用的形式。執(zhí)行器的好壞直接影響到調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常工作。執(zhí)行器在自控系統(tǒng)中的作用執(zhí)行器是指：閥門－調(diào)節(jié)閥(連續(xù)的)、開關(guān)閥(過程控制范疇)電機(jī)－連續(xù)的、開關(guān)的(屬于流體機(jī)械的范疇，起執(zhí)行器的作用)執(zhí)行器在自控系統(tǒng)中的作用：接收調(diào)節(jié)器（計(jì)算機(jī)）輸出的控制信號，使調(diào)節(jié)閥的開度產(chǎn)生相應(yīng)變化，從而達(dá)到調(diào)節(jié)操作變量流量的目的。執(zhí)行器通常專指閥門執(zhí)行器是控制系統(tǒng)必不可少的環(huán)節(jié)。執(zhí)行器工作，使用條件惡劣，它也是控制系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)原因：執(zhí)行器與介質(zhì)（操作變量）直接接觸

(強(qiáng))腐蝕性、(高)粘度、(易)結(jié)晶、高溫、深冷、高壓、高差壓二、分類按能源分，執(zhí)行器可為：氣動、電動、液動，目前主要是用氣動的。氣動薄膜直通單座閥氣動薄膜直通雙座閥氣動蝶閥氣動球閥氣動切斷閥電動直通單座閥電動隔膜閥電動三通閥氣動薄膜角形閥電磁閥手動截止閥4、4、2電動執(zhí)行器電動執(zhí)行器由電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可將來自調(diào)節(jié)器的電信號轉(zhuǎn)換成為位移輸出信號，去操縱閥門、擋板等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。依據(jù)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移信號，完成調(diào)節(jié)任務(wù)的裝置稱為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。按照輸入位移的不同，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為角行程（DKJ型）和直行程（DKZ型）兩種，電氣原理和電路完全相同，只是輸出機(jī)械傳動部分（減速器）有所區(qū)別。通常有伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分組成。角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)適用于操縱蝶閥、擋板等轉(zhuǎn)角式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。按特性不同，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為比例式和積分式。比例式的位移輸出信號與輸入電信號成比例關(guān)系；積分式接受斷續(xù)輸入信號，其輸出位移信號與輸入信號成積分關(guān)系。對電動執(zhí)行器的基本要求是輸出轉(zhuǎn)角或直線位移必須與輸入電流信號成正比，而且有足夠的轉(zhuǎn)矩或力，動作要靈活可靠。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成原理輸入信號伺服放大器伺服電機(jī)減速器輸出位置發(fā)生器＋－ε(1)伺服電機(jī)作用:將伺服放大器輸出的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械轉(zhuǎn)矩伺服電機(jī)實(shí)際上是一個二相電容異步電機(jī)，由一個用沖槽硅鋼片疊成的定子和鼠籠轉(zhuǎn)子組成，定子上均勻分布著兩個匝數(shù)、線徑相同而相隔90°電角度的定子繞組W1和W2。

作用:將輸入信號和反饋信號進(jìn)行比較，得到差值信號，根據(jù)差值信號的極性和大小，控制可控硅交流開關(guān)Ⅰ、Ⅱ的導(dǎo)通或截止可控硅交流開關(guān)Ⅰ、Ⅱ用來接通伺服電機(jī)的電源伺服電機(jī)的狀態(tài)：正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)停止不轉(zhuǎn)(2)伺服放大器伺服放大器工作原理示意圖放大器的作用是將輸入信號Ii和反饋信號If進(jìn)行比較，得到差值信號，并根據(jù)的極性和大小，控制可控硅交流開關(guān)Ⅰ、Ⅱ的導(dǎo)通或截止。

在執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作時(shí)，可控硅交流開關(guān)Ⅰ、Ⅱ只能其中一組導(dǎo)通。

