過控自動(dòng)化儀表

1、河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院過程自動(dòng)化儀表主講：王紅旗電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院電話南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院一、基礎(chǔ)知識(shí)一、基礎(chǔ)知識(shí)二、壓力檢測儀表二、壓力檢測儀表三、流量檢測儀表三、流量檢測儀表四、溫度檢測儀表四、溫度檢測儀表五、物位檢測儀表五、物位檢測儀表六、執(zhí)行器六、執(zhí)行器目目 錄錄河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院1、20世紀(jì)世紀(jì)40年代年代手工操作狀態(tài)，只有少量的檢測儀表用于生產(chǎn)過程。2、20世紀(jì)世紀(jì)40年代末年代末50年代年代自動(dòng)化儀表：采用基地式儀表和部分單元組合儀表（氣動(dòng)型和電動(dòng)型）控制理論：以反饋為中心的經(jīng)典控制理論控制系統(tǒng)：多為單輸入、單輸

2、出簡單控制系統(tǒng)化工自動(dòng)化發(fā)展化工自動(dòng)化發(fā)展一、基礎(chǔ)知識(shí)一、基礎(chǔ)知識(shí)河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院3、20世紀(jì)世紀(jì)50年代年代 70年代年代自動(dòng)化儀表：單元組合儀表（氣動(dòng)型和電動(dòng)型）。60年代后期，出現(xiàn)了專門用于過程控制的小型計(jì)算機(jī)，直接數(shù)字控制系統(tǒng)和監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)開始應(yīng)用?？刂评碚摚含F(xiàn)代控制理論?？刂葡到y(tǒng)：串級、比值、均勻、前饋和選擇性等多種復(fù)雜控制系統(tǒng)。一、基礎(chǔ)知識(shí)一、基礎(chǔ)知識(shí)化工自動(dòng)化發(fā)展化工自動(dòng)化發(fā)展河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 4 4、2020世紀(jì)世紀(jì)70708080年代年代自動(dòng)化儀表：氣動(dòng)型和電動(dòng)型，以微處理器為主智能控制裝置。集散控制系統(tǒng)（DCS）、可編程邏輯控制器

3、(PLC) 、工業(yè)PC機(jī)等成為控制裝置的主流。控制理論：現(xiàn)代控制理論，多輸入多輸出系統(tǒng)領(lǐng)域。控制系統(tǒng)：串級、比值、均勻、前饋和選擇性等多種復(fù)雜控制系統(tǒng)?；ぷ詣?dòng)化發(fā)展化工自動(dòng)化發(fā)展一、基礎(chǔ)知識(shí)一、基礎(chǔ)知識(shí)河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院5、20世紀(jì)世紀(jì)90年代至今年代至今自動(dòng)化儀表：信息技術(shù)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）使過程控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變革。全數(shù)字過程控制系統(tǒng)。各種智能儀表、變送器、無紙紀(jì)錄儀。控制理論：人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制?？刂葡到y(tǒng)：管控一體化，綜合自動(dòng)化是當(dāng)今生產(chǎn)過程控制的發(fā)展方向。化工自動(dòng)化發(fā)展化工自動(dòng)化發(fā)展一、基礎(chǔ)知識(shí)一、基礎(chǔ)知識(shí)河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院DCS

4、DCS一、基礎(chǔ)知識(shí)一、基礎(chǔ)知識(shí)河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院一、基礎(chǔ)知識(shí)一、基礎(chǔ)知識(shí)FCSFCS河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院化工自動(dòng)化目的化工自動(dòng)化目的提高工作效益提高工作效益降低生成成本降低生成成本保證生產(chǎn)安全保證生產(chǎn)安全減輕勞動(dòng)強(qiáng)度減輕勞動(dòng)強(qiáng)度化工自動(dòng)化目的化工自動(dòng)化目的一、基礎(chǔ)知識(shí)一、基礎(chǔ)知識(shí)河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院化工自動(dòng)化的組成化工自動(dòng)化的組成一、基礎(chǔ)知識(shí)一、基礎(chǔ)知識(shí)控制器GC (s)執(zhí)行器GV (s)控制通道GP (s)測量變送Gm (s)ysp(t)+_u(t)q(t)擾動(dòng)D(t)干擾通道GD (s)+廣義對象y(t)ym (t)河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化

