控制儀表及計(jì)算機(jī)控制裝置執(zhí)行器理論知識(shí)

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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(hào)，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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(gè)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥電動(dòng)執(zhí)行器液動(dòng)執(zhí)行器Electrical ActuatorPneumatic ActuatorHydrodynamic Actuator電動(dòng)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄4 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥采用氣動(dòng)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(zhǎng)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄5電動(dòng)調(diào)節(jié)閥采用電動(dòng)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(dòng)調(diào)節(jié)閥和同一類型的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，分別采用氣動(dòng)執(zhí)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，分別采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)行機(jī)構(gòu)和電動(dòng)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(jiǎn)單、動(dòng)作可靠穩(wěn)定、輸出力大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)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(dòng)調(diào)節(jié)閥氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)作較快、能源獲取方便、動(dòng)作較快、能源獲取方便、 特別適于遠(yuǎn)距離的信號(hào)傳送特別適于遠(yuǎn)距離的信號(hào)傳送電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電動(dòng)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(hào)為電信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)操作為氣動(dòng)信號(hào)。號(hào)為電信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)操作為氣動(dòng)信號(hào)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：響應(yīng)時(shí)間大，信號(hào)不適于遠(yuǎn)傳響應(yīng)時(shí)間大，信號(hào)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(chǎng)合一般只適用于防爆要求不高的場(chǎng)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上

6、頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(hào)增大時(shí)，流過執(zhí)行器的流量減小 當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí)，執(zhí)行器的開度增大，即流過執(zhí)行器的流量增大 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥通常稱為氣開閥氣動(dòng)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(hào)的大小，產(chǎn)生相應(yīng)根據(jù)輸入控制信號(hào)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(dòng)流體對(duì)用于

7、克服調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中流動(dòng)流體對(duì)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(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)閥芯動(dòng)作帶動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)閥芯動(dòng)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(hào)增加，執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿向下運(yùn)動(dòng)輸入信號(hào)增加，執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿向下運(yùn)動(dòng) 反作用反作用: :輸入信號(hào)增加，執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿向上運(yùn)動(dòng)輸入信號(hào)增加，執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿向上運(yùn)動(dòng) 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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下

8、頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄115.2.1. 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受氣動(dòng)調(diào)節(jié)器或閥門定位器輸出的氣壓信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出力F和直線位移l，以推動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動(dòng)作。氣動(dòng)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(dòng)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下

9、頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄13工作原理工作原理 當(dāng)信號(hào)壓力通入由上膜蓋1和膜片2組成的氣室時(shí)，在膜片上產(chǎn)生一個(gè)向下的推力，使推桿5向下移動(dòng)壓縮彈簧6，當(dāng)彈簧的反作用力與信號(hào)壓力在膜片上產(chǎn)生的推力相平衡時(shí)，推桿穩(wěn)定在一個(gè)對(duì)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄14氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性 氣動(dòng)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄15b) b) 動(dòng)態(tài)特性動(dòng)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄16（2）氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)）氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu) 長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)特點(diǎn):行程長(zhǎng) 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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄175.2.2. 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)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(hào)，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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(gè)二相電容異步電機(jī)，伺服電機(jī)實(shí)際上是一個(gè)二相電容異步電機(jī)，由一個(gè)用沖槽硅鋼片疊成的定子和鼠籠轉(zhuǎn)子組由一個(gè)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(gè)匝數(shù)、線徑相同而成，定子上均勻分布著兩個(gè)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄19(2) 伺服放大器伺服放大器 作用: 將輸入信號(hào)和反饋信號(hào)進(jìn)行比較，得到差值信號(hào)，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。可控硅交流開關(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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄20(3) 位置發(fā)送器位置發(fā)送器 位移檢測(cè)元件位移檢測(cè)元件用于將電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的位移用于將電動(dòng)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(hào)，常用的位移檢測(cè)元件有差動(dòng)或電阻等信號(hào)，常用的位移檢測(cè)元

13、件有差動(dòng)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(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的位移線性地將電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的位移線性地轉(zhuǎn)換成反饋信號(hào)，反饋到伺服放大器的輸入端。轉(zhuǎn)換成反饋信號(hào)，反饋到伺服放大器的輸入端。位置發(fā)送器包括：位移檢測(cè)元件和轉(zhuǎn)換電路位置發(fā)送器包括：位移檢測(cè)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(cè)元件輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成伺服用于將位移檢測(cè)元件輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成伺服放大器所要求的輸入信號(hào)，如放大器所要求的輸入信號(hào)，如0 0- -10mA10mA或或4-20mA4-20mA直流電直流電流信號(hào)。流信號(hào)。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(yè)上