1.可控硅Ⅰ導(dǎo)通時(shí)：分相電容Cd與W2串接，由于Cd的作用，W1和W2的電流相位總是相差90°,其合成向量產(chǎn)生定子旋轉(zhuǎn)磁場,定子旋轉(zhuǎn)磁場又在轉(zhuǎn)子內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流并構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁場，兩個磁場相互作用，使轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)）；2.可控硅Ⅱ?qū)〞r(shí)：使轉(zhuǎn)子反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)）；3.可控硅交流開關(guān)Ⅰ、Ⅱ均截止時(shí)，伺服電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。作用:將電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的位移線性地轉(zhuǎn)換成反饋信號，反饋到伺服放大器的輸入端。位置發(fā)送器包括：位移檢測元件和轉(zhuǎn)換電路、差動變壓器塑料薄膜電位器位移傳感器……(3)位置發(fā)送器作用:將伺服電機(jī)高轉(zhuǎn)速、小力矩的輸出功率轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的低轉(zhuǎn)速、大力矩的輸出功率，以推動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。減速器一般由機(jī)械齒輪或齒輪與皮帶輪構(gòu)成。(4)減速器伺服放大器是一個具有繼電特性的非線性環(huán)節(jié)：無輸出輸出～215V電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出為角行程或者式直行程：Δ為不靈敏區(qū)Δ太大會？？Δ太小會？？4、4、3氣動執(zhí)行器主要特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、性能穩(wěn)定、故障率低、價(jià)格便宜、維護(hù)方便、本質(zhì)防爆、容易做成大功率等。由執(zhí)行機(jī)構(gòu)與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成。1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式和活塞式兩種。薄膜式簡單、價(jià)廉但只能直接帶動閥桿，行程短。活塞式的特點(diǎn)是行程長，但價(jià)格貴。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是推動裝置，它按調(diào)節(jié)器輸出信號（20-100KPA）的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿產(chǎn)生相應(yīng)位移，推動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動作，有正反作用之分。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分，其內(nèi)腔直接與被調(diào)介質(zhì)接觸，調(diào)節(jié)流體的流量，也有正反作用之分（正裝與反裝）。正作用：調(diào)節(jié)信號壓力增大，閥桿向下移動的。反之為反作用。主要部分：氣室、薄膜、彈簧?；钊降膱?zhí)行機(jī)構(gòu)也有單向和雙向兩種作用方式。雙向的在結(jié)構(gòu)上是沒有彈簧的，由于無彈簧的反作用力，因此其輸出力比薄膜式的大，常用作大口徑、高壓差調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要分為兩大類：薄膜式與活塞式薄膜式與活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)又可分為：有彈簧和無彈簧兩種氣源PO氣源PO氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動態(tài)特性為一階滯后環(huán)節(jié)。其時(shí)間常數(shù)的大小與薄膜氣室大小及引壓導(dǎo)管長短粗細(xì)有關(guān)，一般為數(shù)秒到數(shù)十秒之間。氣動活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)和工作原理基本部件：活塞和氣缸活塞在氣缸內(nèi)隨活塞兩側(cè)壓差而移動兩側(cè)可以分別輸入一個固定信號和一個變動信號，或兩側(cè)都輸入變動信號。它的輸出特性有比例式及兩位式兩種。兩位式是根據(jù)輸入執(zhí)行活塞兩側(cè)的操作壓力的大小，活塞從高壓側(cè)推向低壓側(cè)，使推桿從一個位置移到另一極端位置比例式是在兩位式基礎(chǔ)上加有閥門定位器后，使推桿位移與信號壓力成比例關(guān)系。P1P2氣動薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的比較序號1234567比較項(xiàng)目

氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性驅(qū)動能源價(jià)格輸出力剛度

防爆性能工作環(huán)境高（簡單、可靠）需另設(shè)氣源裝置低大小好大（－40—＋80℃）小（－10—＋55℃）差大小高簡單、方便較低

氣動和電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)各有其特點(diǎn)，并且都包括有各種不同的規(guī)格品種選擇時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際使用要求，結(jié)合表5-1綜合考慮確定選用哪一種執(zhí)行機(jī)構(gòu)。2、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)它是執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分。在執(zhí)行機(jī)構(gòu)推力的作用下，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的閥芯產(chǎn)生一定的位移或轉(zhuǎn)角，從而直接調(diào)節(jié)流體的流量，以克服干擾對系統(tǒng)的影響，實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)的目的。正作用（正裝）：閥芯下移時(shí)，閥芯與閥座之間的流通截面積減少的。反之為反作用（反裝）。主要部分：上閥蓋、下閥蓋、閥體、閥芯、閥座。主要類型：直通單座閥、直通雙座閥、隔膜閥、蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、球閥、角形閥、高壓閥、三通閥、套筒閥、二位工切斷閥等。正反作用正作用—?dú)鈮盒盘栐黾?，推桿向下動作。反作用—?dú)鈮盒盘栐黾?，推桿向上動作。正作用反作用1—執(zhí)行機(jī)構(gòu)2—閥桿3—閥芯4—閥座5—閥體6—轉(zhuǎn)軸7—閥板主要構(gòu)成：閥體、閥座、閥心、和閥桿或轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)單導(dǎo)向結(jié)構(gòu)直通單座調(diào)節(jié)閥：閥體內(nèi)只有一個閥芯和一個閥座。結(jié)構(gòu)簡單、泄漏量小（甚至可以完全切斷）允許壓差?。p導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的允許壓差較單導(dǎo)向結(jié)構(gòu)大）。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——直通單座調(diào)節(jié)閥雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu)它適用于要求泄漏量小，工作壓差較小的干凈介質(zhì)的場合。在應(yīng)用中應(yīng)特別注意其允許壓差，防止閥門關(guān)不死。直通雙座調(diào)節(jié)閥：閥體內(nèi)有兩個閥芯和閥座。因?yàn)榱黧w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大上、下兩閥芯不易同時(shí)關(guān)閉，因此泄漏量較大的特點(diǎn)。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——直通雙座調(diào)節(jié)閥它適用于閥兩端壓差較大，泄漏量要求不高的干凈介質(zhì)場合，不適用于高粘度和含纖維的場合。角形調(diào)節(jié)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(zhì)的調(diào)節(jié)。角形閥一般使用于底進(jìn)側(cè)出，此時(shí)調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定性好，在高壓差場合下，為了延長閥芯使用壽命，也可采用側(cè)進(jìn)底出。但側(cè)進(jìn)底出在小開度時(shí)易發(fā)生振蕩。角形閥還適用于工藝管道直角形配管的場合。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——角形調(diào)節(jié)閥分流三通調(diào)節(jié)閥三通調(diào)節(jié)閥：閥體有三個接管口，適用于三個方向流體的管路控制系統(tǒng)，大多用于熱交換器的溫度調(diào)節(jié)、配比調(diào)節(jié)和旁路調(diào)節(jié)。在使用中應(yīng)注意流體溫差不宜過大，通常小于是150℃，否則會使三通閥產(chǎn)生較大應(yīng)力而引起變形，造成連接處泄漏或損壞。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(zhì)由兩個輸入口流進(jìn)混合后由一出口流出；三通分流閥為介質(zhì)由一入口流進(jìn)，分為兩個出口流出。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——三通調(diào)節(jié)閥合流三通調(diào)節(jié)閥蝶閥：蝶閥是通過擋板以轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)來控制流體的流量。結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低，流通能力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合泄漏較大蝶閥通常工作轉(zhuǎn)角應(yīng)小于70℃，此時(shí)流量特性與等百分比特性相似多用于開關(guān)閥常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——蝶閥蝶閥套筒閥：套筒閥的結(jié)構(gòu)比較特殊，閥體與一般的直通單座閥相似，但閥內(nèi)有一個圓柱形套筒，又稱籠子，利用套筒導(dǎo)向，閥芯可在套筒中上下移動。套筒上開有一定形狀的窗口（節(jié)流孔），套筒移動時(shí)，就改變了節(jié)流孔的面積，從而實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。套筒閥分為單密封和雙密封兩種結(jié)構(gòu)，前者類似于直通單座閥，適用于單座閥的場合；后者類似于直通雙座閥，適用于雙座閥的場合。套筒閥具有穩(wěn)定性好、拆裝維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用，但其價(jià)格比較貴。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——套筒閥套筒閥偏心旋轉(zhuǎn)閥：轉(zhuǎn)軸帶動閥芯偏心旋轉(zhuǎn)體積小，重量輕，使用可靠，維修方便，通用性強(qiáng)，流體阻力小等優(yōu)點(diǎn)，適用于粘度較大的場合，在石灰、泥漿等流體中，具有較好的使用性能。