5、學(xué)院 如儀表的測量范圍：-4001200KP 儀表的量程為：1600KP儀表量程儀表量程儀表量程儀表量程測量上限測量上限測量下限測量下限=-一、基礎(chǔ)知識(shí)一、基礎(chǔ)知識(shí)河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院常用精度等級有0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等儀表精度儀表精度表示測量的準(zhǔn)確程度。一、基礎(chǔ)知識(shí)一、基礎(chǔ)知識(shí)河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院儀表類型及標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)儀表類型及標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)儀儀表表類類型型電動(dòng)電動(dòng)儀表儀表氣動(dòng)氣動(dòng)儀表儀表420mADC（15VDC）1、遠(yuǎn)傳信號(hào)，電流傳輸、電壓接收；2、20mA的選擇基于:安全、實(shí)用、功耗、成本；3、零點(diǎn)為4mA

6、.DC，不與機(jī)械零點(diǎn)重合，有利于識(shí)別斷電和斷線等故障。4、兩線制。 0.020.1MPa（20KPa100KPa）一、基礎(chǔ)知識(shí)一、基礎(chǔ)知識(shí)河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院信號(hào)的傳遞形式信號(hào)的傳遞形式連續(xù)變化“0”和“1”組合兩種狀態(tài)模擬信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)開關(guān)信號(hào)開關(guān)信號(hào)信號(hào)傳遞形式信號(hào)傳遞形式一、基礎(chǔ)知識(shí)一、基礎(chǔ)知識(shí)河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院u 儀表的名稱;u 在DCS系統(tǒng)中是唯一的;u 一般不超過8位。如：PV2301、LT2310、TIC2310 等。儀表位號(hào)儀表位號(hào)(TAG)(TAG)英文英文字母字母+儀表儀表位號(hào)位號(hào)=一、基礎(chǔ)知識(shí)一、基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)字?jǐn)?shù)字河南理工大學(xué) 電

7、氣工程與自動(dòng)化學(xué)院儀表位號(hào)：參數(shù)符號(hào)儀表位號(hào)：參數(shù)符號(hào)+ +功能符號(hào)功能符號(hào) + + 數(shù)字，如：數(shù)字，如：TIC2310。參數(shù)符號(hào)參數(shù)符號(hào)F:F:流量；流量； L L：液位；：液位；P P：壓力；：壓力；T T：溫度；：溫度；E E：電流；：電流；H H：手操；：手操； V V：閥門；：閥門；功能符號(hào)功能符號(hào)A A：報(bào)警；：報(bào)警； R R：記錄；：記錄；C C：調(diào)節(jié)；：調(diào)節(jié)； I I：指示；：指示；Q Q：累積；：累積； T T：變送器；：變送器；G G：現(xiàn)場監(jiān)視：現(xiàn)場監(jiān)視數(shù)字?jǐn)?shù)字1 1 2 2 . . . 9 9一、基礎(chǔ)知識(shí)一、基礎(chǔ)知識(shí)儀表位號(hào)儀表位號(hào)(TAG)(TAG)河南理工大學(xué) 電氣工

8、程與自動(dòng)化學(xué)院表示受力面積。表示垂直作用力；表示壓力；式中，SFpSFp 是指均勻垂直地作用在單位面積上的力。工程上的“壓力”與力學(xué)中的“壓力”不表示同一個(gè)概念。的單位為帕斯卡，簡稱帕（Pa）211PaN m26/1010001011cmkgKPaPaMPa二、壓力檢測儀表二、壓力檢測儀表壓力的定義及單位壓力的定義及單位1 kgf/cm2=105Pa=0.1MPa1巴(bar)=0.1兆帕(MPa)=100千帕(KPa)=1.0197 公斤/平方厘米河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院美標(biāo)法蘭和公制法蘭壓力等級的表示方法：美標(biāo)法蘭和公制法蘭壓力等級的表示方法：CL150 (PN2.0)、CL30

