控制儀表及裝置第三章

1、南陽理工學院 李珍控制儀表及裝置控制儀表及裝置第三章第三章 運算器和執(zhí)行器運算器和執(zhí)行器南陽理工學院 李珍l 執(zhí)行器接受來自調(diào)節(jié)器的控制信號，執(zhí)行器接受來自調(diào)節(jié)器的控制信號，由由執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直線位移去操縱線位移去操縱調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu)改變控制量，從而改變控制量，從而使被控變量符合預期要求。其原理簡單，使被控變量符合預期要求。其原理簡單，操作比較單一，但大多安裝在現(xiàn)場，要保操作比較單一，但大多安裝在現(xiàn)場，要保持其安全運行并不容易。持其安全運行并不容易。第第二節(jié)二節(jié) 執(zhí)行器執(zhí)行器 （final controlling element or The

2、 actuator or Regulating valve） 南陽理工學院 李珍南陽理工學院 李珍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南陽理工學院 李珍流通截面積輔助裝置：閥門定位器輔助裝置：閥門定位器 和和 手動操作機構(gòu)手動操作機構(gòu) 操縱變量的流量南陽理工學院 李珍根據(jù)控制信號根據(jù)控制信號產(chǎn)生推力產(chǎn)生推力( (薄膜、活塞、馬達薄膜、活塞、馬達) )。 它是執(zhí)行器的它是執(zhí)行器的推動裝置推動裝置，它按控制信號的大小產(chǎn)，它按控制信號的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動控制機構(gòu)動作，所以它是將生相應(yīng)的推力，推動控制機構(gòu)動

3、作，所以它是將信號的大小信號的大小轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為閥桿位移閥桿位移的裝置的裝置 根據(jù)推力產(chǎn)生根據(jù)推力產(chǎn)生位移或轉(zhuǎn)角位移或轉(zhuǎn)角，改變開度，改變開度。 它是執(zhí)行器的控制部分，它它是執(zhí)行器的控制部分，它直接與被控介質(zhì)接觸直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量。所以它是將控制流體的流量。所以它是將閥桿的位移閥桿的位移轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為流過閥的流量流過閥的流量的裝置的裝置 南陽理工學院 李珍手輪機構(gòu)的作用是當控制系統(tǒng)因停電、停氣、手輪機構(gòu)的作用是當控制系統(tǒng)因停電、停氣、控制器無輸出或執(zhí)行機構(gòu)控制器無輸出或執(zhí)行機構(gòu)失靈時失靈時，利用它可以直，利用它可以直接接操縱操縱控制閥，以維持生產(chǎn)的正常進行。控制閥，以維持生產(chǎn)的正常

4、進行。 閥門定位器閥門定位器閥門定位器可增加執(zhí)行器輸出功率，減小信閥門定位器可增加執(zhí)行器輸出功率，減小信號傳遞滯后，加快閥桿位移速度，提高線性度，號傳遞滯后，加快閥桿位移速度，提高線性度，克服閥桿摩擦力，克服閥桿摩擦力，保證正確定位保證正確定位。南陽理工學院 李珍分類分類按使用的能源形式：按使用的能源形式：在過程控制領(lǐng)域應(yīng)用很在過程控制領(lǐng)域應(yīng)用很 少少南陽理工學院 李珍氣動調(diào)節(jié)閥采用氣動執(zhí)行機構(gòu)氣動調(diào)節(jié)閥采用氣動執(zhí)行機構(gòu)優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠穩(wěn)定、輸出力大、安裝維修方便、價優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠穩(wěn)定、輸出力大、安裝維修方便、價 格便宜和防火防爆格便宜和防火防爆缺點：響應(yīng)時間長，信號不適于遠

5、傳缺點：響應(yīng)時間長，信號不適于遠傳 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，使傳送信號為電信號，氣閥門定位器，使傳送信號為電信號，現(xiàn)場操作為氣動信號現(xiàn)場操作為氣動信號電信號電信號氣信號氣信號南陽理工學院 李珍電動調(diào)節(jié)閥采用電動執(zhí)行機構(gòu)電動調(diào)節(jié)閥采用電動執(zhí)行機構(gòu)優(yōu)點：動作較快、能源獲取方便，特別適于遠距離的優(yōu)點：動作較快、能源獲取方便，特別適于遠距離的信號傳送信號傳送缺點：輸出力較小、價格貴，缺點：輸出力較小、價格貴， 且一般只適用于防爆且一般只適用于防爆要求不高的場合要求不高的場合南陽理工學院 李珍直通雙座調(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)

6、閥籠式（套筒）調(diào)節(jié)閥 角型調(diào)節(jié)閥角型調(diào)節(jié)閥 三通調(diào)節(jié)閥三通調(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)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)閥直直行行程程式式調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)機機構(gòu)構(gòu)角角 行行程程式式調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)機機構(gòu)構(gòu) 同一類型的氣動同一類型的氣動/電動調(diào)節(jié)閥，分別采用電動調(diào)節(jié)閥，分別采用氣動執(zhí)行機構(gòu)氣動執(zhí)行機構(gòu)和和電動執(zhí)行機構(gòu)電動執(zhí)行機構(gòu)蝶閥蝶閥凸輪撓曲調(diào)節(jié)閥凸輪撓曲調(diào)節(jié)閥V V型球閥型球閥O O型球閥型球閥 南陽理工學院 李珍一、電動執(zhí)行機構(gòu) 執(zhí)行機構(gòu)的作用執(zhí)行機構(gòu)的作用 控制器的輸出信號操作員的輸出信號接收功率放大轉(zhuǎn)換為位移（直線

7、轉(zhuǎn)角）執(zhí)行機構(gòu)推動閥門擋板轉(zhuǎn)速通過操作器切換弱電信號（420mA直流）強電信號（220v交流）南陽理工學院 李珍電動執(zhí)行機構(gòu)有電動執(zhí)行機構(gòu)有角行程角行程和和直行程直行程兩種，是以兩相交流電機兩種，是以兩相交流電機為動力的位置伺服機構(gòu)，它將輸入的直流電流信號線性地為動力的位置伺服機構(gòu)，它將輸入的直流電流信號線性地轉(zhuǎn)換成位移量。我們主要討論角行程執(zhí)行機構(gòu)。轉(zhuǎn)換成位移量。我們主要討論角行程執(zhí)行機構(gòu)。（一）基本結(jié)構(gòu)和工作原理（一）基本結(jié)構(gòu)和工作原理伺服放大器位置發(fā)送器伺服電機操作器減速器閥位指示放大器執(zhí)行機構(gòu)420mAIiIf電動執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)方框圖電動執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)方框圖090O南陽理工學院 李珍DKJ