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——偏心旋轉(zhuǎn)閥偏心旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸帶動球體旋轉(zhuǎn)，起調(diào)節(jié)和切斷作用。該閥結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，密封可靠，流通能力大流量特性為快開特性，一般用于位式控制。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——“O”形球閥“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(zhuǎn)，流通截面積不斷發(fā)生變化，但流通截面的形狀始終保持為三角形。該閥結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，關(guān)閉性能好，流通能力大，可調(diào)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(zhì)。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——“V”形球閥“V”形球閥4、4、4執(zhí)行器的選型總體要求：根據(jù)工藝條件選擇合適的結(jié)構(gòu)與類型。根據(jù)工藝對象特性選擇合適的流量特性。根據(jù)工藝參數(shù)選擇閥門的口徑。根據(jù)閥桿受不平衡力的大小選擇足夠推力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。根據(jù)工藝過程要求選擇合適的輔助裝置。1、結(jié)構(gòu)形式的選擇可以根據(jù)實(shí)際使用要求，綜合考慮確定選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，還必須考慮執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力（力矩）應(yīng)大于它所受到的負(fù)荷力（力矩）負(fù)荷力（力矩）包括流體對閥芯產(chǎn)生的作用力（不平衡力）或作用力矩（不平衡力矩）閥桿的摩擦力、重量以及壓縮彈簧的預(yù)緊力對于氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu):工作壓差小于最大允許壓差但當(dāng)所用調(diào)節(jié)閥的口徑較大或壓差較高時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求有更大的輸出力，此時(shí)可考慮用活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也可選用薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)再配上閥門定位器。(1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇主要依據(jù)是：（1）流體性質(zhì)如流體種類、粘度、腐蝕性、是否含懸浮顆粒（2）工藝條件如溫度、壓力、流量、壓差、泄漏量（3）過程控制要求控制系統(tǒng)精度、可調(diào)比、噪音根據(jù)以上各點(diǎn)進(jìn)行綜合考慮，并參照各種調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其適用場合，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性，來選擇滿足工藝要求的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。(2)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的選擇2、氣開、氣關(guān)的選擇氣開式調(diào)節(jié)閥:有信號壓力輸入時(shí)閥打開無信號壓力時(shí)閥全關(guān)氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥:有信號壓力時(shí)閥關(guān)閉無信號壓力時(shí)閥全開氣開氣關(guān)的選擇考慮原則是：信號壓力中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的發(fā)全，如閥門處于打開位置時(shí)危害性小，則應(yīng)選用氣關(guān)式；反之，則用氣開式。形成：執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組合正作用正作用氣關(guān)正作用反作用氣開反作用正作用氣開反作用反作用氣關(guān)組合方式執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正反作用閥體部件有正裝和反裝氣動調(diào)節(jié)閥有氣開式和氣關(guān)式氣關(guān)氣開氣開氣關(guān)換熱器冷卻水調(diào)節(jié)閥選氣關(guān)式輸入信號中斷，調(diào)節(jié)閥打開，保證冷卻水繼續(xù)流動，防止換熱器溫度過高損壞加熱爐燃料油調(diào)節(jié)閥選氣開式輸入信號中斷，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，燃料油切斷，防止加熱爐溫度過高造成毀壞蒸餾塔進(jìn)料調(diào)節(jié)閥選氣開式輸入信號中斷，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，進(jìn)料切斷，防止物料過多造成溢出事故精餾塔回流調(diào)節(jié)閥選氣關(guān)式輸入信號中斷，調(diào)節(jié)閥打開，保證回流量，防止不合格產(chǎn)品蒸出3、流量特性的選擇調(diào)節(jié)閥流量特性：介質(zhì)流過調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對位移（即閥的相對開度）之間的關(guān)系調(diào)節(jié)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(shí)際流量特性（1）調(diào)節(jié)閥的流量特性的概念最大流量最大位移實(shí)際位移實(shí)際流量調(diào)節(jié)閥的固有特性，由閥芯的形狀所決定。1-快開特性2-直線特性3-拋物線特性4-等百分比（對數(shù)）特性（2）理想流量特性(ΔP一定)特點(diǎn)：a.放大系數(shù)是常數(shù)調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對位移成直線關(guān)系，即單位位移變化所引起的流量變化是常數(shù)b.Q↑流量相對變化值

