控制儀表及計(jì)算機(jī)控制裝置執(zhí)行器理論知識

1、控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄15.5.執(zhí)行器執(zhí)行器(Actuator)(Actuator)接受來自調(diào)節(jié)器的控制信號，通過其本身開度的變化，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。 執(zhí)行器使用條件惡劣，是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié) 5.1. 概述 (7.Final control)(7.Final control)1.作用：控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄25.1.2. 執(zhí)行器的構(gòu)成執(zhí)行器的構(gòu)成執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩個部分構(gòu)成 輔助裝置：閥門定位器利用負(fù)反饋原理改 善執(zhí)行器的

2、性能手操機(jī)構(gòu)用于人工直接操作執(zhí)行器 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄35.1.3.5.1.3.執(zhí)行器的分類及特點(diǎn)執(zhí)行器的分類及特點(diǎn) (1)按使用的能源形式分類：氣動執(zhí)行器氣動調(diào)節(jié)閥電動執(zhí)行器液動執(zhí)行器Electrical ActuatorPneumatic ActuatorHydrodynamic Actuator電動調(diào)節(jié)閥控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄4 氣動調(diào)節(jié)閥采用氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)：輸出直線位移l 直行程式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)直行程式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 長行程式輸出角位移 角行

3、程式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)角行程式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 薄膜式活塞式控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄5電動調(diào)節(jié)閥采用電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)：輸出直線位移l 直行程式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)直行程式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 輸出角位移 角行程式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)角行程式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 直行程式直行程式角行程式角行程式控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄6(2)按使用的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分類： 直通雙座調(diào)節(jié)閥直通雙座調(diào)節(jié)閥直通單座調(diào)節(jié)閥直通單座調(diào)節(jié)閥籠式（套筒）調(diào)節(jié)閥籠式（套筒）調(diào)節(jié)閥三通調(diào)節(jié)閥三通調(diào)節(jié)閥角型調(diào)節(jié)閥角型調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥隔膜調(diào)節(jié)閥隔膜調(diào)

4、節(jié)閥波紋管密封調(diào)節(jié)閥波紋管密封調(diào)節(jié)閥超高壓調(diào)節(jié)閥超高壓調(diào)節(jié)閥小流量調(diào)節(jié)閥小流量調(diào)節(jié)閥低噪音調(diào)節(jié)閥低噪音調(diào)節(jié)閥直行程式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 角角 行行程程式式調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu) 同一類型的氣動調(diào)節(jié)閥和同一類型的氣動調(diào)節(jié)閥和電動調(diào)節(jié)閥，分別采用氣動執(zhí)電動調(diào)節(jié)閥，分別采用氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)行機(jī)構(gòu)和電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)蝶閥蝶閥凸輪撓曲調(diào)節(jié)閥凸輪撓曲調(diào)節(jié)閥V型球閥型球閥O型球閥型球閥控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄7(3)(3)執(zhí)行器的特點(diǎn)執(zhí)行器的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠穩(wěn)定、輸出力大、結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠穩(wěn)定、輸出力大、 安裝維修方便、價(jià)

5、格便宜和防火防爆安裝維修方便、價(jià)格便宜和防火防爆氣動調(diào)節(jié)閥氣動調(diào)節(jié)閥優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：動作較快、能源獲取方便、動作較快、能源獲取方便、 特別適于遠(yuǎn)距離的信號傳送特別適于遠(yuǎn)距離的信號傳送電動調(diào)節(jié)閥電動調(diào)節(jié)閥采用電采用電/ /氣轉(zhuǎn)換器或電氣轉(zhuǎn)換器或電/ /氣閥門定位器，使傳送信氣閥門定位器，使傳送信號為電信號，現(xiàn)場操作為氣動信號。號為電信號，現(xiàn)場操作為氣動信號。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：響應(yīng)時間大，信號不適于遠(yuǎn)傳響應(yīng)時間大，信號不適于遠(yuǎn)傳缺點(diǎn)缺點(diǎn)：輸出力較小、價(jià)格貴輸出力較小、價(jià)格貴一般只適用于防爆要求不高的場合一般只適用于防爆要求不高的場合控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上