8、DKJ 型電動執(zhí)行器有位置反饋型操作器伺服放大器南陽理工學院 李珍角行程執(zhí)行機構(gòu)工作原理角行程執(zhí)行機構(gòu)工作原理：伺服放大器將輸入信號伺服放大器將輸入信號I Ii i和反饋信號和反饋信號I If f相相比較，所得的差值經(jīng)功率放大后驅(qū)動伺服電動機轉(zhuǎn)動，再經(jīng)減速器減速，比較，所得的差值經(jīng)功率放大后驅(qū)動伺服電動機轉(zhuǎn)動，再經(jīng)減速器減速，帶動輸出軸改變轉(zhuǎn)角帶動輸出軸改變轉(zhuǎn)角，若若差差值為值為正正，伺服電動機，伺服電動機正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)，輸出軸轉(zhuǎn)角增大；，輸出軸轉(zhuǎn)角增大；為為負負則則反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)角減小。輸出軸轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角減小。輸出軸轉(zhuǎn)角位置經(jīng)位置發(fā)送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的反位置經(jīng)位置發(fā)送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的反饋電流饋電流I If

9、f，回送到伺服放大器輸入端，當反饋信號與輸入信號相平衡時，差回送到伺服放大器輸入端，當反饋信號與輸入信號相平衡時，差值為零，伺服電動機停止轉(zhuǎn)動，輸出軸就穩(wěn)定在與輸入信號相對應(yīng)的位置值為零，伺服電動機停止轉(zhuǎn)動，輸出軸就穩(wěn)定在與輸入信號相對應(yīng)的位置上上I Ii i表示輸入電流，表示輸入電流，表示輸出軸轉(zhuǎn)角。表示輸出軸轉(zhuǎn)角。則二者存在關(guān)系為則二者存在關(guān)系為=K=KI Ii Ki K為比例系數(shù)。為比例系數(shù)。切換到手動時，由正反操作按鈕直接控制電機的電源，以實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)輸切換到手動時，由正反操作按鈕直接控制電機的電源，以實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)輸出軸的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，使系統(tǒng)在掉電時也能工作出軸的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，使系統(tǒng)在掉電

10、時也能工作南陽理工學院 李珍（二）伺服放大器（二）伺服放大器(servoamplifier)伺服放大器也叫伺伺服放大器也叫伺服驅(qū)動器，是用來控制服驅(qū)動器，是用來控制伺服電機伺服電機的一種控制器的一種控制器。 南陽理工學院 李珍l組成組成：信號隔：信號隔離器、綜合放離器、綜合放大電路、觸發(fā)大電路、觸發(fā)電路、固態(tài)繼電路、固態(tài)繼電器等。電器等。信號隔離器采用光電隔信號隔離器采用光電隔離電路，實現(xiàn)信號隔離離電路，實現(xiàn)信號隔離和電流和電流電壓轉(zhuǎn)換。電壓轉(zhuǎn)換。綜合放大和觸發(fā)電路見綜合放大和觸發(fā)電路見圖。圖。南陽理工學院 李珍執(zhí)行器構(gòu)成：執(zhí)行器構(gòu)成：1. 兩相伺服電機；兩相伺服電機；2. 機械減速器；機械減

11、速器；3. 位置發(fā)送器；位置發(fā)送器；（三）執(zhí)行機構(gòu)（三）執(zhí)行機構(gòu)南陽理工學院 李珍作用是將伺服放大器輸出的電功率轉(zhuǎn)換成機械轉(zhuǎn)作用是將伺服放大器輸出的電功率轉(zhuǎn)換成機械轉(zhuǎn)矩，并且當伺服放大器沒有輸出時，電機又能可矩，并且當伺服放大器沒有輸出時，電機又能可靠地制動。靠地制動。 伺服電機伺服電機南陽理工學院 李珍帶制動機構(gòu)的兩相伺服電動機南陽理工學院 李珍伺服電機實際上是一個二相電容異步電機，它將伺服放大伺服電機實際上是一個二相電容異步電機，它將伺服放大輸出的電功率轉(zhuǎn)換成機械轉(zhuǎn)矩，作為執(zhí)行器的動力部件輸出的電功率轉(zhuǎn)換成機械轉(zhuǎn)矩，作為執(zhí)行器的動力部件 主要目的：防止慣性精確定位。主要目的：防止慣性精確定

12、位。（1 1）定子帶電，銜鐵吸合，簧片變形，制動盤推離，轉(zhuǎn)）定子帶電，銜鐵吸合，簧片變形，制動盤推離，轉(zhuǎn)子活動。子活動。（2 2）定子失電，銜鐵還原，簧片恢復，彈簧彈起，制動）定子失電，銜鐵還原，簧片恢復，彈簧彈起，制動盤推入，轉(zhuǎn)子固定。盤推入，轉(zhuǎn)子固定。（3 3）拉起把手，手工脫離，解除制動。）拉起把手，手工脫離，解除制動。南陽理工學院 李珍l伺服電機由一個用沖槽硅鋼片疊成的定子和鼠籠式轉(zhuǎn)子組伺服電機由一個用沖槽硅鋼片疊成的定子和鼠籠式轉(zhuǎn)子組成。定子上均布著兩個匝數(shù)、線徑相同而相隔成。定子上均布著兩個匝數(shù)、線徑相同而相隔9090o o電角度電角度的定子繞組的定子繞組和和。由于分相電容。由于分

13、相電容C CF F 的作用，的作用，和和的電的電流相位總是相差流相位總是相差9090o o，其合成向量產(chǎn)生定子旋轉(zhuǎn)磁場，定，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)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向取決于個磁場相互作用，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向取決于和和中的電流相位差，即取決于分相電容中的電流相位差，即取決于分相電容C CF F串接在哪一個定串接在哪一個定子繞組中。子繞組中。南陽理工學院 李珍為了消除電機輸出軸的惰走現(xiàn)象（斷電后，電機由于慣性而繼續(xù)運轉(zhuǎn)），為了消除電機輸出軸的惰走現(xiàn)象（斷電后，電機由

14、于慣性而繼續(xù)運轉(zhuǎn)），提高整機的穩(wěn)定性，在伺服電機的尾部還裝有制動機構(gòu)。其基本結(jié)構(gòu)如圖提高整機的穩(wěn)定性，在伺服電機的尾部還裝有制動機構(gòu)。其基本結(jié)構(gòu)如圖所示。在電機轉(zhuǎn)子所示。在電機轉(zhuǎn)子2 2的尾端環(huán)上嵌裝了幾塊磁路相互隔離的銜鐵的尾端環(huán)上嵌裝了幾塊磁路相互隔離的銜鐵3 3，電機轉(zhuǎn)，電機轉(zhuǎn)動時，定子磁場通過此銜鐵吸動制動輪動時，定子磁場通過此銜鐵吸動制動輪8 8，使它和制動盤，使它和制動盤9 9脫開，電機便自脫開，電機便自由轉(zhuǎn)動。當電機斷電時，定子磁場消失，銜鐵的吸力隨即消失，制動輪由轉(zhuǎn)動。當電機斷電時，定子磁場消失，銜鐵的吸力隨即消失，制動輪8 8在壓縮彈簧在壓縮彈簧5 5的作的作用下，壓緊在制動

