自動化及儀表第五章

1、第五章第五章 執(zhí)行器執(zhí)行器華東理工大學(xué)信息學(xué)院自動化系華東理工大學(xué)信息學(xué)院自動化系控制裝置執(zhí)行器過程檢測元件、變送器r(t)比較機(jī)構(gòu)-e(t)u(t)q(t)y(t)f(t)c(t)擾動廣義對象被控變量測量值控制器設(shè)定值簡單控制系統(tǒng)構(gòu)成回顧：簡單控制系統(tǒng)構(gòu)成回顧：簡單控制系統(tǒng)的方塊圖簡單控制系統(tǒng)的方塊圖本章內(nèi)容本章內(nèi)容5.0 概述概述 5.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 5.2 控制閥控制閥 5.4 控制閥口徑的確定控制閥口徑的確定 5.3 氣動薄膜控制閥的流量特性氣動薄膜控制閥的流量特性 5.5 閥門定位器閥門定位器5.6 氣動薄膜控制閥的選用氣動薄膜控制閥的選用5.7 數(shù)字閥和智能控制閥數(shù)字閥和智能

2、控制閥 5.0 概述概述 作用：作用：接收控制器輸出的控制信號，改變操縱變接收控制器輸出的控制信號，改變操縱變量，使生產(chǎn)過程按預(yù)定要求正常進(jìn)行。量，使生產(chǎn)過程按預(yù)定要求正常進(jìn)行?？刂蒲b置執(zhí)行器過程檢測元件、變送器r(t)比較機(jī)構(gòu)-e(t)u(t)q(t)y(t)f(t)c(t)擾動廣義對象被控變量測量值控制器設(shè)定值簡單控制系統(tǒng)的方塊圖簡單控制系統(tǒng)的方塊圖組成：執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成：執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指根據(jù)控制器控制信號產(chǎn)生執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指根據(jù)控制器控制信號產(chǎn)生推力或位移的裝置。推力或位移的裝置。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)：調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)：調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出信號去改調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是根據(jù)執(zhí)行

3、機(jī)構(gòu)輸出信號去改變能量或物料輸送量的裝置，通常指控制閥。變能量或物料輸送量的裝置，通常指控制閥?，F(xiàn)場有時(shí)就將執(zhí)行器稱為控制閥?，F(xiàn)場有時(shí)就將執(zhí)行器稱為控制閥。分類：分類：液動液動電動電動氣動氣動推力最大，但較笨重，現(xiàn)很少使用推力最大，但較笨重，現(xiàn)很少使用液動液動:電動執(zhí)行器的電動執(zhí)行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是分開的兩是分開的兩部分，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)有部分，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)有角行程角行程和和直行程直行程兩種，都兩種，都是以兩相交流電機(jī)為動力的位置伺服機(jī)構(gòu)，是以兩相交流電機(jī)為動力的位置伺服機(jī)構(gòu)，作作用是將輸入的直流電流信號線性地轉(zhuǎn)換為位移用是將輸入的直流電流信號線性地轉(zhuǎn)換為位移量。量。電動：電動

4、：安全防爆性能較差，電機(jī)動作不夠迅速，在安全防爆性能較差，電機(jī)動作不夠迅速，在行程受阻或閥桿被軋住時(shí)電機(jī)易受損。行程受阻或閥桿被軋住時(shí)電機(jī)易受損。 氣動執(zhí)行器的氣動執(zhí)行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是統(tǒng)一的整體，一的整體，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)有其執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式薄膜式和和活塞式活塞式兩兩類。類。氣動：氣動：活塞式活塞式: 行程長，適用于要求有較大推力的場行程長，適用于要求有較大推力的場合合薄膜式薄膜式: 行程較小，只能直接帶動閥桿。行程較小，只能直接帶動閥桿?；S一般均采用薄膜式?；S一般均采用薄膜式。（習(xí)慣稱為氣動調(diào)節(jié)閥（習(xí)慣稱為氣動調(diào)節(jié)閥)是是用壓縮空氣為能源，用壓縮空氣為能源，結(jié)