6、頁上頁下頁下頁目目 錄錄85.1.4. 執(zhí)行器的作用方式執(zhí)行器的作用方式 當(dāng)輸入信號增大時，流過執(zhí)行器的流量減小 當(dāng)輸入信號增大時，執(zhí)行器的開度增大，即流過執(zhí)行器的流量增大 氣動調(diào)節(jié)閥通常稱為氣開閥氣動調(diào)節(jié)閥通常稱為氣關(guān)閥正作用正作用: 反作用反作用: :控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄95.2. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用: :根據(jù)輸入控制信號的大小，產(chǎn)生相應(yīng)根據(jù)輸入控制信號的大小，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出力的輸出力F和位移和位移(直線位移直線位移l或角位移或角位移)輸出力輸出力F 用于克服調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中流動流體對用于

7、克服調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中流動流體對閥芯產(chǎn)生的作用力或作用力矩，以及摩擦閥芯產(chǎn)生的作用力或作用力矩，以及摩擦力等其他各種阻力；力等其他各種阻力； 位移位移 (l或或)用于用于帶動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)閥芯動作帶動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)閥芯動作控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄10執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用方式執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用方式 正作用正作用: :輸入信號增加，執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿向下運(yùn)動輸入信號增加，執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿向下運(yùn)動 反作用反作用: :輸入信號增加，執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿向上運(yùn)動輸入信號增加，執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿向上運(yùn)動 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下

8、頁下頁目目 錄錄115.2.1. 氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu) 氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受氣動調(diào)節(jié)器或閥門定位器輸出的氣壓信號，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出力F和直線位移l，以推動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動作。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 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄12結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1-上膜蓋； 2-波紋膜片3-下膜蓋； 4-支架5-推桿； 6-壓縮彈簧7-彈簧座； 8-調(diào)節(jié)件9-連接閥桿螺母10-行程標(biāo)尺 ( 1) 氣動薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu) 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下

9、頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄13工作原理工作原理 當(dāng)信號壓力通入由上膜蓋1和膜片2組成的氣室時，在膜片上產(chǎn)生一個向下的推力，使推桿5向下移動壓縮彈簧6，當(dāng)彈簧的反作用力與信號壓力在膜片上產(chǎn)生的推力相平衡時，推桿穩(wěn)定在一個對應(yīng)的位置，推桿的位移l即為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出，也稱行程。 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄14氣動薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性氣動薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性 氣動薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的力平衡方程式為 CslAPe11PCsAlea) a) 靜態(tài)特性靜態(tài)特性 非線性偏差小于5，回差小于35 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和

10、計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄15b) b) 動態(tài)特性動態(tài)特性 11111TSRCSPPO1) 1(TSKCTSAplseoCslAPe1控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄16（2）氣動活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)）氣動活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu) 長行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)特點(diǎn):行程長 輸出力矩大控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄175.2.2. 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu) 構(gòu)成原理構(gòu)成原理 接受010mADC或420mADC的輸入信號，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出力F和直

11、線位移l或輸出力矩M和角位移 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄18(1) 伺服電機(jī)伺服電機(jī) 伺服電機(jī)實(shí)際上是一個二相電容異步電機(jī)，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)、線徑相同而成，定子上均勻分布著兩個匝數(shù)、線徑相同而相隔相隔9090電角度的定子繞組電角度的定子繞組W W1 1和和W W2 2。 作用作用: : 將伺服放大器輸出的電功率轉(zhuǎn)換將伺服放大器輸出的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械轉(zhuǎn)矩成機(jī)械轉(zhuǎn)矩控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表

12、和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄19(2) 伺服放大器伺服放大器 作用: 將輸入信號和反饋信號進(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)、的導(dǎo)通或截止?？煽毓杞涣鏖_關(guān)、用來接通伺服電機(jī)的交流電源，分別控制伺服電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)或停止不轉(zhuǎn) 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄20(3) 位置發(fā)送器位置發(fā)送器 位移檢測元件位移檢測元件用于將電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的位移用于將電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的位移轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成mV mV 或電阻等信號，常用的位移檢測元件有差動或電阻等信號，常用的位移檢測元