15、盤上，依靠輪和盤的磨擦力使轉(zhuǎn)子迅用下，壓緊在制動盤上，依靠輪和盤的磨擦力使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。制動輪上的調(diào)整螺釘速停止轉(zhuǎn)動。制動輪上的調(diào)整螺釘6 6，可以調(diào)整壓縮彈簧，可以調(diào)整壓縮彈簧5 5的壓緊力，以改的壓緊力，以改變銜鐵與制動輪套軸之間的間隙，保證可靠的吸與放。除了這種旁磁式制變銜鐵與制動輪套軸之間的間隙，保證可靠的吸與放。除了這種旁磁式制動機構(gòu)外，還有杠桿式制動機構(gòu)和電磁式制動機構(gòu)。動機構(gòu)外，還有杠桿式制動機構(gòu)和電磁式制動機構(gòu)。電動機后罩端蓋上還有手動按鈕電動機后罩端蓋上還有手動按鈕7 7，撳上手動按鈕可使制動輪和制動盤脫，撳上手動按鈕可使制動輪和制動盤脫開，以便就地手動操作執(zhí)行器。開，以

16、便就地手動操作執(zhí)行器。 南陽理工學院 李珍減速器減速器把伺服電機高轉(zhuǎn)速、小力矩的輸出功率轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機構(gòu)輸把伺服電機高轉(zhuǎn)速、小力矩的輸出功率轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機構(gòu)輸出軸的低轉(zhuǎn)速、大力矩的輸出功率，以推動調(diào)節(jié)機構(gòu)。采出軸的低轉(zhuǎn)速、大力矩的輸出功率，以推動調(diào)節(jié)機構(gòu)。采用正齒輪和行星齒輪機構(gòu)相結(jié)合的機械傳動機構(gòu)。用正齒輪和行星齒輪機構(gòu)相結(jié)合的機械傳動機構(gòu)。z z1 1 擺輪的齒數(shù)擺輪的齒數(shù) z z2 2 內(nèi)齒輪的齒數(shù)內(nèi)齒輪的齒數(shù)行星齒輪機構(gòu)行星齒輪機構(gòu)的減速比：的減速比：211ZZiZ南陽理工學院 李珍位置發(fā)送器位置發(fā)送器作用：將輸出軸作用：將輸出軸0 09090的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成4 42020m mA

17、DCADC直流電直流電流流，作為閥位信號和反饋信號，作為閥位信號和反饋信號I If f反饋到伺服放大器的反饋到伺服放大器的輸入端實現(xiàn)整機負反饋。輸入端實現(xiàn)整機負反饋。南陽理工學院 李珍二、氣動執(zhí)行機構(gòu)二、氣動執(zhí)行機構(gòu)接受電接受電/ /氣轉(zhuǎn)換器氣轉(zhuǎn)換器 ( (或電或電/ /氣閥門定位器氣閥門定位器) ) 輸出的輸出的氣壓信號，將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出力和推桿直線氣壓信號，將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出力和推桿直線位移量，以推動調(diào)節(jié)機構(gòu)動作。位移量，以推動調(diào)節(jié)機構(gòu)動作。南陽理工學院 李珍氣氣有薄膜式執(zhí)行機構(gòu)和活塞式執(zhí)行機構(gòu)：有薄膜式執(zhí)行機構(gòu)和活塞式執(zhí)行機構(gòu)：薄膜式：薄膜式：氣壓推動薄膜并帶動連桿運動氣壓推動薄膜

18、并帶動連桿運動, , 結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單, , 動作動作可靠，維修方便，價格較低，但輸出行程小；可靠，維修方便，價格較低，但輸出行程??； 活塞式：活塞式：氣壓推動活塞并帶動連桿運動，輸出推力大，行氣壓推動活塞并帶動連桿運動，輸出推力大，行程長，但價格較高，只用于特殊需要的場合。程長，但價格較高，只用于特殊需要的場合。南陽理工學院 李珍南陽理工學院 李珍v 輸入信號輸入信號氣體壓力：氣體壓力：0.020.020.1MPa0.1MPav 輸出輸出連桿位移連桿位移 行程，規(guī)格有：行程，規(guī)格有：1010，1616，2525，4040，6060，100mm100mm氣動薄膜式執(zhí)行機構(gòu)氣動薄膜式執(zhí)行機構(gòu)有正

19、作用有正作用( (信號壓力增加時推桿向下動作，信號壓力增加時推桿向下動作，ZMA)ZMA)和和反作用反作用( (信號壓力增加時推桿向上動作，信號壓力增加時推桿向上動作，ZMB)ZMB)兩種兩種型式。型式。南陽理工學院 李珍下半部分為調(diào)節(jié)閥下半部分為調(diào)節(jié)閥上半部分是產(chǎn)生推力上半部分是產(chǎn)生推力的薄膜式執(zhí)行機構(gòu)的薄膜式執(zhí)行機構(gòu)P 膜片膜片 推桿推桿關(guān)閉閥芯關(guān)閉閥芯（氣閉式）（氣閉式） 南陽理工學院 李珍結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)見右圖：結(jié)構(gòu)見右圖： 當信號壓力當信號壓力通過上膜蓋通過上膜蓋1 1和波紋膜片和波紋膜片2 2組組成的氣室時，在膜片上產(chǎn)生成的氣室時，在膜片上產(chǎn)生推力推力, ,使推桿使推桿5 5下移并壓縮

20、彈下移并壓縮彈簧簧 6 6。當彈簧力與膜片推力。當彈簧力與膜片推力相平衡時，推桿穩(wěn)定在相應(yīng)相平衡時，推桿穩(wěn)定在相應(yīng)的位置上。的位置上。膜片的有效面積有：膜片的有效面積有：200200、280280、400400、630630、10001000、16001600cmcm2 2等。等。南陽理工學院 李珍靜態(tài)特性靜態(tài)特性在平衡狀態(tài)時，氣動薄膜式執(zhí)行機構(gòu)的力平衡方程在平衡狀態(tài)時，氣動薄膜式執(zhí)行機構(gòu)的力平衡方程式可表示如下：式可表示如下：式中：式中：P1CsAeL =L 推桿位移；推桿位移； Ae 膜片有效面積；膜片有效面積； P1 輸入壓力；輸入壓力； Cs 彈簧剛度。彈簧剛度。輸入輸出特性見右圖。輸

21、入輸出特性見右圖。存在非線性偏差和正反存在非線性偏差和正反行程偏差。消除或減小行程偏差。消除或減小的有效辦法使用的有效辦法使用閥門定閥門定位器位器南陽理工學院 李珍動態(tài)特性動態(tài)特性在動態(tài)情況下，輸入信號管線存在阻力，管線和薄膜氣室近似作為在動態(tài)情況下，輸入信號管線存在阻力，管線和薄膜氣室近似作為氣容，故執(zhí)行機構(gòu)可看成一個阻容環(huán)節(jié)，薄膜氣室壓力氣容，故執(zhí)行機構(gòu)可看成一個阻容環(huán)節(jié)，薄膜氣室壓力P P1 1與控制器輸與控制器輸出壓力出壓力P P0 0關(guān)系為：關(guān)系為：RCS+11 = =P1P0TS+11式中式中 R R、C C分別為氣阻、氣容，分別為氣阻、氣容，T=RCT=RC為時間常數(shù)。為時間常數(shù)

