氣動(dòng)閥門定位器PPT課件

1、第一節(jié) 氣動(dòng)元器件p0p0Sp1Sp1123 (a) 噴嘴擋板機(jī)構(gòu)； (b) 噴嘴擋板靜特性1節(jié)流孔；2噴嘴；3擋板1.噴嘴擋板機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)第1頁/共29頁原理 氣源p0由節(jié)流孔1流入，經(jīng)背壓室后，由噴嘴2流出。當(dāng)擋板3蓋住噴嘴2時(shí)，背壓室壓力p1增到氣源壓力，但由于擋板不能全部蓋住噴嘴，所以p1只能接近氣源壓力；當(dāng)擋板3離開噴嘴2時(shí)，由于噴嘴直徑大于節(jié)流孔直徑，所以空氣全部由噴嘴排出，背壓室壓力p1為大氣壓力，但實(shí)際上噴嘴多少有一點(diǎn)阻力，所以p1只能接近大氣壓力；當(dāng)擋板3和噴嘴2有一定距離時(shí)，則背壓室壓力p1和擋板S有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 補(bǔ)充第2頁/共29頁2.2.氣動(dòng)放大器結(jié)構(gòu) AP0P出123

2、765位移平衡式放大器結(jié)構(gòu)圖1-節(jié)流孔 2噴嘴 3擋板 4金屬膜片 5閥桿6鋼珠 7彈簧片補(bǔ)充第3頁/共29頁原理 當(dāng)擋板3靠近噴嘴2時(shí)，背壓室C的壓力增加，金屬片4壓向閥桿5，于是鋼珠氣閥6開大，閥桿5上部的排氣間隙關(guān)小，輸出壓力p出增加。但是氣室B和大氣相通，所以壓力pB始終為0，氣室C內(nèi)的壓力由膜片4因位移而產(chǎn)生的彈力平衡，故稱位移平衡式放大器。這種放大器的特點(diǎn)是既放大流量，也放大壓力。 補(bǔ)充第4頁/共29頁第二節(jié)概述一、執(zhí)行器在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的作用 控制信號(hào)工藝管道介質(zhì)流量圖6-1 閥的作用接受控制器送來的控制信號(hào)，去改變生產(chǎn)工藝中調(diào)節(jié)劑的流量，使生產(chǎn)過程按預(yù)定的要求正常進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)

3、過程的自動(dòng)化，所以執(zhí)行器被稱為生產(chǎn)過程自動(dòng)化的 “手和腳”。第5頁/共29頁二、執(zhí)行器的分類 執(zhí)行器按能源或驅(qū)動(dòng)力可分為氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)三大類，以氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥為主體。 電動(dòng)執(zhí)行器以電源為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的，具有快速，便于集中控制等優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，防火防爆性能不好。 液動(dòng)執(zhí)行器是利用液壓原理推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的推力大，適用于負(fù)荷較大的場(chǎng)合，但其輔助設(shè)備大而笨重。 氣動(dòng)執(zhí)行器利用壓縮空氣作為能源，具有結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作可靠、維修方便、性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉、防火防爆等優(yōu)點(diǎn)。 氣動(dòng)執(zhí)行器也稱為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，下面以氣動(dòng)執(zhí)行器的典型產(chǎn)品氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥為例介紹其結(jié)構(gòu)和工作原理。第6頁/共29頁三、氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的

4、組成第7頁/共29頁 圖6-2 氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥外形圖1一氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；2一閥圖6-3 氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖1-薄膜；2-平衡彈簧；3-推桿；4-閥芯；5-閥座 有兩部分組成：上部是氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，下部是調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。第8頁/共29頁四、調(diào)節(jié)閥工作過程 執(zhí)行機(jī)構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的推動(dòng)裝置，它按控制氣壓信號(hào)的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，使推桿產(chǎn)生相應(yīng)的位移，從而帶動(dòng)閥芯動(dòng)作。閥（閥體部件）是調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其內(nèi)腔直接與工藝介質(zhì)接觸，閥芯在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，改變了閥芯與閥座間的流通面積，引起流體通過閥的阻力的變化，達(dá)到改變介質(zhì)流量的目的。 第9頁/共29頁五、調(diào)節(jié)閥的作用形式分四種：(a) 正作用氣關(guān)閥：控制信號(hào)從