↓A、直線流量特性l/Lqv/qvmax10%50%80%相對流量的變化率的定義:曲線上某一點(diǎn)的相對流量的變化量和該點(diǎn)的相對流量之比q%=(△qv/qvmax)／(qv/qvmax)100%q%=△qv/qv100%在曲線上選擇3個點(diǎn)在I/L%=10%處，I/L%變化10%，計(jì)算的q%=

100%在I/L%=50%處，I/L%變化10%，計(jì)算的q%=20%在I/L%=80%處，I/L%變化10%，計(jì)算的q%=

12.5%結(jié)論：用相對流量的變化率表征閥體部件的靈敏度，小開度時(shí)，靈敏度高，容易震蕩；大開度時(shí)，靈敏度低，調(diào)節(jié)遲緩。用放大系數(shù)表征閥體部件的斜率，斜率＝常量。特點(diǎn)：a.Q↑放大系數(shù)↑單位相對位移變化所引起的相對流量變化與此點(diǎn)的相對流量成正比關(guān)系b.流量相對變化值是常數(shù)B、等百分比流量特性（對數(shù)流量特性）l/Lqv/qvmax10%50%80%在曲線上選擇3個點(diǎn)：在I/L%=10%處，I/L%變化10%，計(jì)算的q%=（6.58-4.67）/4.67×

100%≈40%在I/L%=50%處，I/L%變化10%，計(jì)算的q%=（25.6-18.3）/18.3×100%≈40%在I/L%=80%處，I/L%變化10%，計(jì)算的q%=(71.2-50.8)/50.8×100%≈40%結(jié)論：用相對流量的變化率表征閥體部件的靈敏度，小開度時(shí)和大開度時(shí)，靈敏度相同。用放大系數(shù)表征閥體部件的斜率，斜率≠常量。單位相對位移的變化所引起的相對流量變化與此點(diǎn)的相對流量值的平方值的平方根成正比關(guān)系C、拋物線流量特性為了彌補(bǔ)直線特性在小開度時(shí)調(diào)節(jié)性能差的缺點(diǎn)，在拋物線特性基礎(chǔ)上派生出一種修正拋物線特性，它在相對位移30%及相對流量變20%這段區(qū)間內(nèi)為拋物線關(guān)系，而在此以上的范圍是線性關(guān)系。l/Lqv/qvmax在開度較小時(shí)就有較大的流量，隨著開度的增大，流量很快就達(dá)到最大；此后再增加開度，流量變化很小有效位移一般為閥座直徑的1/4

適用于迅速啟閉的位式控制或程序控制系統(tǒng)D、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。l/Lqv/qvmaxA、串聯(lián)管道時(shí)*流量特性發(fā)生畸變直線特性→快開特性等百分比特性→直線特性*可調(diào)比減?。?）工作流量特性(ΔP變化)B、并聯(lián)管道時(shí)的工作流量特性

通常一般X值不能低于0.8，即旁路流量只能為總流量的百分?jǐn)?shù)之十幾?？烧{(diào)比將大大下降可調(diào)比R反映調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)能力的大小