22、?？傻每刂破鬏敵鰤毫傻每刂破鬏敵鰤毫 P0 0與推桿位移與推桿位移L L之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為：(TS+1)CsAe = =LP0TS+1K式中式中 K K為執(zhí)行機構(gòu)的放大系數(shù)為執(zhí)行機構(gòu)的放大系數(shù), ,T T時間常數(shù)時間常數(shù)大小取決于膜頭大小及引大小取決于膜頭大小及引壓管線的長短粗細，一般為數(shù)秒到數(shù)十秒。壓管線的長短粗細，一般為數(shù)秒到數(shù)十秒。南陽理工學院 李珍氣動薄膜調(diào)節(jié)閥及閥門定位器裝配形式南陽理工學院 李珍調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu)又稱控制閥又稱控制閥( (或調(diào)節(jié)閥或調(diào)節(jié)閥) )，是一個局部，是一個局部阻力可變的節(jié)流元件。閥芯移動改變阻力可變的節(jié)流元件。閥芯移動改變了閥芯與閥座間的流通面積，

23、即改變了閥芯與閥座間的流通面積，即改變 了閥的阻力系數(shù)，使被控介質(zhì)的流量了閥的阻力系數(shù)，使被控介質(zhì)的流量相應(yīng)改變相應(yīng)改變（一）（一）控制閥結(jié)構(gòu)控制閥結(jié)構(gòu)由上閥蓋、下閥蓋、閥體、閥座、閥芯、由上閥蓋、下閥蓋、閥體、閥座、閥芯、閥桿、閥桿、填料填料和壓板等構(gòu)成。為適應(yīng)多種和壓板等構(gòu)成。為適應(yīng)多種使用要求，閥芯和閥體有不同的結(jié)構(gòu)，使用要求，閥芯和閥體有不同的結(jié)構(gòu)，使用的材料也各不相同。常用填料聚四使用的材料也各不相同。常用填料聚四氟乙烯（使用溫度氟乙烯（使用溫度200200）及石棉石）及石棉石墨（工作壓力墨（工作壓力6MPa6MPa，溫度，溫度450450，用時加注潤滑脂）用時加注潤滑脂）南陽理工學

24、院 李珍閥的結(jié)構(gòu)型式閥的結(jié)構(gòu)型式v 直通單座閥直通單座閥v 直通雙座閥直通雙座閥v 角形閥角形閥v 三通閥三通閥v 蝶閥蝶閥v 套筒閥套筒閥v 偏心旋轉(zhuǎn)閥偏心旋轉(zhuǎn)閥v 高壓閥高壓閥南陽理工學院 李珍1.1.閥體內(nèi)只有一個閥芯和一個閥座。閥體內(nèi)只有一個閥芯和一個閥座。2.2.結(jié)構(gòu)簡單、泄漏量?。ㄉ踔量梢酝耆Y(jié)構(gòu)簡單、泄漏量小（甚至可以完全切斷）切斷）3.3.允許壓差小（雙導向結(jié)構(gòu)的允許壓差允許壓差?。p導向結(jié)構(gòu)的允許壓差較單導向結(jié)構(gòu)大）。較單導向結(jié)構(gòu)大）。 常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點直通單座調(diào)節(jié)閥直通單座調(diào)節(jié)閥它適用于要求泄漏量小，工作壓差較小它適用于要求泄漏量小，工作

25、壓差較小的干凈介質(zhì)的場合。在應(yīng)用中應(yīng)特別注的干凈介質(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。意其允許壓差，防止閥門關(guān)不死。 南陽理工學院 李珍1.1.閥體內(nèi)有兩個閥芯和閥座閥體內(nèi)有兩個閥芯和閥座 。2.2.因為流體對上、下兩閥芯上的作用力因為流體對上、下兩閥芯上的作用力可以相互抵消，因此雙座閥具有允許可以相互抵消，因此雙座閥具有允許壓差大壓差大3.3.上、下兩閥芯不易同時關(guān)閉，因此泄上、下兩閥芯不易同時關(guān)閉，因此泄漏量較大的特點。漏量較大的特點。 常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點直通雙座調(diào)節(jié)閥直通雙座調(diào)節(jié)閥它適用于閥兩端壓差較大，泄漏量要求它適用于閥兩端壓差較

26、大，泄漏量要求不高的干凈介質(zhì)場合，不適用于高粘度不高的干凈介質(zhì)場合，不適用于高粘度和含纖維的場合。和含纖維的場合。 南陽理工學院 李珍1.1.閥體為直角形閥體為直角形2.2.流路簡單、阻力小，適用于高壓差、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)的高粘度、含有懸浮物和顆粒狀物質(zhì)的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。3.3.角形閥一般使用于角形閥一般使用于底進側(cè)出，底進側(cè)出，此時調(diào)此時調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定性好。節(jié)閥穩(wěn)定性好。4.4.在高壓差場合下，為了延長閥芯使用在高壓差場合下，為了延長閥芯使用壽命，也可采用側(cè)進底出。但側(cè)進底壽命，也可采用側(cè)進底出。但側(cè)進底出在小開度時易發(fā)生振蕩。出在小開度時易發(fā)生振蕩。5

27、.5.角形閥還適用于工藝管道直角形配管角形閥還適用于工藝管道直角形配管的場合。的場合。 常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點角形調(diào)節(jié)閥角形調(diào)節(jié)閥南陽理工學院 李珍1.1.閥體有三個接管口，適用于三個方向流閥體有三個接管口，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)。的溫度調(diào)節(jié)、配比調(diào)節(jié)和旁路調(diào)節(jié)。2.2.在使用中應(yīng)注意流體溫差不宜過大，通在使用中應(yīng)注意流體溫差不宜過大，通常小于是常小于是150150，否則會使三通閥產(chǎn)生，否則會使三通閥產(chǎn)生較大應(yīng)力而引起變形，造成連接處泄漏較大應(yīng)力而引起變形，造成連接處泄漏或

28、損壞?；驌p壞。3.3.三通閥有三通合流閥和三通分流閥兩種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)由兩個輸入口類型。三通合流閥為介質(zhì)由兩個輸入口流進混合后由一出口流出；三通分流閥流進混合后由一出口流出；三通分流閥為介質(zhì)由一入口流進，分為兩個出口流為介質(zhì)由一入口流進，分為兩個出口流出。出。 常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點三通調(diào)節(jié)閥三通調(diào)節(jié)閥南陽理工學院 李珍1.1.蝶閥是通過擋板以轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)來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?？刂屏黧w的流量。2.2.結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低，流通能結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低，流通能力大力大3.3.特別適用于低壓

29、差、大口徑、大流量特別適用于低壓差、大口徑、大流量的氣體形或帶有懸浮物流體的場合的氣體形或帶有懸浮物流體的場合4.4.泄漏較大泄漏較大5.5.蝶閥通常工作轉(zhuǎn)角應(yīng)小于蝶閥通常工作轉(zhuǎn)角應(yīng)小于7070，此時，此時流量特性與等百分比特性相似流量特性與等百分比特性相似6.6.多用于開關(guān)閥多用于開關(guān)閥常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點蝶閥蝶閥南陽理工學院 李珍1.1.套筒閥的結(jié)構(gòu)比較特殊，閥體與一般的直通套筒閥的結(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，利用套筒導向，閥芯可在套筒中上稱籠子，利用套筒導向，閥芯可在套筒