5、構(gòu)簡單、動作可靠、平穩(wěn)、輸出推動力大、結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、平穩(wěn)、輸出推動力大、維修方便、防火防爆、價(jià)格較低、廣泛應(yīng)用維修方便、防火防爆、價(jià)格較低、廣泛應(yīng)用于化工、煉油生產(chǎn)。于化工、煉油生產(chǎn)。氣動：氣動：5.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 氣動執(zhí)行器的氣動執(zhí)行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是統(tǒng)一的整體。是統(tǒng)一的整體。 5.1.1 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)主要分為氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要分為薄膜式薄膜式和和活塞式活塞式。 薄膜式薄膜式 活塞式活塞式 正作用形式正作用形式: : 信號壓力增大信號壓力增大, ,推桿向下。推桿向下。薄膜式薄膜式反作用形式反作用形式: : 信號壓力增大信號壓力增大,

6、 ,推桿向上。推桿向上。 這種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出位移這種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出位移與輸入氣壓信號成比例關(guān)系。與輸入氣壓信號成比例關(guān)系。當(dāng)壓力與彈簧的反作用力平衡當(dāng)壓力與彈簧的反作用力平衡時(shí)時(shí), ,推桿穩(wěn)定在某一位置推桿穩(wěn)定在某一位置, ,信號信號壓力越大壓力越大, ,推桿的位移量也越推桿的位移量也越大。大。( (推桿的位移即為執(zhí)行機(jī)推桿的位移即為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直線輸出位移構(gòu)的直線輸出位移, ,也稱也稱行行程。程。) ) 形式有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和改進(jìn)結(jié)構(gòu)。形式有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和改進(jìn)結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)型傳統(tǒng)型 國產(chǎn)正作用式執(zhí)行機(jī)構(gòu)稱為國產(chǎn)正作用式執(zhí)行機(jī)構(gòu)稱為ZMAZMA型型，反作用式執(zhí)行機(jī)構(gòu)稱反作用式執(zhí)行機(jī)構(gòu)稱為為ZMBZMB型型。信

7、號壓力通過波紋膜片的上方（正作用式）或下方。信號壓力通過波紋膜片的上方（正作用式）或下方（反作用式）進(jìn)入氣室。（反作用式）進(jìn)入氣室。較大口徑的控制閥都是采用正作用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。較大口徑的控制閥都是采用正作用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。側(cè)裝式氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)（增力式執(zhí)行機(jī)構(gòu)）側(cè)裝式氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)（增力式執(zhí)行機(jī)構(gòu)） 特點(diǎn)：薄膜式膜頭裝在支架的側(cè)面特點(diǎn)：薄膜式膜頭裝在支架的側(cè)面 輕型氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輕型氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu) 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)上采用多根彈簧，彈簧內(nèi)裝在薄膜氣特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)上采用多根彈簧，彈簧內(nèi)裝在薄膜氣室中。室中。 由于它的特殊構(gòu)造，使得輕型氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)由于它的特殊構(gòu)造，使得輕型氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、高度降低、輸出推力

8、大具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、高度降低、輸出推力大的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。(2) (2) 活塞式活塞式 活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)屬于強(qiáng)力氣動活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)屬于強(qiáng)力氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其氣缸允許操作壓力高執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其氣缸允許操作壓力高達(dá)達(dá)0.50.5MPaMPa，且無彈簧抵消推力，因且無彈簧抵消推力，因此輸出推力很大，特別適用于高靜此輸出推力很大，特別適用于高靜壓、高壓差、大口徑場合。它的輸壓、高壓差、大口徑場合。它的輸出特性有出特性有兩位式兩位式和和比例式。兩位式比例式。兩位式是根據(jù)活塞兩側(cè)的操作壓力的大小是根據(jù)活塞兩側(cè)的操作壓力的大小而動作，活塞由高壓側(cè)推向低壓側(cè)，而動作，活塞由高壓側(cè)推向低壓側(cè)，使推桿從一個(gè)極端位置移動