9、0（PN5.0）；）；CL600（PN11）、）、CL900（PN15）；）；CL1500（PN26）、）、CL2500（PN42）。）。1psi=6.895kpa=0.07kg/cm2=0.06895bar(PSI英文全稱為英文全稱為Pounds per square inch)壓力的定義及單位壓力的定義及單位二、壓力檢測儀表二、壓力檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院大氣壓力絕對壓力表壓ppp壓力測量中，常有表壓、絕對壓力、負(fù)壓或真空度之分。壓力測量中，常有表壓、絕對壓力、負(fù)壓或真空度之分。 絕對壓力大氣壓力真空度ppp當(dāng)被測壓力低于大氣壓力時(shí)，一般用負(fù)壓或真空度來表示。當(dāng)被測壓力低

10、于大氣壓力時(shí)，一般用負(fù)壓或真空度來表示。p表P真P絕P絕大氣壓力線大氣壓力線 零線零線圖2-1絕對壓力、表壓、負(fù)壓（真空度）的關(guān)系壓力的定義及單位壓力的定義及單位二、壓力檢測儀表二、壓力檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院彈簧管壓力表彈簧管壓力表 1彈簧管；2 拉桿；3 扇形齒輪；4 中心齒輪；5 指針；6 面板；7 游絲；8 調(diào)整螺絲；9 接頭彈簧壓力表二、壓力檢測儀表二、壓力檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院普通壓力表耐震壓力表膜片式壓力表電接點(diǎn)壓力表二、壓力檢測儀表二、壓力檢測儀表彈簧管壓力表彈簧管壓力表 河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行傳輸及顯示的

11、儀表。電氣式壓力計(jì)組成方框圖壓力變送器壓力變送器二、壓力檢測儀表二、壓力檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院電容式壓力變送器電容式壓力變送器 電容式測量膜盒1中心感應(yīng)膜片 (可動(dòng)電極)；2固定電極；3測量側(cè)； 4隔離膜片壓力壓力變化變化電容電容量的量的變化變化轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變420mA輸出輸出二、壓力檢測儀表二、壓力檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 3051C型智能差壓變送器（型智能差壓變送器（420mA）方框圖）方框圖 二、壓力檢測儀表二、壓力檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院壓力（差壓）變送器 二、壓力檢測儀表二、壓力檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院單位時(shí)間內(nèi)流過

12、管道某一截面的流體數(shù)量的大小，即瞬時(shí)流量瞬時(shí)流量。u單位單位：t/h、kg/h、L/h 、m3/h等。流量定義流量定義三、流量檢測儀表三、流量檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院MQQM或如以 t 表示時(shí)間，則流量和總量之間的關(guān)系是 ttMdtMQdtQ00,總總?cè)⒘髁繖z測儀表三、流量檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差實(shí)現(xiàn)流量測量，流量與壓力差流量與壓力差PP的平方根成正比，即的平方根成正比，即 1，2 切斷閥；3 平衡閥差壓計(jì)閥組安裝示意圖 QK 孔板孔板差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)三、流量檢測儀表三、流量檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)

13、院三、流量檢測儀表三、流量檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)以卡門渦街理論為基礎(chǔ)，采用壓電晶體檢測流體通過管道內(nèi)圓柱（三角柱）時(shí)所產(chǎn)生的旋渦頻率，從而測量出流體的流量。 卡門渦街流量計(jì) (a)圓柱渦； (b)三角柱渦三、流量檢測儀表三、流量檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院三、流量檢測儀表三、流量檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院三、流量檢測儀表三、流量檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)三、流量檢測儀表三、流量檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子/ /金屬浮子流量計(jì)金屬浮子流量計(jì)金屬管浮子流量計(jì)采用可變面積式

14、測量原理，適于測量液體、氣體。 全金屬結(jié)構(gòu)，有指示型、電遠(yuǎn)傳型。 玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)金屬浮子流量計(jì)金屬浮子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)的主要測量元件為一根垂直安裝的下小上大錐形玻璃管和在內(nèi)可上下移動(dòng)的浮子。三、流量檢測儀表三、流量檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院溫度表示物體冷熱程度的物理量。常用溫度單位為熱力學(xué)溫標(biāo)（T），單位是開爾文（K）；攝氏溫標(biāo)，單位攝氏度（）；華氏溫標(biāo)，單位（ ）。 四、溫度檢測儀表四、溫度檢測儀表273.16;32 1.8CFCTttt河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院雙金屬片利用液體或固體受熱時(shí)產(chǎn)生熱膨脹的原理, 制成膨脹式溫度計(jì)。四、溫度檢測儀表四、溫