30、中上下移動。下移動。2.2.套筒上開有一定形狀的窗口（節(jié)流孔），套套筒上開有一定形狀的窗口（節(jié)流孔），套筒移動時，就改變了節(jié)流孔的面積，從而實筒移動時，就改變了節(jié)流孔的面積，從而實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)?，F(xiàn)流量調(diào)節(jié)。3.3.套筒閥分為單密封和雙密封兩種結(jié)構(gòu)，前者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；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，適用于雙座閥的場后者類似于直通雙座閥，適用于雙座閥的場合。合。4.4.套筒閥具有穩(wěn)定性好、拆裝維修方便等優(yōu)點，套筒閥具有穩(wěn)定性好、拆裝維修方便等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用，但其價格比較貴。因而得到廣泛應(yīng)用，但其價格比較

31、貴。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點套筒閥套筒閥南陽理工學院 李珍1.1.轉(zhuǎn)軸帶動閥芯偏心旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸帶動閥芯偏心旋轉(zhuǎn)2.2.體積小，重量輕，使用可靠，維修方體積小，重量輕，使用可靠，維修方便，通用性強，流體阻力小等優(yōu)點，便，通用性強，流體阻力小等優(yōu)點，適用于粘度較大的場合，在石灰、泥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。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)示意圖及特點常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點偏心旋轉(zhuǎn)閥偏心旋轉(zhuǎn)閥南陽理工學院 李珍1.1.閥芯為一球體閥芯為一球體2.2.閥芯上開有一個直徑和管道直徑相等閥芯上開有一個直徑和管道直徑相等的通孔，

32、轉(zhuǎn)軸帶動球體旋轉(zhuǎn)，起調(diào)節(jié)的通孔，轉(zhuǎn)軸帶動球體旋轉(zhuǎn)，起調(diào)節(jié)和切斷作用。和切斷作用。3.3.該閥結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，密封可靠，該閥結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，密封可靠，流通能力大流通能力大4.4.流量特性為快開特性，一般用于位式流量特性為快開特性，一般用于位式控制?？刂啤?常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點“O O”形球閥形球閥南陽理工學院 李珍1.1.閥芯也為一球體閥芯也為一球體2.2.但球體上開孔為但球體上開孔為V V形口，隨著球體的旋轉(zhuǎn)，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。的形狀始終保持為三角形。3.3.

33、該閥結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，關(guān)閉性能好，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)比大流通能力大，可調(diào)比大4.4.流量特性近似為等百分比特性，適用于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)。纖維、紙漿及含顆粒的介質(zhì)。 常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點“V V”形球閥形球閥南陽理工學院 李珍閥結(jié)構(gòu)形式閥結(jié)構(gòu)形式特點及適用場合特點及適用場合不同結(jié)構(gòu)形式調(diào)節(jié)閥的特點及適用場合不同結(jié)構(gòu)形式調(diào)節(jié)閥的特點及適用場合直通單座閥直通單座閥只有一個閥芯，閥前后壓差小，適用于要求泄漏量小的場合只有一個閥芯，閥前后壓差小，適用于要求泄漏量小的場合直通雙座閥直通雙座閥有兩個

34、閥芯，閥前后壓差大，適用于允許有較大泄漏量的場合有兩個閥芯，閥前后壓差大，適用于允許有較大泄漏量的場合角閥角閥閥體呈直角，適用于高壓差、高粘度、含懸浮物和顆粒狀物質(zhì)的場合閥體呈直角，適用于高壓差、高粘度、含懸浮物和顆粒狀物質(zhì)的場合隔膜閥隔膜閥適用于有腐蝕性介質(zhì)的場合適用于有腐蝕性介質(zhì)的場合蝶閥蝶閥適用于有懸浮物介質(zhì)、大流量、壓差小、允許大泄漏量的場合適用于有懸浮物介質(zhì)、大流量、壓差小、允許大泄漏量的場合三通閥三通閥適用于分流或合流控制的場合適用于分流或合流控制的場合高壓閥高壓閥適用于高壓控制的特殊場合適用于高壓控制的特殊場合南陽理工學院 李珍閥芯型式閥芯型式有有直行程直行程閥芯和閥芯和角行程角

35、行程閥芯兩類。閥芯兩類。直行程直行程閥芯又分為：平板型、柱塞型、窗口型和多級閥芯。閥芯又分為：平板型、柱塞型、窗口型和多級閥芯。各種閥芯的型式見下圖。各種閥芯的型式見下圖。南陽理工學院 李珍角行程角行程閥芯閥芯有有偏心旋轉(zhuǎn)型、蝶型和偏心旋轉(zhuǎn)型、蝶型和球型球型。見右。見右。南陽理工學院 李珍流體對閥芯的作用力南陽理工學院 李珍流體對閥芯作用形式：流體對閥芯作用形式：流開閥和流閉閥流開閥和流閉閥閥芯的安裝形式：閥芯的安裝形式： 正裝閥和反裝閥正裝閥和反裝閥南陽理工學院 李珍（二）（二）控制閥特性控制閥特性控制閥的流量方程：控制閥的流量方程：( (流體能量守恒原理流體能量守恒原理P109）Q =如果

36、式中如果式中 Q Q 體積流量，體積流量，m m3 3/h/hA 2 2( (P1 P2) )P1 P1 、P2 P2 閥前后壓力，閥前后壓力，100kPa100kPa 流體密度，流體密度，g/cmg/cm3 3 A A 閥接口流通面積，閥接口流通面積，cmcm2 2 閥阻力系數(shù)，與閥門結(jié)構(gòu)、開度等有關(guān)閥阻力系數(shù)，與閥門結(jié)構(gòu)、開度等有關(guān)在閥口徑一定和在閥口徑一定和 P P、 不變的情況下不變的情況下，流量，流量Q Q僅隨阻力系數(shù)僅隨阻力系數(shù) 變化變化。53124336002 105.09(/ )1010p pAApQmh南陽理工學院 李珍流量系數(shù)流量系數(shù)上式可改寫為上式可改寫為：)( KV P

37、Q= KV= 5.095.09AKV稱為流量系數(shù)稱為流量系數(shù)，其大小反映了通過閥門的流量，即流其大小反映了通過閥門的流量，即流通能力的大小。通能力的大小。K KV V與流體性質(zhì)、閥結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，在一與流體性質(zhì)、閥結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，在一定條件（選定了閥的型式和結(jié)構(gòu)）下定條件（選定了閥的型式和結(jié)構(gòu)）下是一個常數(shù)是一個常數(shù) 根根據(jù)據(jù)K KV V值可確定閥門口徑值可確定閥門口徑。采用國際單位制時，采用國際單位制時，流量系數(shù)定義流量系數(shù)定義為：在閥全開，閥前為：在閥全開，閥前后壓差為后壓差為100100kPakPa，流體密度為流體密度為1 1g/cmg/cm3 3(5(5 40400 0C C的水的水) )