9、到另一使推桿從一個(gè)極端位置移動到另一個(gè)極端位置，其行程達(dá)個(gè)極端位置，其行程達(dá)2525100100mmmm，適用于雙位控制系統(tǒng)；適用于雙位控制系統(tǒng)；比例式比例式是指是指推桿的行程與輸入壓力信號成比例推桿的行程與輸入壓力信號成比例關(guān)系，必須帶有閥門定位器，它適關(guān)系，必須帶有閥門定位器，它適用于控制質(zhì)量要求較高的系統(tǒng)。用于控制質(zhì)量要求較高的系統(tǒng)。 5.1.2 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu) 在防爆要求不高且無合適氣源的情況下可以使用在防爆要求不高且無合適氣源的情況下可以使用電動執(zhí)行器。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由電動機(jī)帶動減速裝置，電動執(zhí)行器。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由電動機(jī)帶動減速裝置，在電信號的作用下產(chǎn)生直線運(yùn)動和角度旋轉(zhuǎn)

10、運(yùn)動。在電信號的作用下產(chǎn)生直線運(yùn)動和角度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般可以分為電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般可以分為直行程、角行程、多轉(zhuǎn)式直行程、角行程、多轉(zhuǎn)式三種三種。直行程直行程電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸輸出各種大小不同的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸輸出各種大小不同的直線位移，通常用來推動單座、雙座、三通、套筒直線位移，通常用來推動單座、雙座、三通、套筒等形式的控制閥。等形式的控制閥。角行程角行程電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸輸出角位移，轉(zhuǎn)動角電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸輸出角位移，轉(zhuǎn)動角度范圍小于度范圍小于360360o o, , 通常用來推動蝶閥、球閥、偏心旋通常用來推動蝶閥、球閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥等轉(zhuǎn)角式控制閥。轉(zhuǎn)閥等轉(zhuǎn)角式控制閥。多轉(zhuǎn)式

11、多轉(zhuǎn)式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸輸出各種大小不等的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸輸出各種大小不等的有效圈數(shù)，通常用于推動閘閥或由執(zhí)行電動機(jī)帶動有效圈數(shù)，通常用于推動閘閥或由執(zhí)行電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)式的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，如各種泵等。旋轉(zhuǎn)式的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，如各種泵等。5.2 控制閥控制閥 5.2.1 控制閥（控制閥（調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu) 調(diào)節(jié)閥是一個(gè)局部阻力可以改變的節(jié)流元件。由調(diào)節(jié)閥是一個(gè)局部阻力可以改變的節(jié)流元件。由閥芯與閥座構(gòu)成。閥芯與閥座構(gòu)成。通過閥芯在閥體內(nèi)的移動，改變通過閥芯在閥體內(nèi)的移動，改變閥芯與閥座之間的流通面積，以改變被調(diào)介質(zhì)的流閥芯與閥座之間的流通面積，以改變被調(diào)介質(zhì)的流量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)工藝參數(shù)的目的。量

12、，從而達(dá)到調(diào)節(jié)工藝參數(shù)的目的。正作用正作用：閥芯向下，閥桿向下，流通面積閥芯向下，閥桿向下，流通面積減少。減少。反作用反作用：閥芯向上，閥桿向下，流通面積閥芯向上，閥桿向下，流通面積增大。增大。 執(zhí)行器如氣動薄膜控制閥的執(zhí)行執(zhí)行器如氣動薄膜控制閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組合起來可以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組合起來可以實(shí)現(xiàn)氣氣開和氣關(guān)式開和氣關(guān)式兩種調(diào)節(jié)。兩種調(diào)節(jié)。氣動控制閥的氣開、氣關(guān)特性氣動控制閥的氣開、氣關(guān)特性氣關(guān)閥：氣關(guān)閥：供氣量越大，閥門開度越小，供氣量越大，閥門開度越小，而在失氣時(shí)則全開，稱而在失氣時(shí)則全開，稱FO型。型。 p(kp) 100 20 20 100 開度 開度 全開 全開 p(k