13、件有差動變壓器、塑料薄膜電位器和位移傳感器等；變壓器、塑料薄膜電位器和位移傳感器等； 作用作用:將電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的位移線性地將電動執(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。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)換電路位置發(fā)送器包括：位移檢測元件和轉(zhuǎn)換電路 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路用于將位移檢測元件輸出信號轉(zhuǎn)換成伺服用于將位移檢測元件輸出信號轉(zhuǎn)換成伺服放大器所要求的輸入信號，如放大器所要求的輸入信號，如0 0- -10mA10mA或或4-20mA4-20mA直流電直流電流信號。流信號?？刂苾x表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上

14、頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄21(4) 減速器減速器 作用：將伺服電機(jī)高轉(zhuǎn)速、小力矩的輸作用：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)。力矩的輸出功率，以推動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。 直行程式的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，減速器還起直行程式的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，減速器還起到將伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)到將伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的直線運(yùn)動的作用。輸出軸的直線運(yùn)動的作用。 減速器一般由機(jī)械齒輪或齒輪與皮帶輪構(gòu)成。減速器一般由機(jī)械齒輪或齒輪與皮帶輪構(gòu)成?？刂苾x表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)

15、算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄22電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性 伺服放大器是一個具有繼電特性的非線性環(huán)節(jié)伺服放大器是一個具有繼電特性的非線性環(huán)節(jié)， 為不靈敏區(qū)為不靈敏區(qū) 2fiII無輸出；無輸出； 2fiII輸出輸出215V ifIKl1ifIK1 伺服電機(jī)接通電源：伺服電機(jī)接通電源：伺服電機(jī)伺服電機(jī)工作在恒速狀態(tài)，故為一個工作在恒速狀態(tài)，故為一個積分環(huán)節(jié)，積分環(huán)節(jié)，因此，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動態(tài)特性主要取決于伺服電因此，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動態(tài)特性主要取決于伺服電機(jī)的特性，即具有機(jī)的特性，即具有積分特性積分特性 伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動時：伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動時： 或 為比

16、例特性為比例特性 減速器和位置發(fā)送器為比例環(huán)節(jié)減速器和位置發(fā)送器為比例環(huán)節(jié)控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄235.3. 5.3. 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分，在執(zhí)行機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力和輸出位移作用下，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)閥芯構(gòu)的輸出力和輸出位移作用下，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)閥芯的運(yùn)動，改變了閥芯與閥座之間的流通截面積，的運(yùn)動，改變了閥芯與閥座之間的流通截面積，即改變了調(diào)節(jié)閥的阻力系數(shù)，使被控介質(zhì)流體即改變了調(diào)節(jié)閥的阻力系數(shù)，使被控介質(zhì)流體的流量發(fā)生相應(yīng)變化。的流量發(fā)生相應(yīng)變化。控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制

17、儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄245.3.1. 5.3.1. 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) 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)軸控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄25常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)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)閥直通單座調(diào)節(jié)閥特點(diǎn)特點(diǎn): :泄漏量小泄漏量小 允許壓差小允許壓差小 特點(diǎn)特點(diǎn): :泄漏量泄漏量大大 允許壓差允許壓差大大 直通雙座調(diào)節(jié)閥直通雙座調(diào)節(jié)閥控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制

18、裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄26常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn) 角形調(diào)節(jié)閥角形調(diào)節(jié)閥特點(diǎn):流路簡單 阻力小 特點(diǎn):有三個接管口 三通閥三通閥控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄27常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn) 蝶閥蝶閥特點(diǎn)特點(diǎn): :成本低成本低 泄漏較大泄漏較大 流通能力大流通能力大 特點(diǎn)特點(diǎn): : 流路阻力小流路阻力小 特點(diǎn)特點(diǎn): :穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好 拆裝維修方便拆裝維修方便 套筒閥套筒閥偏心旋轉(zhuǎn)閥偏心旋轉(zhuǎn)閥 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝

19、置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄285.3.2. 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作原理調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作原理 流體經(jīng)調(diào)節(jié)閥時的能量損流體經(jīng)調(diào)節(jié)閥時的能量損失失H為為 單位質(zhì)量流體經(jīng)調(diào)節(jié)閥時的單位質(zhì)量流體經(jīng)調(diào)節(jié)閥時的能量損失與流體的動能成正比能量損失與流體的動能成正比 流體在調(diào)節(jié)閥的平均流速流體在調(diào)節(jié)閥的平均流速W為為 gPPH21gWH22AQW PAPPAQ2)(221控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄29調(diào)節(jié)閥實(shí)際應(yīng)用的流量方程式 Acm2 g/cm3 (10-5 N s2 / cm4) 100kPa (10N/ cm2)Q

20、 m3/ hPAPAQ09. 5102010360056設(shè) AK09. 5則 PKQPAQ2P(m3/ h)K K 為調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)為調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù) 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄305.3.3. 調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)K K 反映調(diào)節(jié)閥口徑大小 的定義的定義 : 在調(diào)節(jié)閥前后壓差為100KPa，流體密度為1g/cm3 （即540的水）的條件下，調(diào)節(jié)閥全開時，每小時通過閥門的流體量（m3） AK09. 524DNA20 . 4DNK 因 故PKQVK規(guī)定條件下的流量系數(shù)K 以 表示 VK控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置

21、控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄31流量系數(shù)的計(jì)算 PKQ取 的單位為kPa PQK10 1.流體的種類和性質(zhì)將影響K 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 2.流體的流動狀態(tài)也將影響K 的大小，因此要考慮阻塞流與非阻塞流的情況P由可得：適用于一般液體流量系數(shù)計(jì)算公式匯總表見p171表5-1 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄325.3.4. 調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比 反映調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)能力的大小 定義:調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量和最小流量之比 minmaxQQR 調(diào)節(jié)閥

22、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。 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄33(1) 理想可調(diào)比 (P 一定)minmaxminmaxminmaxKKPKPKQQR由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定 R=30 ; 50控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄34(2)實(shí)際可調(diào)比 Rr (P 變化)串聯(lián)管道時的可調(diào)比 maxminminmaxPKPK設(shè) SPPSminSRRr 則 minmaxQQRrmaxminPPRSPPRmin控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制

23、儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄35并聯(lián)管道時的可調(diào)比并聯(lián)管道時的可調(diào)比minmaxQQRrmaxmax1QQx maxmaxmax)1 (QxRQxQRrR 1 2max11QQxRr設(shè) 則 2min1maxQQQxRRR) 1(min1max1QQR 2max1maxQQQ控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄365.3.5. 調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性 介質(zhì)流過調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對位移介質(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（即閥的相對開度）之間的關(guān)系 )(

24、maxLlfQQ 調(diào)節(jié)閥前后壓差的變化，會引起流量變調(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)際流量化。流量特性分為理想流量特性和實(shí)際流量特性特性 PAPKQ09. 5控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄37 理想流量特性 (P 一定)調(diào)節(jié)閥的固有特性，由閥芯的形狀所決定。調(diào)節(jié)閥的固有特性，由閥芯的形狀所決定。理想流量特性主要有直線特性、等百分比（對數(shù)）特性、拋物線特性及快開特性等四種 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄38(1) 直線流量特

25、性直線流量特性 調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對位移成直線關(guān)系，即單位調(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)位移變化所引起的流量變化是常數(shù) kLldQQd)()(maxLlRRLlRRQQ)11 (1) 1(11max特點(diǎn)：特點(diǎn)：a.a.放大系數(shù)是常數(shù)放大系數(shù)是常數(shù) b. Q 流量相對變化值流量相對變化值 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄39(2) 等百分比流量特性（對數(shù)流量特性）等百分比流量特性（對數(shù)流量特性） 單位相對位移變化所引起的相對流量變化與此點(diǎn)單位相對位移變化所引起的相對流量變化與此點(diǎn)的相

26、對流量成正比關(guān)系的相對流量成正比關(guān)系 maxmax)()(QQkLldQQd特點(diǎn)：特點(diǎn)：a. a. Q 放大系數(shù)放大系數(shù) b. 流量相對變化值是常數(shù)流量相對變化值是常數(shù) )1(maxln)1(maxLlRLlRQQeQQ或控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄40(3) 拋物線流量特性拋物線流量特性 單位相對位移的變化所引起的相對流量變化與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)系此點(diǎn)的相對流量值的平方值的平方根成正比關(guān)系 21maxmax)()()(QQkLldQQd2max) 1(1 1L