15、度檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院利用金屬的電阻隨溫度變化而變化的特性進(jìn)行溫度測量。工業(yè)上的熱電阻主要有:Pt100 , R0 = 100和Cu50, R0 = 50001ttRRttRRtt0四、溫度檢測儀表四、溫度檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院兩種不同成份的導(dǎo)體兩端焊接在一起，當(dāng)工作端和參比端存在溫差時(shí)，就在回路中產(chǎn)生熱電勢，通過測量熱電勢獲得溫度值。工業(yè)上的熱電偶主要有K型（鎳鉻-鎳硅）、S型（鉑銠-鉑）等。熱電偶溫度計(jì)1、熱電偶；2、補(bǔ)償導(dǎo)線；3、測量儀表四、溫度檢測儀表四、溫度檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院溫度變送器用24VDC供電、二線制一體化變送

16、器。將熱電阻或熱電偶的信號(hào)放大，并轉(zhuǎn)換成4-20mA的輸出電流。四、溫度檢測儀表四、溫度檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院物位檢測儀表分類物位檢測儀表分類液液體體顆顆粒粒液體液體液體液體液位計(jì)液位計(jì)料位計(jì)料位計(jì)介面計(jì)介面計(jì)物位儀表物位儀表五、物位檢測儀表五、物位檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院玻璃板液位計(jì)玻璃板液位計(jì)容器連接構(gòu)成聯(lián)通器，透過玻璃板直接指示容器的液位。 五、物位檢測儀表五、物位檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院磁翻板液位計(jì)磁翻板液位計(jì)根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用原理浮力原理和磁性耦合作用原理 。當(dāng)被測容器中的液位升降時(shí)，液位計(jì)管中的磁性浮子也隨之升降，浮子

17、內(nèi)的永久磁鋼通過磁耦合傳遞到磁翻柱指示器，驅(qū)動(dòng)紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180。當(dāng)液位上升時(shí)翻柱由白色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，當(dāng)液位下降時(shí) 翻柱由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨甘酒鞯募t白交界處為容器內(nèi)部液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn)液位清晰指示。 五、物位檢測儀表五、物位檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院五、物位檢測儀表五、物位檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 差壓式液位計(jì)原理圖gHpppAB因此gHppAB將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相五、物位檢測儀表五、物位檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 超聲波液位計(jì)示意圖tcLH2五、物位檢測儀表五、物位檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院電容式液位計(jì)

18、電容式液位計(jì)浮球液位計(jì)（浮力和靜磁場原理）浮球液位計(jì)（浮力和靜磁場原理）磁致伸縮液位計(jì)磁致伸縮液位計(jì)五、物位檢測儀表五、物位檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 音叉液位開關(guān)音叉液位開關(guān)浮球液位開關(guān)浮球液位開關(guān)阻旋式液位開關(guān)阻旋式液位開關(guān)五、物位檢測儀表五、物位檢測儀表河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院3接受控制器的輸出信號(hào),直接控制能量或物料等調(diào)節(jié)介質(zhì)的輸送量,達(dá)到控制溫度、壓力、流量、液位等工藝參數(shù)的目的。 p 氣動(dòng)執(zhí)行器p 電動(dòng)執(zhí)行器p 液動(dòng)執(zhí)行器p 執(zhí)行機(jī)構(gòu)p 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)六、執(zhí)行器六、執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院氣氣-電轉(zhuǎn)換器電轉(zhuǎn)換器電電-氣轉(zhuǎn)換器氣轉(zhuǎn)換器電電-氣閥門定