5、上方來，流量減小。(b) 正作用氣開閥：控制信號(hào)從上方來，流量增大。(c) 反作用氣開閥：控制信號(hào)從下方來，流量增大。(d) 反作用氣關(guān)閥：控制信號(hào)從上方來，流量減小。 第10頁/共29頁六、調(diào)節(jié)閥的種類在各類調(diào)節(jié)閥中，雖然執(zhí)行機(jī)構(gòu)不相同，但其閥是通用的。根據(jù)不同的使用要求，調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)有不同種類，如（a）直通單座、(b)直通雙座、(c)角型、(d/e)三通閥、(f)蝶閥、(g)隔膜閥、(h)籠式閥、(i)凸輪撓曲閥、(j)球閥等。第11頁/共29頁七、調(diào)節(jié)閥的型號(hào)命名 第一節(jié)第二節(jié)圖6-4 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥型號(hào)命名 第一節(jié)以四個(gè)大寫漢語拼音字母表示執(zhí)行器的分類、能源和結(jié)構(gòu)形式：I執(zhí)行器類，以字母“Z

6、”表示。執(zhí)行機(jī)構(gòu)種類，“M”表示薄膜式；“H”薄膜多彈簧式；“N”深波紋式；“S”活塞式；“L”長行程式等。執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)特征，有彈簧直程正作用為“A”，有彈簧直程反作用為“B”。調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式，直通雙座為“N”；直通單座為“P”；角形為“S”；套筒式為“M”；三通分流、合流分別為“X”、“Q”；隔膜式為“T”；偏心旋轉(zhuǎn)式為“Z”等。 第12頁/共29頁第二節(jié)以阿拉伯?dāng)?shù)字表示產(chǎn)品的主要參數(shù)范圍：表示公稱壓力PN（MPa），分別以“16”、“40”、“60”、“100”、“160”、“320”等。第二節(jié)、以大寫漢語拼音字母表示作用方式與上閥蓋結(jié)構(gòu)形式。尾注的一部分，表示整機(jī)作用方式，氣開為“K”

7、，氣關(guān)為“B”。表示適用的介質(zhì)溫度，普通型空白，長頸型為“D”，散（吸）熱型為G，波紋管密封型為“V”等。如：ZNAS-64BD表示氣關(guān)式偏心旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥，正作用深波紋式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，PN為6.4MPa，低溫長頸型。 第13頁/共29頁第三節(jié) 閥門定位器一、概述 1.結(jié)構(gòu)第14頁/共29頁第15頁/共29頁第16頁/共29頁 閥門定位器接受來自控制器（調(diào)節(jié)器）的控制信號(hào)（電流信號(hào)或氣壓信號(hào)），成正比地轉(zhuǎn)換成氣壓信號(hào)輸出到氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使閥桿產(chǎn)生位移，而位移量通過機(jī)械機(jī)構(gòu)反饋到閥門定位器，當(dāng)位移反饋信號(hào)與輸入的控制信號(hào)相平衡時(shí)，閥桿停止動(dòng)作，調(diào)節(jié)閥的開度與控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)。 2.原理第17頁/共

8、29頁與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成了反饋機(jī)構(gòu)，所以提高了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的線性度，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，并且可以改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性，從而改善執(zhí)行器的特性；如果采用更高氣源壓力，可增大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力、克服閥桿的摩擦力、消除不平衡力的影響，加快了閥桿移動(dòng)速度，并提高調(diào)節(jié)閥精度；閥門定位器可減少控制信號(hào)的傳輸滯后；實(shí)現(xiàn)分程控制；可用標(biāo)準(zhǔn)氣信號(hào)通過定位器去驅(qū)動(dòng)不同彈簧范圍的調(diào)節(jié)閥。3.閥門定位器有如下作用第18頁/共29頁二、電/氣閥門定位器1. 電/氣閥門定位器的結(jié)構(gòu)第19頁/共29頁2. 電/氣閥門定位器的工作原理n從控制器來的電流信號(hào)I0輸入力矩馬達(dá)1的電磁線圈時(shí)，與永久磁場(chǎng)作用，使主杠桿受到一個(gè)向左的作用力，主杠桿繞