38、時，時，每小時每小時通過閥門的流量數(shù)通過閥門的流量數(shù)( (m m3 3) )。 2VADK =5.09=4.0(A=4gDg）南陽理工學院 李珍流量系數(shù)的計算流量系數(shù)的計算：將上式中將上式中 P的單位取為的單位取為kPakPa，可得可得不不可壓縮流體可壓縮流體KV值的計算公式為：值的計算公式為： 10QKV = P在計算在計算流量系數(shù)流量系數(shù)時，應(yīng)考慮不同流體的影響因素，例如時，應(yīng)考慮不同流體的影響因素，例如液體的粘度、氣體的壓縮因數(shù)等。流體的流動狀態(tài)也影液體的粘度、氣體的壓縮因數(shù)等。流體的流動狀態(tài)也影響響KV的大小，當閥前后壓差達到某一臨界值時的的大小，當閥前后壓差達到某一臨界值時的阻塞流阻

39、塞流狀態(tài)，狀態(tài)，KV計算計算要引入壓力恢復系數(shù)、臨界壓差比等。要引入壓力恢復系數(shù)、臨界壓差比等。流量系數(shù)流量系數(shù)的計算見教材的計算見教材P111P111表表3-13-1計算公式計算公式, ,也可也可參閱控制閥工程設(shè)計手冊。參閱控制閥工程設(shè)計手冊。南陽理工學院 李珍控制閥的可調(diào)比控制閥的可調(diào)比P113控制閥所能控制的控制閥所能控制的最大與最大與最小流量最小流量之比。以之比。以R 表示。表示。理想可調(diào)比理想可調(diào)比控制閥前后壓差控制閥前后壓差不變不變時的可調(diào)比：時的可調(diào)比：R=30R=30 sQmaxR = Qmin=KVmaxKVmin實際可調(diào)比實際可調(diào)比 (考慮閥前后壓差變化時的可調(diào)比考慮閥前后

40、壓差變化時的可調(diào)比)串聯(lián)管道串聯(lián)管道時的可調(diào)比時的可調(diào)比 令令Rr = R= R Pmin Pmax PQ= KV P P1Q P P1Q P2 P P1Qminmaxpsp南陽理工學院 李珍結(jié)論l由于流量的增加，串聯(lián)管道阻力損失相應(yīng)增加，而調(diào)節(jié)閥上的壓差相應(yīng)被減少，這樣使調(diào)節(jié)閥所通過的最大流量減少，所以串聯(lián)管道時調(diào)節(jié)閥實際可調(diào)比就會降低。 P2 P P1Q南陽理工學院 李珍并聯(lián)管道時的可調(diào)比（旁路打開）令閥全開時的流量與總管最大流量之比：x Q1maxQmax則：Q1Q P并聯(lián)管道并聯(lián)管道可調(diào)比特性可調(diào)比特性串聯(lián)管道串聯(lián)管道可調(diào)比特性可調(diào)比特性S x RrRr30 30 1.0 1.0 0

41、0 Rr =RR (R - 1)x11 x QmaxQ2Q2南陽理工學院 李珍結(jié)論l由于調(diào)節(jié)閥的最小流量比旁路流量小得多，故實際可調(diào)比實際上是總管的最大流量與旁路流量的比值，而與調(diào)節(jié)閥本身無關(guān)。Q1Q P南陽理工學院 李珍調(diào)節(jié)閥流量特性：介質(zhì)流過調(diào)節(jié)閥的相對流量與閥桿相對調(diào)節(jié)閥流量特性：介質(zhì)流過調(diào)節(jié)閥的相對流量與閥桿相對位移（即閥的相對開度）之間的關(guān)系位移（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。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際流量特性流量特性分為理想流量特性和實際流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性 maxmaxQQlfl南陽

42、理工學院 李珍理想流量特性理想流量特性調(diào)節(jié)閥在前后調(diào)節(jié)閥在前后壓差固定壓差固定的情況下得到的流量特性稱為理想流量特的情況下得到的流量特性稱為理想流量特性（有時叫固有流量特性）性（有時叫固有流量特性）n=0直線直線 n=1等百分比等百分比n=1/2拋物線拋物線(/max)()( /)maxnd Q QQKd l LQ南陽理工學院 李珍理想流量特性理想流量特性(閥前后壓差不隨閥的開度而變)P115v直線特性： vv 對數(shù)特性： vv 拋物線特性：vv 快開特性：隨著開度增大, 流量很快達最大。 211(1)maxQlRQRLmaxQlKCQL1 maxlLQRQ南陽理工學院 李珍線性特性：線性特性

43、：是指控制閥的相對流量是指控制閥的相對流量與相對開度成線性關(guān)系。閥桿單位行與相對開度成線性關(guān)系。閥桿單位行程變化所引起的相對流量變化是常數(shù)。程變化所引起的相對流量變化是常數(shù)。m a xQQLdkld 3 2 1 q/qm ax(% ) l/lm ax(% ) 0 3.3 控制閥的理想流量特性控制閥的理想流量特性 R=30maxQ11(1)QLlRR線性特性線性特性南陽理工學院 李珍直線流量特性是指調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對開度成直線直線流量特性是指調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對開度成直線關(guān)系，即關(guān)系，即單位相對行程變化單位相對行程變化所引起的所引起的相對流量變化相對流量變化是一是一個個常數(shù)常數(shù)LmaxQd

44、Q= Kld南陽理工學院 李珍相對流量變化率l相對流量變化率：特性曲線上的相對流量變化率：特性曲線上的某一點某一點的相對流量的變化的相對流量的變化量和該點的相對流量之比。量和該點的相對流量之比。l下面以相對位移在下面以相對位移在10%、50%、80%三點為例，假設(shè)位移三點為例，假設(shè)位移的變化量都是的變化量都是10%。來計算直線流量特性的相對變化率。來計算直線流量特性的相對變化率。10%50%80%lLlLlLl相對流量變化率相對流量變化率=22.7 13.0100%74.6%13.0l相對流量變化率相對流量變化率=l相對流量變化率相對流量變化率=61.351.7100%18.6%51.790.

45、480.6100%=12.16%80.6南陽理工學院 李珍結(jié)論l直線流量特性在小開度時，相對流量的變化率大，靈敏度高，不易控制，甚至會產(chǎn)生震蕩；在大開度時，相對流量的變化率小，靈敏度低，調(diào)節(jié)緩慢，不夠及時。南陽理工學院 李珍對數(shù)特性對數(shù)特性：是指：是指單位行程變化單位行程變化所引起的所引起的相相對流量變化對流量變化與此點的與此點的相對流量相對流量成正比關(guān)系。成正比關(guān)系。maxmaxQQQQLdkld 3 2 1 q/qmax(%) l/lmax(%) 0 3.3 (1)LmaxQQlR對數(shù)特性對數(shù)特性南陽理工學院 李珍對數(shù)（對數(shù)（等百分比等百分比）流量特性流量特性對數(shù)（等百分比）流量特性亦稱對