定義:調(diào)節(jié)閥所能調(diào)節(jié)的最大流量和最小流量之比

調(diào)節(jié)閥前后壓差的變化，會引起可調(diào)比變化，將可調(diào)比分為理想可調(diào)比和實(shí)際可調(diào)比。

（4）調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比理想可調(diào)比由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定，通常

A、理想可調(diào)比R(ΔP一定)①串聯(lián)管道時(shí)的可調(diào)比

設(shè)

B、實(shí)際可調(diào)比Rr(ΔP變化)B、并聯(lián)管道時(shí)的可調(diào)比

R＞＞1設(shè)（4）理想流量特性的選擇實(shí)際上是指如何選擇直線特性和等百分比特性

經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則:適當(dāng)?shù)剡x擇調(diào)節(jié)閥的特性，以閥的放大系數(shù)的變化來補(bǔ)償控制對象放大系數(shù)的變化，使控制系統(tǒng)總的放大系數(shù)保持不變或近似不變（1）考慮系統(tǒng)的控制品質(zhì)調(diào)節(jié)閥在串聯(lián)管道時(shí)的工作流量特性與S值的大小有關(guān)，即與工藝配管情況有關(guān)。因此，在選擇其特性時(shí)，還必須考慮工藝配管情況。（2）考慮工藝管道情況1.根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)選擇所需要的工作流量特性2.考慮工藝配管情況確定相應(yīng)的理想流量特性P182表5-5具體做法:氣動調(diào)節(jié)閥選型規(guī)定(CD50A11-84)

固有流量特性直線對數(shù)正常流量下的△P/沒有流量負(fù)載時(shí)的△P＞0.751.液位定值控制系統(tǒng)2.主要干擾為給定值的流量、溫度控制系統(tǒng)1.流量、壓力、溫度定值控制系統(tǒng)2.主要干擾為給定值的壓力控制系統(tǒng)同上≤0.75各種控制系統(tǒng)直線特性調(diào)節(jié)閥在小開度時(shí)流量相對變化值大，控制過于靈敏，易引起振蕩，且閥芯、閥座也易受到破壞，因此在S值小、負(fù)荷變化大的場合，不宜采用。等百分比特性調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)隨調(diào)節(jié)閥行程增加而增大，流量相對變化值是恒定不變的，因此它對負(fù)荷變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性。（3）考慮負(fù)荷變化情況結(jié)論：常用的調(diào)節(jié)閥流量特性為“線性”和“等百分比”在設(shè)計(jì)過程中，當(dāng)流量特性難以確定時(shí)，優(yōu)先選用“等百分比”特性，它的適應(yīng)性更強(qiáng)。4、調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)材料的選擇選材一般根據(jù)工藝介質(zhì)的腐蝕性及溫度、壓力、氣蝕、沖刷等幾個方面而定，同時(shí)還考慮其經(jīng)濟(jì)的合理性。（1）閥體材料閥體材料：HT20-40、ZG25B、ZG1CR18NI9TI、RT20-40、ZG25。閥芯、閥桿、閥座材料：1CR18NI9TI、YG6X、YG8可淬硬鋼鉻。墊片材料：2CR13、1CR18NI9夾石棉板、浸蠟石棉膠板、8#-10#鋼。填料：V形聚四氟乙烯、石棉、高硅氧纖維。（2）閥內(nèi)件材料奧氏體不銹鋼、哈氏合金、蒙乃爾合金、鈦與鈦合金、鉭。標(biāo)準(zhǔn)號：中國——JB，美國——ANSI,IS，德國——DIN,前蘇聯(lián)——TOCT，法國——NF，英國——RS,瑞典——SIS（3）填料選擇作用：防止因閥桿移動而閥內(nèi)介質(zhì)向外泄漏。最常用的是聚四氟乙烯。首先必須要合理確定調(diào)節(jié)閥流量和壓差的數(shù)據(jù)。通常把代入計(jì)算公式中的流量和壓差分別稱為計(jì)算流量和計(jì)算壓差。而在根據(jù)計(jì)算所得到的流量系數(shù)選擇調(diào)節(jié)閥口徑之后，還應(yīng)對所選調(diào)節(jié)閥開度和可調(diào)節(jié)比進(jìn)行驗(yàn)算，以保證所選調(diào)節(jié)閥的口徑能滿足控制要求。