19、位器氣閥門定位器氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器電動(dòng)執(zhí)行器電動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)控制儀表氣動(dòng)控制儀表電動(dòng)控制儀表電動(dòng)控制儀表 轉(zhuǎn)換單元的使用簡圖轉(zhuǎn)換單元的使用簡圖4概述概述河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器5一、氣動(dòng)執(zhí)行器的組成與分類河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院閥門定位器閥門定位器手輪機(jī)構(gòu)手輪機(jī)構(gòu) 氣動(dòng)薄膜控制閥外形圖6第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院7結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、維修方便，應(yīng)用廣泛。 推力較大，用于大口徑、高壓降控制閥或蝶閥的推動(dòng)裝置。 行程長、轉(zhuǎn)矩大，適于輸出轉(zhuǎn)角（6090）和力矩。 根據(jù)有無彈簧可分為有彈簧的及無彈簧的執(zhí)行機(jī)

20、構(gòu)。根據(jù)有無彈簧可分為有彈簧的及無彈簧的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院正作用式氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu) 1上膜蓋； 2波紋膜片； 3下膜蓋 ；4支架；5推桿；6彈簧；7彈簧座；8調(diào)節(jié)件；9連接閥桿螺母； 10行程標(biāo)尺反作用式氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu) 1上膜蓋； 2波紋膜片；3下膜蓋；4密封膜片；5密封環(huán)；6填塊；7支架；8推桿；9彈簧；10彈簧座；11襯套；12調(diào)節(jié)件；13行程標(biāo)尺執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用方式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用方式第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院93.控制閥的分類控制閥的分類根據(jù)不同的使用要求，控制閥的結(jié)構(gòu)形式主要

21、有以下幾種：閥體內(nèi)只有一個(gè)閥芯與閥座。結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、全關(guān)時(shí)泄漏量少。 直通單座閥在壓差大的時(shí)候，流體對閥芯上下作用的推力不平衡，這種不平衡力會(huì)影響閥芯的移動(dòng)。 第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院10 閥體內(nèi)有兩個(gè)閥芯和兩個(gè)閥座。 流體流過的時(shí)候，不平衡力小。 容易泄漏第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 角形閥的兩個(gè)接管呈直角形。 流路簡單、阻力較小，適于現(xiàn)場管道要求直角連接，介質(zhì)為高黏度、高壓差和含有少量懸浮物和固體顆粒狀的場合。流向一般是底進(jìn)側(cè)出。 11第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)

22、院 高壓控制閥的結(jié)構(gòu)形式大多為角形,閥芯頭部,以適應(yīng)高壓差下的沖刷和汽蝕。 為了減少高壓差對閥的汽蝕,有時(shí)采用閥芯,把高差壓分開,各級都承擔(dān)一部分以減少損失。 12第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 共有三個(gè)出入口與工藝管道連接。 合流型和分流型兩種 13（A）（B）（A）分流型）分流型（B）合流型）合流型第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院14 采用耐腐蝕襯里的閥體和隔膜。 結(jié)構(gòu)簡單、流阻小、流通能力比同口徑的其他種類的閥大。不易泄漏。耐腐蝕性強(qiáng)，適用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的控制，也能用于高黏度及懸浮顆粒狀介質(zhì)的控制。注意

23、執(zhí)行機(jī)構(gòu)須有足夠的推力注意執(zhí)行機(jī)構(gòu)須有足夠的推力 第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、價(jià)格便宜、流阻極小。泄漏量大。 15第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院16 節(jié)流元件是帶圓孔的球形體（A）或是一種V形缺口球形體（B）。特點(diǎn)特點(diǎn)（A）轉(zhuǎn)動(dòng)球體可起到控制和切斷的作用（B）轉(zhuǎn)動(dòng)球心使V形缺口起節(jié)流和剪切的作用,其特性近似于等百分比型。 （A）（B）第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 閥芯呈扇形球面狀，與撓曲臂及軸套一起鑄成，固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。 密封性好。重量輕、體積小、安裝方便，適

24、用于要求控制和密封的場合。17第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院18 可調(diào)比大、振動(dòng)小、不平衡力小、結(jié)構(gòu)簡單、套筒互換性好，更換不同的套筒可得到不同的流量特性，閥內(nèi)部件所受的汽蝕小、噪聲小，是一種性能優(yōu)良的閥，特別適用于要求低噪聲及壓差較大的場合。 不適用高溫、高黏度及含有固體顆粒的流體。 第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院二、控制閥的流量特性 控制閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開度（相對位移）間的關(guān)系，即 LlfQQmax19第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院20 在