13、p) 氣關(guān)閥 氣開閥 全關(guān) 全關(guān) 氣開閥：氣開閥：供氣量越大，閥門開度越大，供氣量越大，閥門開度越大，而在失氣時(shí)則全關(guān)，稱而在失氣時(shí)則全關(guān)，稱FC型。型。5.2.2 控制閥類型控制閥類型 直通單座閥、直通雙座閥直通單座閥、直通雙座閥 直通單座閥直通單座閥 直通雙座閥直通雙座閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 只有一個(gè)閥芯只有一個(gè)閥芯 有兩個(gè)閥芯有兩個(gè)閥芯 直通單座閥直通單座閥 直通雙座閥直通雙座閥優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 泄漏量小泄漏量小 不平衡推力較小不平衡推力較小缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：閥芯受到的不平衡推力大閥芯受到的不平衡推力大 泄漏量大泄漏量大 適用：適用：壓差較小、泄漏量壓差較小、泄漏量 壓差較大、對泄壓差較大、對泄

14、較小的場合較小的場合 漏量要求不高的場合漏量要求不高的場合隔膜控制閥：該種閥門用耐腐蝕襯里的閥體和耐隔膜控制閥：該種閥門用耐腐蝕襯里的閥體和耐腐蝕隔膜代替閥芯與閥座組件。該類閥耐腐蝕性腐蝕隔膜代替閥芯與閥座組件。該類閥耐腐蝕性強(qiáng)，適用于對強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)流量的控制。結(jié)構(gòu)簡強(qiáng)，適用于對強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)流量的控制。結(jié)構(gòu)簡單，流路阻力小，流量系數(shù)大，無泄漏量。單，流路阻力小，流量系數(shù)大，無泄漏量。但由于他自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可耐的壓力、溫度都但由于他自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可耐的壓力、溫度都較低，一般適用于壓力低于較低，一般適用于壓力低于1MPa、溫度低于、溫度低于150的情況。的情況。三通控制閥：三通控制閥分為合流閥

15、與分流閥。三通控制閥：三通控制閥分為合流閥與分流閥。合流閥是兩路流體合為一路，分流閥是一路流體合流閥是兩路流體合為一路，分流閥是一路流體分為兩路。分為兩路。用于流體總量不變，兩路流體需要調(diào)整的場合。用于流體總量不變，兩路流體需要調(diào)整的場合。角型控制閥、套筒型控制閥等角型控制閥、套筒型控制閥等5.3 氣動薄膜控制閥的流量特性氣動薄膜控制閥的流量特性 定義：流量特性定義：流量特性是指流過閥門的調(diào)節(jié)介質(zhì)是指流過閥門的調(diào)節(jié)介質(zhì)的相對流的相對流量與閥桿的相對行程量與閥桿的相對行程（閥門的相對開度）之間的關(guān)（閥門的相對開度）之間的關(guān)系。系。 數(shù)學(xué)表達(dá)式數(shù)學(xué)表達(dá)式maxmaxqlfql表示控制閥某一開度的流

16、量與全開時(shí)流量表示控制閥某一開度的流量與全開時(shí)流量之比，稱為之比，稱為相對流量相對流量。max/q qmax/ l l類型：類型：理想特性、工作特性理想特性、工作特性表示控制閥某一開度下閥桿行程與全開時(shí)表示控制閥某一開度下閥桿行程與全開時(shí)閥桿全行程之比，稱為閥桿全行程之比，稱為相對開度相對開度。5.3.1 理想流量特性理想流量特性定義：控制閥的前后壓差不變時(shí)定義：控制閥的前后壓差不變時(shí)得到的流量特性。得到的流量特性。特點(diǎn)：特點(diǎn)：完全取決于閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)完全取決于閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)類型：線性、拋物線、對數(shù)、快開類型：線性、拋物線、對數(shù)、快開控制閥的可調(diào)比控制閥的可調(diào)比minminmaxmax(2 4%)