——依據(jù)流量系數(shù)5、調(diào)節(jié)閥的口徑選擇說穿了，就是根據(jù)工藝參數(shù)計(jì)算出K，然后根據(jù)K來選取一個Kv值差不多的調(diào)節(jié)閥。孔板流量計(jì)的公式？？調(diào)節(jié)閥的流量方程依據(jù)的原理：伯努利方程（能量守恒）流量系數(shù)是反映調(diào)節(jié)閥口徑大小的一個重要參數(shù)

流量系數(shù)KV的定義:在調(diào)節(jié)閥前后壓差為100KPa，流體密度為1g/cm3（即5～40℃的水）的條件下，調(diào)節(jié)閥全開時(shí)，每小時(shí)通過閥門的流體量（m3）

（1）調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)把上述參數(shù)代入流量方程，即可算出實(shí)際工況的流經(jīng)閥門的流量

事實(shí)上，這里提出流量系數(shù)的概念，用意不在流量的計(jì)算上，真正目的是根據(jù)工藝要求如何來選擇一臺合適的調(diào)節(jié)閥。

根據(jù)工藝要求，即流量Q、前后差壓△P、介質(zhì)密度ρ，可以用下式來計(jì)算調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)，并以此來作為閥門口徑選擇的依據(jù)之一：注意：上式中各參數(shù)的單位上式只適用于一般的流體（如水或者類似流體）流體的種類和性質(zhì)將影響KV的大小，因此對不同的流體必須考慮其對流量系數(shù)的影響流體的流動狀態(tài)也將影響Kv的大小流量系數(shù)的計(jì)算

最大計(jì)算流量是指通過調(diào)節(jié)閥的最大流量，其值應(yīng)根據(jù)工藝設(shè)備的生產(chǎn)能力、對象負(fù)荷的變化、操作條件變化以及系統(tǒng)的控制質(zhì)量等因素綜合考慮，合理確定。

避免兩種傾向：過多考慮余量只考慮眼前生產(chǎn)選擇調(diào)節(jié)閥口徑的步驟（1）確定計(jì)算流量計(jì)算壓差是指最大流量時(shí)調(diào)節(jié)閥上的壓差，即調(diào)節(jié)閥全開時(shí)的壓差（2）確定計(jì)算壓差確定計(jì)算壓差時(shí)必須兼顧調(diào)節(jié)性能和動力消耗兩方面，即應(yīng)合理選定S值。2)在最大流量的條件下，分別計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)調(diào)節(jié)閥之外的各項(xiàng)局部阻力所引起的壓力損失，再求出它們的總和△PF。

3)選取S值S值一般希望不小于0.3，常選

4)求取調(diào)節(jié)閥計(jì)算壓差△PV

計(jì)算壓差確定步驟如下：

1)選擇調(diào)節(jié)閥前后最近的壓力基本穩(wěn)定的兩個設(shè)備作為系統(tǒng)的計(jì)算范圍。

根據(jù)已求得的Kmax，在所選用的產(chǎn)品型式的標(biāo)準(zhǔn)系列中，選取大于Kmax并與其最接近的那一擋Kv值（P.169,表6-3)根據(jù)已決定的計(jì)算流量和計(jì)算壓差，求得最大流量時(shí)的流量系數(shù)Kmax

（3）計(jì)算流量系數(shù)Kmax（4）選取流量系數(shù)KV最大計(jì)算流量時(shí)的開度不大于90%最小計(jì)算流量時(shí)的開度不小于10%直線特性調(diào)節(jié)閥