25、不考慮控制閥前后壓差變化時(shí)得到的流量特性稱為理想流量特性。它取決于閥芯的形狀。 指控制閥的相對流量與相對開度成直線關(guān)系。KLldQQdmax理想流量特性( R= 30) 1直線；2等百分比(對數(shù)) ；3快開 ； 4拋物線第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器（1）河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院21CLlKQQmax（1）式積分可得（2）：l=0時(shí)，Q=Qmin; l=L時(shí)Q=Qmax把邊界條件代入式（2），得RQQKRQQC111,1maxminmaxmin（3） Qmin不等于控制閥全關(guān)時(shí)的泄漏量，一般是Qmax的24。注意！注意！第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自

26、動(dòng)化學(xué)院將式（3）代入式（2），可得LlRRQQ111max注意：可調(diào)比R不同時(shí)，特性曲線在縱坐標(biāo)上的起點(diǎn)是不同的。 22第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院24是指單位相對行程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。maxmaxQQKLldQQd（5）CLlKQQmaxln將（15）積分RKRRQQCln,ln1lnlnmaxmin 將前述邊界條件代入 )1(maxLlRQQ（6）第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院25之間成拋物線關(guān)系。與LlQQmax 這種流量特性在開度較小時(shí)就有較大流量，隨開度的增大，流量很快就

27、達(dá)到最大。 快開特性的閥芯形式是平板形的，適用于迅速啟閉的切斷閥或雙位控制系統(tǒng)。 第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院26 在實(shí)際生產(chǎn)中，控制閥前后壓差總是變化的，這時(shí)的流量特性稱為串聯(lián)管道的情形FVPPPmFnVnVnVPPPPPS工作流量特性工作流量特性第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院27 管道串聯(lián)時(shí)控制閥的工作流量特性第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院28 控制閥一般都裝有旁路，以便手動(dòng)操作和維護(hù)。當(dāng)生產(chǎn)量提高或控制閥選小了時(shí)，只好將旁路閥打開一些，此時(shí)控制閥的理想流量特性就改變成為工作

28、特性。如圖所示，顯然這時(shí)管路的總流量Q是控制閥流量Q1與旁路流量Q2之和，即QQ1Q2。 并聯(lián)管道情況第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院29 以x代表并聯(lián)管道時(shí)控制閥全開時(shí)的流量與總管最大流量Qmax之比，可以得到在壓差p為一定時(shí)，而x為不同數(shù)值時(shí)的工作流量特性曲線。 并聯(lián)管道時(shí)控制閥的工作特性第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院30 當(dāng)x1，即旁路閥關(guān)閉時(shí)，控制閥的工作流量特性與理想流量特性相同。 隨著x值的減小，即旁路閥逐漸打開，雖然閥本身的流量特性變化不大，但可調(diào)范圍大大降低了。 控制閥關(guān)死，即l/L0時(shí)，流量Qmin大大

29、增加。第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 在實(shí)際使用中總存在著串聯(lián)管道阻力的影響，控制閥上的壓差還會(huì)隨流量的增加而降低，使可調(diào)范圍下降得更多些，控制閥在工作過程中所能控制的流量變化范圍更小，甚至幾乎不起控制作用。 采用打開旁路閥的控制方案是不好的，一般認(rèn)為旁路流量最多只能是總流量的百分之十幾，即x值最小不低于0.8。 31第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院32 串、并聯(lián)管道都會(huì)使閥的理想流量特性發(fā)生畸變，串聯(lián)管道的影響尤為嚴(yán)重。 串、并聯(lián)管道都會(huì)使控制閥的可調(diào)范圍降低，并聯(lián)管道尤為嚴(yán)重。 串聯(lián)管道使系統(tǒng)總流量減少，并聯(lián)管道使系