27、lRRQQ控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄41(4) (4) 快開流量特性快開流量特性 在開度較小時就有較大的流量，隨著開度的增在開度較小時就有較大的流量，隨著開度的增大，流量很快就達(dá)到最大；此后再增加開度，流量變大，流量很快就達(dá)到最大；此后再增加開度，流量變化很小化很小 有效位移一般為閥座直徑的有效位移一般為閥座直徑的1/41/4 適用于迅速啟閉的位式適用于迅速啟閉的位式控制或程序控制系統(tǒng)控制或程序控制系統(tǒng) 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄42 工作流量特性

28、 (P P 變化變化)(1)串聯(lián)管道時* * 可調(diào)比減小可調(diào)比減小 * * 流量特性發(fā)生畸變流量特性發(fā)生畸變 直線特性直線特性快開特性快開特性 等百分比特性等百分比特性直線特性直線特性 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄43(2)并聯(lián)管道時的工作流量特性 可調(diào)比將大大下降 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。 maxmax1QQx控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄445.4. 執(zhí)行器的選擇計(jì)算執(zhí)行器的選擇計(jì)算 執(zhí)行器的選用是否得當(dāng)，將

29、直接影響控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量、安全性和可靠性 執(zhí)行器的選擇，主要是從以下三方面考慮： 1.執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)形式； 2.調(diào)節(jié)閥的流量特性； 3.調(diào)節(jié)閥的口徑。 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄455.4.1. 5.4.1. 執(zhí)行器結(jié)構(gòu)形式的選擇執(zhí)行器結(jié)構(gòu)形式的選擇 1)1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 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環(huán)境溫度范圍高（簡單、可靠）需另設(shè)氣源裝置 低 小 小 好（-40+80） 較低 簡單、方便 高 大 大 差（-10+55）控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和

30、計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄46 選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)時，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） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 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 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄47確定整個氣動調(diào)節(jié)閥的作用方式確定整個氣動調(diào)節(jié)閥的作用方式 氣開式調(diào)節(jié)閥:有信號壓力輸入時閥打開 無信號壓力時閥全關(guān)氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥:有信號壓力時閥關(guān)閉

31、 無信號壓力時閥全開氣開氣關(guān)的選擇考慮原則是： 信號壓力中斷時，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危害性小，則應(yīng)選用氣關(guān)式；反之，則用氣開式。 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄48確定氣動調(diào)節(jié)閥作用方式實(shí)例確定氣動調(diào)節(jié)閥作用方式實(shí)例 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄49(2) (2) 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的選擇調(diào)節(jié)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

32、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)?？刂苾x表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄505.4.2. 5.4.2. 執(zhí)行器執(zhí)行器流量特性流量特性的選擇的選擇 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 : （1）考慮系統(tǒng)的控制品質(zhì) 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控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下

33、頁下頁目目 錄錄51 （2）考慮工藝管道情況 調(diào)節(jié)閥在串聯(lián)管道時的工作流量特性與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，還必須考慮工藝配管情況。 具體做法是先根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)選擇所需要的工作流量特性，再考慮工藝配管情況確定相應(yīng)的理想流量特性?？刂苾x表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄52（3）考慮負(fù)荷變化情況 直線特性調(diào)節(jié)閥在小開度時流量相對變化值大，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

34、的，因此它對負(fù)荷變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性。 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄53根據(jù)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行選擇： 表5-5 調(diào)節(jié)閥工作流量特性的選擇表 控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄545.4.3.5.4.3.調(diào)節(jié)閥的口徑選擇調(diào)節(jié)閥的口徑選擇 首先必須要合理確定調(diào)節(jié)閥流量和壓差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。差分別稱為計(jì)算流量和計(jì)算壓差。PQK10依據(jù)流量系數(shù)依據(jù)流量系數(shù)控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置控制儀表和計(jì)算機(jī)控制裝置上頁上頁下頁下頁目目 錄錄上頁上頁下頁下頁目目 錄錄55 最大計(jì)算流量是指通過調(diào)節(jié)閥的最大流量，最大計(jì)算流量是指通過調(diào)節(jié)閥的最大流量，其值