等百分比特性的調(diào)節(jié)閥

（5）驗(yàn)算調(diào)節(jié)閥開度（6）驗(yàn)算調(diào)節(jié)閥實(shí)際可調(diào)比須滿足根據(jù)值決定調(diào)節(jié)閥的公稱直徑Dg和閥座直徑dg（7）確定調(diào)節(jié)閥口徑（P.169表6-3)一般液體C=10qv(ρ/△P)1/2qv單位=m3/hρ單位=g/cm3△P單位=kPaC=qv(ρ/△P)1/2qv單位=m3/hρ單位=g/cm3△P單位=100kPa高粘度液體C=ψ10qv(ρ/△P)1/2閃蒸及空化液體△P＞△PTC=10qv(ρ/△PT)1/2△PT=FL2(P1-FFPv)△PT單位=kPaPv單位=kPa6、調(diào)節(jié)閥附件的選擇6.5電氣轉(zhuǎn)換器/閥門定位器電氣轉(zhuǎn)換器電氣閥門定位器壓縮空氣過濾器閥門定位器將控制信號（I0或PO），成比例地轉(zhuǎn)換成氣壓信號輸出至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使閥桿產(chǎn)生位移可見，閥門定位器與氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成一個負(fù)反饋系統(tǒng)（各參數(shù)的名稱?如被控變量等)閥桿位移量通過機(jī)械機(jī)構(gòu)反饋到閥門定位器，當(dāng)位移反饋信號與輸入的控制信號相平衡時(shí)，閥桿停止動作，調(diào)節(jié)閥的開度與控制信號相對應(yīng)。閥門定位器可以采用更高的氣源壓力，從而可增大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力在什么情況下需要使用閥門定位器？

答：大口徑閥門，或者要求由較大輸出力的閥門等（小口徑閥門一般較少使用）閥門定位器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在一起，因而可減少調(diào)節(jié)信號的傳輸滯后。此外，閥門定位器還可以接受不同范圍的輸入信號，因此采用閥門定位器還可實(shí)現(xiàn)分程控制。問題：很明顯，閥門定位器是與氣動調(diào)節(jié)閥配套使用的，那么，電動調(diào)節(jié)閥是否有類似與閥門定位器的輔助單元？按結(jié)構(gòu)形式，閥門定位器可以分為: 電/氣閥門定位器 氣動閥門定位器 智能式閥門定位器。電／氣閥門定位器電／氣閥門定位器作用：1.將4～20mA或0～10mA轉(zhuǎn)換為氣信號，用以控制氣動調(diào)節(jié)閥2.它還能夠起到閥門定位的作用當(dāng)輸入IO →對主杠桿2產(chǎn)生向左的力F1 →主杠桿繞支點(diǎn)反時(shí)針偏轉(zhuǎn) →擋板13靠近噴嘴15

→Pa↑

→使閥桿向下移動 →并帶動反饋桿9繞支點(diǎn)4偏轉(zhuǎn) →凸輪5也跟著逆時(shí)針偏轉(zhuǎn) →從而使反饋彈簧11拉伸 →最終使閥門定位器達(dá)到平衡狀態(tài)。此時(shí)，一定的信號壓力就對應(yīng)于一定的閥桿位移，即對應(yīng)于一定的閥門開度。特性KiIoFiliMiK1PaK2LKfFflfMf＋－KiIoFiliMiK1PaK2LKfFflfMf＋－閥桿位移和輸入信號之間的關(guān)系取決于轉(zhuǎn)換系數(shù)Ki、力臂長度li以及反饋部分的反饋系數(shù)Kf，而與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的時(shí)間常數(shù)和放大系數(shù)，即執(zhí)行機(jī)構(gòu)的膜片有效面積和彈簧剛度無關(guān)，因此閥門定位器能消除執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜片有效面積和彈簧剛度變化的影響，提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的線性度，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。氣動閥門定位器原理與前者完全相同氣動力矩平衡式閥門定位器要將正作用改裝成反作用，只要把波紋管的位置從主杠桿的右側(cè)調(diào)到左側(cè)即可。

智能式閥門定位器原理和前面