17、(0.1 0.01%)QQQQ應(yīng)注意最小流量與泄漏量的區(qū)別：控制閥可調(diào)的最小流量，為泄漏量控制閥全關(guān)時(shí)的泄漏，為理想可調(diào)比控制閥前后壓差不變時(shí)的可調(diào)比，取決于閥芯結(jié)構(gòu)實(shí)際可調(diào)比考慮閥前后壓差變化因素時(shí)的可調(diào)比，取決于閥芯結(jié)構(gòu)和配管狀況maxminQRQ可調(diào)比（可調(diào)范圍）：可調(diào)比（可調(diào)范圍）：控制閥所能控制的最大流量控制閥所能控制的最大流量qmax與最小流量與最小流量qmin之比。用之比。用R 表示，它反映了控制表示，它反映了控制閥調(diào)節(jié)能力的大小。閥調(diào)節(jié)能力的大小。線性閥：線性閥：是指控制閥的相對流量與相對開度成線性是指控制閥的相對流量與相對開度成線性關(guān)系。關(guān)系。閥桿單位行程變化所引起的相對流量

18、變化是閥桿單位行程變化所引起的相對流量變化是常數(shù)。常數(shù)。maxmaxqlkCqlmaxmaxqdqkldl積分表達(dá)式為積分表達(dá)式為直線流量特性的控制閥，其放大系直線流量特性的控制閥，其放大系數(shù)是常數(shù)；數(shù)是常數(shù)；流量的流量的相對變化相對變化是不同的是不同的 小開度時(shí)，流量的相對變化大；小開度時(shí)，流量的相對變化大； 大開度時(shí)，流量的相對變化小。大開度時(shí)，流量的相對變化小?？刂崎y的特點(diǎn)： 小開度時(shí)，因靈敏度高而不易控小開度時(shí)，因靈敏度高而不易控制，甚至產(chǎn)生振蕩；制，甚至產(chǎn)生振蕩； 大開度時(shí)調(diào)節(jié)緩慢，不夠及時(shí)。大開度時(shí)調(diào)節(jié)緩慢，不夠及時(shí)。max111QlQRRL對數(shù)閥：對數(shù)閥：是指單位行程變化所引起的

19、相對流量變化是指單位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。與此點(diǎn)的相對流量成正比關(guān)系。max(1)maxllqRqmaxmaxmaxqdqqkqldl積分表達(dá)式為積分表達(dá)式為對數(shù)（等百分比）流量特性的控制閥，其放大系對數(shù)（等百分比）流量特性的控制閥，其放大系數(shù)隨閥門開度的增加而增大。數(shù)隨閥門開度的增加而增大。1maxlLQRQ流量的流量的相對變化相對變化是一個(gè)常數(shù)是一個(gè)常數(shù)（百分比相等）（百分比相等）控制閥的特點(diǎn)：控制閥的特點(diǎn)： 小開度時(shí)流量小，流量小開度時(shí)流量小，流量變化也小，調(diào)節(jié)緩和平穩(wěn)；變化也小，調(diào)節(jié)緩和平穩(wěn)； 大開度時(shí)流量大，流量大開度時(shí)流量大，流量的變化也大，調(diào)節(jié)靈

20、敏有效。的變化也大，調(diào)節(jié)靈敏有效。快開流量特性快開流量特性該流量特性在該流量特性在開度較小時(shí)就有較大的流量開度較小時(shí)就有較大的流量，隨著，隨著開度的增大，流量很快就達(dá)到最大。此后再增加開度的增大，流量很快就達(dá)到最大。此后再增加開度，流量變化非常小，故稱為快開特性。開度，流量變化非常小，故稱為快開特性。 快開特性控制閥適用快開特性控制閥適用于迅速啟閉的切斷閥于迅速啟閉的切斷閥或雙位控制系統(tǒng)?；螂p位控制系統(tǒng)。 5.3.2 工作流量特性工作流量特性定義：實(shí)際上控制閥的前后壓差是變化的定義：實(shí)際上控制閥的前后壓差是變化的，此時(shí)得，此時(shí)得到的控制閥的相對流量與相對開度之間的關(guān)系稱為到的控制閥的相對流量與