14、頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。力矩的輸出功率，以推動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。 直行程式的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，減速器還起直行程式的電動(dòng)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(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的直線運(yùn)動(dòng)的作用。輸出軸的直線運(yùn)動(dòng)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄22電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性 伺服放大器是一個(gè)具有繼電特性的非線性環(huán)節(jié)伺服放大器是一個(gè)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(gè)工作在恒速狀態(tài)，故為一個(gè)積分環(huán)節(jié)，積分環(huán)節(jié)，因此，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性主要取決于伺服電因此，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)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(dòng)時(shí)：伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)： 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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(dòng)，改變了閥芯與閥座之間的流通截面積，的運(yùn)動(dòng)，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?？刂苾x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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(jiǎn)單 阻力小 特點(diǎn):有三個(gè)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(shí)的能量損流體經(jīng)調(diào)節(jié)閥時(shí)的能量損失失H為為 單位質(zhì)量流體經(jīng)調(diào)節(jié)閥時(shí)的單位質(zhì)量流體經(jīng)調(diào)節(jié)閥時(shí)的能量損失與流體的動(dòng)能成正比能量損失與流體的動(dòng)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(shí)，每小時(shí)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(duì)不同的流體必須考慮其對(duì)流量系數(shù)的影響 2.流體的流動(dòng)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(huì)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄34(2)實(shí)際可調(diào)比 Rr (P 變化)串聯(lián)管道時(shí)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄35并聯(lián)管道時(shí)的可調(diào)比并聯(lián)管道時(shí)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(duì)流量與相對(duì)位移介質(zhì)流過調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與相對(duì)位移（即閥的相對(duì)開度）之間的關(guān)系（即閥的相對(duì)開度）之間的關(guān)系 )(

24、maxLlfQQ 調(diào)節(jié)閥前后壓差的變化，會(huì)引起流量變調(diào)節(jié)閥前后壓差的變化，會(huì)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(duì)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(duì)流量與相對(duì)位移成直線關(guān)系，即單位調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與相對(duì)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(duì)變化值流量相對(duì)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄39(2) 等百分比流量特性（對(duì)數(shù)流量特性）等百分比流量特性（對(duì)數(shù)流量特性） 單位相對(duì)位移變化所引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)單位相對(duì)位移變化所引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的相

26、對(duì)流量成正比關(guān)系的相對(duì)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(duì)變化值是常數(shù)流量相對(duì)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄40(3) 拋物線流量特性拋物線流量特性 單位相對(duì)位移的變化所引起的相對(duì)流量變化與單位相對(duì)位移的變化所引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的相對(duì)流量值的平方值的平方根成正比關(guān)系此點(diǎn)的相對(duì)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(shí)就有較大的流量，隨著開度的增在開度較小時(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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(shí)* * 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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄43(2)并聯(lián)管道時(shí)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu) 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性 驅(qū)動(dòng)能源價(jià)格輸出力剛度防爆性能環(huán)境溫度范圍高（簡(jiǎn)單、可靠）需另設(shè)氣源裝置 低 小 小 好（-40+80） 較低 簡(jiǎn)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄46 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） 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(duì)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(duì)于氣動(dòng)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄47確定整個(gè)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的作用方式確定整個(gè)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的作用方式 氣開式調(diào)節(jié)閥:有信號(hào)壓力輸入時(shí)閥打開 無信號(hào)壓力時(shí)閥全關(guān)氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥:有信號(hào)壓力時(shí)閥關(guān)閉

31、 無信號(hào)壓力時(shí)閥全開氣開氣關(guān)的選擇考慮原則是： 信號(hào)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。 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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄48確定氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥作用方式實(shí)例確定氣動(dòng)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(chǎng)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)?？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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(duì)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下

33、頁(yè)下頁(yè)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(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。 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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(shí)流量相對(duì)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(chǎng)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(duì)變化值是恒定不變

34、的，因此它對(duì)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)目目 錄錄上頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)下頁(yè)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