30、統(tǒng)總流量增加。 串、并聯(lián)管道會(huì)使控制閥的放大系數(shù)減小，串聯(lián)管道時(shí)控制閥大開度時(shí)影響嚴(yán)重，并聯(lián)管道時(shí)控制閥小開度時(shí)影響嚴(yán)重。第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院三、控制閥的選擇2102ppFQ02 FCpQC流經(jīng)控制閥的流量為令代入式 (7) ,得(7)(8)C稱為,它與閥芯與閥座的結(jié)構(gòu)、閥前后的壓差、流體性質(zhì)等因素有關(guān)。 33第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院指在控制閥全開,閥兩端壓差為0.1MPa,介質(zhì)密度為1g/cm3時(shí),流經(jīng)控制閥的介質(zhì)流量(以m3/h表示)。 舉例舉例 有一個(gè)C 值為40的控制閥,表示當(dāng)此閥全開,閥前后壓

31、差為0.1MPa時(shí),每小時(shí)能通過的水量為40m3。 由式 (8)可知,當(dāng)生產(chǎn)工藝中需要的流量Q 和壓差p 決定后,就可確定閥門的流量系數(shù)C,再從流量系數(shù)C 就可選擇閥門的尺寸。 現(xiàn)在,常用控制閥流量系數(shù) KV 代替流量系數(shù)C。 34第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院35 主要根據(jù)工藝條件，如溫度、壓力及介質(zhì)的物理、化學(xué)特性（如腐蝕性、黏度等）來選擇。 先按控制系統(tǒng)的特點(diǎn)來選擇閥的工作流量特性，然后再考慮工藝配管情況來選擇相應(yīng)的理想流量特性。 第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 主要從工藝生產(chǎn)上安全要求出發(fā)。主要從工藝生產(chǎn)上安全

32、要求出發(fā)。信號(hào)壓力中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全。如果閥處于打開位置時(shí)危害性小，則應(yīng)選用氣關(guān)式，以使氣源系統(tǒng)發(fā)生故障，氣源中斷時(shí)，閥門能自動(dòng)打開，保證安全。反之閥處于關(guān)閉時(shí)危害性小，則應(yīng)選用氣開閥。 壓力信號(hào)增加時(shí)，閥關(guān)小、壓力信號(hào)減小時(shí)閥開大的為氣關(guān)式氣關(guān)式。反之，為氣開式氣開式。36第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院序號(hào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制閥氣動(dòng)執(zhí)行器（a）（b）（c）（d）正正反反正反正反氣關(guān)（反）氣開（正）氣開（正）氣關(guān)（反）37組組合合方方式式表表組合方式圖第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院38（1 1）為便于維護(hù)檢修，

33、氣動(dòng)執(zhí)行器應(yīng)安裝在靠近地面）為便于維護(hù)檢修，氣動(dòng)執(zhí)行器應(yīng)安裝在靠近地面或樓板的地方。或樓板的地方。 （2 2）氣動(dòng)執(zhí)行器應(yīng)安裝在環(huán)境溫度不高于）氣動(dòng)執(zhí)行器應(yīng)安裝在環(huán)境溫度不高于+60+60和不和不低于低于-40-40的地方，并應(yīng)遠(yuǎn)離振動(dòng)較大的設(shè)備。的地方，并應(yīng)遠(yuǎn)離振動(dòng)較大的設(shè)備。 （3 3）閥的公稱通徑與管道公稱通徑不同時(shí)，兩者之間）閥的公稱通徑與管道公稱通徑不同時(shí)，兩者之間應(yīng)加一段異徑管。應(yīng)加一段異徑管。第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院（5 5）通過控制閥的流體方向在閥體上有箭頭標(biāo)明，）通過控制閥的流體方向在閥體上有箭頭標(biāo)明，不能裝反。不能裝反。 （4 4