46、數(shù)流量特性，它是指對數(shù)（等百分比）流量特性亦稱對數(shù)流量特性，它是指單位相對行程單位相對行程變化所引起的變化所引起的相對流量變化相對流量變化與此點與此點相對流相對流量量成成正比正比關(guān)系關(guān)系maxmaxmaxQdQQ= KlQdl南陽理工學院 李珍相對流量變化率l相對流量變化率：特性曲線上的某一點的相對流量的變化相對流量變化率：特性曲線上的某一點的相對流量的變化量和該點的相對流量之比。量和該點的相對流量之比。l下面以相對位移在下面以相對位移在10%、50%、80%三點為例，假設(shè)位移三點為例，假設(shè)位移的變化量都是的變化量都是10%。來計算對數(shù)流量特性的相對變化率。來計算對數(shù)流量特性的相對變化率。10

47、%50%80%lLlLlL相對流量變化率相對流量變化率=6.584.67100%40%4.67相對流量變化率相對流量變化率=相對流量變化率相對流量變化率=25.6 18.3100%40%18.371.250.8100%=40%50.8南陽理工學院 李珍結(jié)論l對數(shù)流量特性（等百分比流量特性）在小對數(shù)流量特性（等百分比流量特性）在小開度時，閥體部件的放大系數(shù)小，調(diào)節(jié)緩開度時，閥體部件的放大系數(shù)小，調(diào)節(jié)緩和平穩(wěn)；在大開度時，閥體部件的放大系和平穩(wěn)；在大開度時，閥體部件的放大系數(shù)大，調(diào)節(jié)靈敏有效。數(shù)大，調(diào)節(jié)靈敏有效。無論是小開度還是無論是小開度還是大開度，相對流量的變化率都是相等的，大開度，相對流量的

48、變化率都是相等的，表明流量變化的百分比是相等的。表明流量變化的百分比是相等的。南陽理工學院 李珍 單位相對位移的變化所引起的相對流量變化與此點的單位相對位移的變化所引起的相對流量變化與此點的相相對流量值的平方根對流量值的平方根成正比關(guān)系。它介于直線與對數(shù)之間。成正比關(guān)系。它介于直線與對數(shù)之間。下圖下圖3 3 為了彌補直線特性在小開度時調(diào)節(jié)性能差的缺點，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20%以下這段區(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。 1ma x2ma xQ()QQ()Q()Ldkld2maxQ11(1)QLlRR拋物線特性拋物線特性南陽理工學

49、院 李珍快開特性：快開特性：在開度較小時就有較大流量在開度較小時就有較大流量，隨著開度的增，隨著開度的增大，流量很快就達到最大，隨后再增大開度時流量的變化很大，流量很快就達到最大，隨后再增大開度時流量的變化很小，故稱為快開特性。它的閥芯形式是小，故稱為快開特性。它的閥芯形式是平板型平板型的。它的有效的。它的有效位移一般為閥座直徑的位移一般為閥座直徑的1/4，當位移在增大時，閥的流通面積，當位移在增大時，閥的流通面積不再增加，失去調(diào)節(jié)作用。圖中曲線不再增加，失去調(diào)節(jié)作用。圖中曲線3 3 2 1 q/qmax(%) l/lmax(%) 0 3.3 快開特性快開特性南陽理工學院 李珍工作流量特性工作

50、流量特性所謂調(diào)節(jié)閥的工作流量特性是指調(diào)節(jié)閥在所謂調(diào)節(jié)閥的工作流量特性是指調(diào)節(jié)閥在前后前后壓差隨負荷變化壓差隨負荷變化的工作條件下，調(diào)節(jié)閥的相對的工作條件下，調(diào)節(jié)閥的相對開度與相對流量之間的關(guān)系。開度與相對流量之間的關(guān)系。南陽理工學院 李珍直通調(diào)節(jié)閥的串聯(lián)工作流量特性直通調(diào)節(jié)閥的串聯(lián)工作流量特性稱稱S為閥門能力（閥阻比），為閥門能力（閥阻比），S在數(shù)值上等于調(diào)節(jié)閥在數(shù)值上等于調(diào)節(jié)閥在全開時，閥門上的壓差占總系統(tǒng)的百分數(shù)。一般在全開時，閥門上的壓差占總系統(tǒng)的百分數(shù)。一般S不小于不小于0.31min1min12ppSppp 南陽理工學院 李珍l控制閥壓差的變化規(guī)律為：控制閥壓差的變化規(guī)律為：l以以Q

51、max表示管道阻力等于零時的閥全開流量；以表示管道阻力等于零時的閥全開流量；以Q100表示存在管道阻力時閥的全開流量。則可得表示存在管道阻力時閥的全開流量。則可得直通調(diào)節(jié)閥的串聯(lián)工作流量特性直通調(diào)節(jié)閥的串聯(lián)工作流量特性12maxQ1( )Q(1)( )1lflLsfL121(1)( )1PPlfsL2100Q1( )Q(1)( )lflLs fsL南陽理工學院 李珍直通調(diào)節(jié)閥的串聯(lián)工作流量特性直通調(diào)節(jié)閥的串聯(lián)工作流量特性(閥前后壓差隨閥的開度而變) 串聯(lián)管道時調(diào)節(jié)閥的工作流量特性（以串聯(lián)管道時調(diào)節(jié)閥的工作流量特性（以Q100作參比值）作參比值） （a）直線流量特性；）直線流量特性； （b）等百

52、分比流量特性）等百分比流量特性Q100表示存在管道阻力時調(diào)節(jié)閥的全開流量，稱作以Q/Q100為參比的調(diào)節(jié)閥的相對流量，南陽理工學院 李珍工作流量特性工作流量特性(閥前后壓差隨閥的開度而變閥前后壓差隨閥的開度而變)串聯(lián)管道串聯(lián)管道時的工作流量特性時的工作流量特性Qmax表示管道阻力等于零時的閥全開流量。表示管道阻力等于零時的閥全開流量。南陽理工學院 李珍直通調(diào)節(jié)閥的串聯(lián)工作流量特性直通調(diào)節(jié)閥的串聯(lián)工作流量特性-實際可調(diào)比實際可調(diào)比1minmaxmax1minmin1max1maxminrpCQprRRQppCr1min1min1min121maxpppSpppp rRRS南陽理工學院 李珍直通調(diào)

53、節(jié)閥的直通調(diào)節(jié)閥的并并聯(lián)工作流量特性聯(lián)工作流量特性：表示調(diào)節(jié)閥全開時的通過調(diào)節(jié)閥的流量：表示調(diào)節(jié)閥全開時的通過調(diào)節(jié)閥的流量100QmaxQ：表示總管最大流量：表示總管最大流量100maxQxQ：表示旁路的程度：表示旁路的程度南陽理工學院 李珍直通調(diào)節(jié)閥的直通調(diào)節(jié)閥的并并聯(lián)工作流量特性聯(lián)工作流量特性100Q：希望：希望x值最小不低于值最小不低于0.8l11SRx100m axQxQ南陽理工學院 李珍并聯(lián)管道并聯(lián)管道時的工作流量特性時的工作流量特性Qmax表示管道阻力等于零時的閥全開流量。表示管道阻力等于零時的閥全開流量。南陽理工學院 李珍結(jié)論：實際應(yīng)用中調(diào)節(jié)閥在工作時其前后壓差是變化的，實際應(yīng)用