9、支點(diǎn)16反時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)，使擋板13靠近噴嘴15，擋板的位移經(jīng)氣動(dòng)放大器14轉(zhuǎn)換成壓力信號(hào)p0引入到氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)8的薄膜氣室，因p0增加而使閥桿向下移動(dòng)，并帶動(dòng)反饋桿9繞支點(diǎn)4偏轉(zhuǎn)，反饋凸輪5也隨之逆時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)，通過滾輪10使副杠桿6繞支點(diǎn)7順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，從而使反饋彈簧11拉伸，反饋彈簧對(duì)主杠桿2的拉力與電流信號(hào)I0通過力矩馬達(dá)1作用到杠桿2的推力達(dá)到力矩平衡時(shí)，閥門定位器達(dá)到平衡狀態(tài)。此時(shí)，一定的信號(hào)電流就對(duì)應(yīng)于一定的閥桿位移，即對(duì)應(yīng)于一定的閥門開度。 第20頁/共29頁正作用電/氣閥門定位器與正、反作用薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組合 第21頁/共29頁三、氣動(dòng)閥門定位器 1 1、結(jié)構(gòu)力矩平衡式氣動(dòng)閥門定

10、位器原理圖1波紋管 2主杠桿 3遷移彈簧 4支點(diǎn) 5反饋凸輪 6副杠桿 7副杠桿支點(diǎn) 8氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 9反饋桿 10滾輪 11反饋彈簧 12調(diào)零彈簧 13擋板 14氣動(dòng)放大器 15噴嘴 16主杠桿支點(diǎn)第22頁/共29頁2 2、工作原理 當(dāng)輸入波紋管1的信號(hào)壓力p0增加，主杠桿2繞支點(diǎn)16偏轉(zhuǎn)，擋板13靠近噴嘴15，噴嘴背壓升高。背壓經(jīng)放大器14放大后的壓力pa引入至氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)8的薄膜氣室，因其壓力增加而使閥桿向下移動(dòng)，并帶動(dòng)反饋桿9支點(diǎn)4偏轉(zhuǎn)，反饋凸輪5也跟著逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滾輪10使副杠桿6繞支點(diǎn)7順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，從而使反饋彈簧11拉伸，反饋彈簧對(duì)主杠桿2的拉力與信號(hào)壓力p1通過波紋管1作

11、用到杠桿2的推力達(dá)到力矩平衡時(shí)，閥門定位器達(dá)到平衡狀態(tài)。此時(shí)，一定的信號(hào)壓力就對(duì)應(yīng)于一定的閥桿位移，即對(duì)應(yīng)于一定的開度。調(diào)零彈簧12起零點(diǎn)調(diào)整作用；遷移彈簧3用于分程控制調(diào)整。 第23頁/共29頁四、智能閥門定位器1.智能閥門定位器的構(gòu)成 智能閥門定位器由硬件和軟件兩部分構(gòu)成。 第24頁/共29頁（1）硬件構(gòu)成信號(hào)調(diào)理部分 將輸入的氣壓信號(hào)與閥位反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后送入微處理器。根據(jù)接受的輸入信號(hào)或通訊協(xié)議不同，信號(hào)調(diào)理部分的具體電路將有所不同；微處理機(jī)將這兩個(gè)數(shù)字信號(hào)按預(yù)選設(shè)定的特性關(guān)系進(jìn)行比較，判斷閥門開度是否與輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)，并輸出控制信號(hào)到電氣轉(zhuǎn)換控制部分。微處理機(jī)包括微處理器、EPROM、RAM及各種接口電路；電氣轉(zhuǎn)換控制部分將這一信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣壓信號(hào)送到氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，推動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動(dòng)作；閥位檢測(cè)反饋裝置檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥桿位移并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)反饋到閥門定位器的信號(hào)調(diào)理部分。 第25頁/共29頁（2）軟件部分 智能閥門定位器的軟件由監(jiān)控程序和功能模塊兩部分組成，前者使閥門定位器各硬件電路能正常工作并實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的功能；后者提供了各種功能，供用戶組態(tài)。各種智能閥門定位器，由于其生產(chǎn)廠家或具體用途和硬件結(jié)構(gòu)不同， 所包含的功能模塊在內(nèi)容和數(shù)量上有較大差異。 第26頁/共29頁2.2.智能智能智能智能閥門定位器的特點(diǎn)（1）定位精度高和可靠性高（2）流量特性修改方便