34、）氣動(dòng)執(zhí)行器應(yīng)該是正立垂直安裝于水平管道上。）氣動(dòng)執(zhí)行器應(yīng)該是正立垂直安裝于水平管道上。特殊情況下需要水平或傾斜安裝時(shí)，除小口徑閥外，特殊情況下需要水平或傾斜安裝時(shí)，除小口徑閥外，一般應(yīng)加支撐。即使正立垂直安裝，當(dāng)閥的自重較大一般應(yīng)加支撐。即使正立垂直安裝，當(dāng)閥的自重較大和有振動(dòng)場合時(shí)，也應(yīng)加支撐。和有振動(dòng)場合時(shí)，也應(yīng)加支撐。 （6 6）控制閥前后一般要各裝一只切斷閥，以便修理）控制閥前后一般要各裝一只切斷閥，以便修理時(shí)拆下控制閥?？紤]到控制閥發(fā)生故障或維修時(shí)，不時(shí)拆下控制閥。考慮到控制閥發(fā)生故障或維修時(shí)，不影響工藝生產(chǎn)的繼續(xù)進(jìn)行，一般應(yīng)裝旁路閥。影響工藝生產(chǎn)的繼續(xù)進(jìn)行，一般應(yīng)裝旁路閥。 39

35、第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院40（7 7）控制閥安裝前，應(yīng)對管路進(jìn)行清洗，排去污物和焊）控制閥安裝前，應(yīng)對管路進(jìn)行清洗，排去污物和焊渣。安裝后還應(yīng)再次對管路和閥門進(jìn)行清洗，并檢查閥門渣。安裝后還應(yīng)再次對管路和閥門進(jìn)行清洗，并檢查閥門與管道連接處的密封性能。當(dāng)初次通入介質(zhì)時(shí)，應(yīng)使閥門與管道連接處的密封性能。當(dāng)初次通入介質(zhì)時(shí)，應(yīng)使閥門處于全開位置以免雜質(zhì)卡住。處于全開位置以免雜質(zhì)卡住。 控制閥在管道中的安裝1調(diào)節(jié)閥；2切斷閥；3旁路閥（8 8）在日常使用中，要對控制閥經(jīng)常維護(hù)和定期檢修。）在日常使用中，要對控制閥經(jīng)常維護(hù)和定期檢修。 第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)執(zhí)行器

36、氣動(dòng)執(zhí)行器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院第二節(jié)第二節(jié) 閥門定位器與電閥門定位器與電-氣轉(zhuǎn)換器氣轉(zhuǎn)換器41 氣動(dòng)閥門定位器與氣動(dòng)控制閥配套使用,組成閉環(huán)系統(tǒng),利用反饋原理來改善控制閥的定位精度和提高靈敏度,并能以較大功率克服閥桿的摩擦力、介質(zhì)的不平衡力等影響,從而使控制閥門位置能按控制儀表來的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)正確定位。定位器有正作用和反作用兩種。河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院42圖11-13氣動(dòng)閥門定位器 1波紋管； 2主杠桿 ；3量程彈簧； 4反饋凸輪支點(diǎn) ； 5反饋凸輪； 6副杠桿 ； 7副杠桿支點(diǎn) ；8薄膜執(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

37、；14噴嘴 ； 15主杠桿支點(diǎn) ； 16放大器第二節(jié)第二節(jié) 閥門定位器與電閥門定位器與電-氣轉(zhuǎn)換器氣轉(zhuǎn)換器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院采用電-氣閥門定位器后，可用電動(dòng)控制器輸出的010 mA 或420 mA DC電流信號(hào)去操縱氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；43第二節(jié)第二節(jié) 閥門定位器與電閥門定位器與電-氣轉(zhuǎn)換器氣轉(zhuǎn)換器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 電-氣閥門定位器 1永久磁鋼；2導(dǎo)磁體；3主杠桿(銜鐵)；4平衡彈簧；5反饋凸輪支點(diǎn)；6反饋凸輪；7副杠桿；8副杠桿支點(diǎn)；9薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)；10反饋桿；11滾輪；12反饋彈簧；13調(diào)零彈簧；14擋板；15噴嘴；16主杠桿支點(diǎn)；17放大器44第二節(jié)第二節(jié) 閥門定位器與電閥門定位器與電-氣轉(zhuǎn)換器氣轉(zhuǎn)換器河南理工大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院可將來自電動(dòng)控制器的輸出信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換后用以驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)執(zhí)行器,或者將來自各種電動(dòng)變送器的輸出信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換后送往氣動(dòng)控制器。 電-氣轉(zhuǎn)換器原理結(jié)構(gòu)圖1噴嘴擋板；2調(diào)零彈簧；3