54、中調(diào)節(jié)閥在工作時其前后壓差是變化的，此時獲得的流量特性為工作流量特性。此時獲得的流量特性為工作流量特性。使用時調(diào)節(jié)閥總是與其它閥門、設(shè)備、管道等并聯(lián)使用時調(diào)節(jié)閥總是與其它閥門、設(shè)備、管道等并聯(lián)或串聯(lián)，使其兩端壓差隨流量變化而變化，結(jié)果使調(diào)或串聯(lián)，使其兩端壓差隨流量變化而變化，結(jié)果使調(diào)節(jié)閥的工作流量特性不同于理想流量特性。節(jié)閥的工作流量特性不同于理想流量特性。南陽理工學院 李珍串聯(lián)、并聯(lián)管道都會使理想串聯(lián)、并聯(lián)管道都會使理想流量特性發(fā)生畸變，流量特性發(fā)生畸變，串聯(lián)管道串聯(lián)管道的影響尤為嚴重；串聯(lián)、并聯(lián)都會使可的影響尤為嚴重；串聯(lián)、并聯(lián)都會使可調(diào)比下降調(diào)比下降，并聯(lián)管道，并聯(lián)管道尤為嚴重。尤為嚴重

55、。串聯(lián)管道使系統(tǒng)串聯(lián)管道使系統(tǒng)總流量減少總流量減少，并聯(lián)管道使系統(tǒng)，并聯(lián)管道使系統(tǒng)總流量增加總流量增加。串聯(lián)管道調(diào)節(jié)閥串聯(lián)管道調(diào)節(jié)閥開度小開度小時放大倍數(shù)（流量特性曲線的斜率）時放大倍數(shù)（流量特性曲線的斜率）增加增加，開度，開度大大時則時則減少減少。并聯(lián)管道調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)在任何。并聯(lián)管道調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)在任何開度下開度下都比原來的要小都比原來的要小。結(jié)論結(jié)論：南陽理工學院 李珍控制閥的實際安裝使用情況控制閥的實際安裝使用情況南陽理工學院 李珍（二）（二）空化作用及其避免空化作用及其避免閃蒸與空化閃蒸與空化閃蒸閃蒸是液體通過閥節(jié)流后，縮流處靜壓降至是液體通過閥節(jié)流后，縮流處靜壓降至低于低于飽和

56、蒸汽飽和蒸汽壓時，部分液體汽化成氣液兩相共存的現(xiàn)象。壓時，部分液體汽化成氣液兩相共存的現(xiàn)象。當靜壓當靜壓回升回升到飽和蒸汽壓到飽和蒸汽壓以上以上時，閃蒸形成的氣泡破裂，時，閃蒸形成的氣泡破裂，重新轉(zhuǎn)化為液體，其過程稱為重新轉(zhuǎn)化為液體，其過程稱為空化空化?？栈钠茐淖饔茫嚎栈钠茐淖饔茫簱p壞材質(zhì)、振動和噪音損壞材質(zhì)、振動和噪音空化的避免空化的避免閥前后壓差閥前后壓差不大于不大于最大允許壓差最大允許壓差 P Pc c： Pc Kc (P1 P2) P P1 1 、P P2 2分別為閥入口壓力和飽和分別為閥入口壓力和飽和蒸汽壓蒸汽壓, ,K Kc c（0.25-0.650.25-0.65）為氣為氣蝕

57、系數(shù)。蝕系數(shù)。南陽理工學院 李珍二、儀表知識一執(zhí)行器的選擇二、儀表知識一執(zhí)行器的選擇 南陽理工學院 李珍序號序號比較項目比較項目電動執(zhí)行機構(gòu)電動執(zhí)行機構(gòu)氣動薄膜執(zhí)行機氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)1 12 23 34 45 56 67 7可靠性可靠性驅(qū)動能源驅(qū)動能源價格價格推力推力剛度剛度防火防爆防火防爆工作環(huán)境溫度范工作環(huán)境溫度范圍圍差（電器元件故障多）差（電器元件故障多）簡單、方便簡單、方便高高大大大大差（嚴加防護、防爆裝置差（嚴加防護、防爆裝置) )?。ㄐ。?010+55+55）高（簡單、可靠）高（簡單、可靠）另設(shè)氣源裝置另設(shè)氣源裝置低低小小小小好好大（大（4040+80)+80)南陽理工學院 李珍

58、南陽理工學院 李珍南陽理工學院 李珍調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)的選擇調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)的選擇原則：安全原則、節(jié)能原則原則：安全原則、節(jié)能原則因：供氣中斷時，應(yīng)使因：供氣中斷時，應(yīng)使給水閥全開，使得鍋爐給水閥全開，使得鍋爐不致燒干引起爆炸。不致燒干引起爆炸。故：選氣關(guān)閥。故：選氣關(guān)閥。 蒸汽 汽包 LT LC 給水 省煤器 鍋爐汽包水位控制帶控制點的流程圖鍋爐汽包水位控制帶控制點的流程圖例：鍋爐汽包水位的控制例：鍋爐汽包水位的控制氣關(guān)閥氣關(guān)閥南陽理工學院 李珍例例2：加熱爐爐溫的控制：加熱爐爐溫的控制因：供氣中斷時，應(yīng)使燃料閥全關(guān)，因：供氣中斷時，應(yīng)使燃料閥全關(guān)，停止供應(yīng)燃料油，不致使加熱爐溫度停止供應(yīng)燃料

59、油，不致使加熱爐溫度過高燒壞爐子。過高燒壞爐子。故：選氣開閥。故：選氣開閥。 TT TC 燃料油 工藝變量 加熱爐溫度控制帶控制點的流程圖加熱爐溫度控制帶控制點的流程圖氣開閥氣開閥南陽理工學院 李珍H如果，介質(zhì)是由強腐蝕性的，再生產(chǎn)過程中不允許溢如果，介質(zhì)是由強腐蝕性的，再生產(chǎn)過程中不允許溢出，調(diào)節(jié)閥的作用形式？出，調(diào)節(jié)閥的作用形式？如果后面的環(huán)節(jié)不允許沒有物料，調(diào)節(jié)閥的作用形式？如果后面的環(huán)節(jié)不允許沒有物料，調(diào)節(jié)閥的作用形式？南陽理工學院 李珍 調(diào)節(jié)閥的選擇主要依據(jù)是：調(diào)節(jié)閥的選擇主要依據(jù)是： （1 1）流體性質(zhì)）流體性質(zhì)如流體種類、粘度、毒性、腐如流體種類、粘度、毒性、腐蝕性、是否含懸浮顆粒等。蝕性、是否含懸浮顆粒等。 （2 2）工藝條件）工藝條件如溫度、壓力、流量、壓差、如溫度、壓力、流量、壓差、泄漏量等。泄漏量等。 （3 3）過程控制要求）過程控制要求調(diào)節(jié)系統(tǒng)精度、可調(diào)比、調(diào)節(jié)系統(tǒng)精度、可調(diào)比、噪音等。噪音等。 南陽理工學院 李珍南