21、相對開度之間的關(guān)系稱為工作流量特性。工作流量特性。 pf p Op pv pf p q q pv 串聯(lián)管道情況串聯(lián)管道情況串聯(lián)管道控制閥壓差變化串聯(lián)管道控制閥壓差變化配管系數(shù)配管系數(shù)S：控制閥全開時(shí)，控制閥上壓差控制閥全開時(shí)，控制閥上壓差pv 與系與系統(tǒng)總壓差統(tǒng)總壓差p之比。之比。/VSpp S=1時(shí)，系統(tǒng)的總壓差全部降在控制閥上，時(shí)，系統(tǒng)的總壓差全部降在控制閥上，工作流量特性就表現(xiàn)為理想流量特性。工作流量特性就表現(xiàn)為理想流量特性。maxmaxmin()VfqSppqRq管(2)流量特性畸變（流量特性畸變（0.3S0.6: 認(rèn)為工作特性與理想特性相同。認(rèn)為工作特性與理想特性相同。0.3S0.6

22、: S0.3 （流量特性畸變很大流量特性畸變很大）: 節(jié)能運(yùn)行，可以進(jìn)行靜節(jié)能運(yùn)行，可以進(jìn)行靜態(tài)非線性補(bǔ)償態(tài)非線性補(bǔ)償 在實(shí)際使用中，在實(shí)際使用中，S選得過大或過小都有不妥之處。選得過大或過小都有不妥之處。S選得過大，在流量相同情況下，管路阻力損耗不變，選得過大，在流量相同情況下，管路阻力損耗不變，但是閥上壓降很大，消耗能量過多；但是閥上壓降很大，消耗能量過多；S選得過小，則選得過小，則對調(diào)節(jié)不利。對調(diào)節(jié)不利。 一般希望一般希望S值最小不低于值最小不低于0.3。配管系數(shù)配管系數(shù)S的選擇：的選擇：5.3.3 動態(tài)特性動態(tài)特性 氣動薄膜控制閥膜頭是一個(gè)氣動薄膜控制閥膜頭是一個(gè)空間空間，它可以看作它

23、可以看作為一個(gè)為一個(gè)氣容氣容，從控制器到氣動薄膜控制閥膜頭間的從控制器到氣動薄膜控制閥膜頭間的引壓管線引壓管線有氣容和氣阻有氣容和氣阻，所以所以管線和膜頭是一個(gè)由管線和膜頭是一個(gè)由氣阻和氣容組成的一階滯后環(huán)節(jié)氣阻和氣容組成的一階滯后環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)的大其時(shí)間常數(shù)的大小取決于氣阻和氣容。當(dāng)信號管線太長或太粗，膜小取決于氣阻和氣容。當(dāng)信號管線太長或太粗，膜頭氣室太大時(shí)，氣阻氣容就大，控制閥的時(shí)間常數(shù)頭氣室太大時(shí)，氣阻氣容就大，控制閥的時(shí)間常數(shù)大。這樣在控制閥接收控制器的控制信號時(shí)，由膜大。這樣在控制閥接收控制器的控制信號時(shí)，由膜頭充氣到閥桿走完全行程的過程很長，增加了系統(tǒng)頭充氣到閥桿走完全行程的過

24、程很長，增加了系統(tǒng)廣義對象容量滯后，對控制不利。廣義對象容量滯后，對控制不利。通常減小時(shí)間常數(shù)的措施有：通常減小時(shí)間常數(shù)的措施有： 盡量縮短引壓管線的長度盡量縮短引壓管線的長度。 選用合適口徑的氣動管線。選用合適口徑的氣動管線。 加裝傳輸滯后補(bǔ)償器。加裝傳輸滯后補(bǔ)償器。5.4 控制閥口徑的確定控制閥口徑的確定依據(jù)：流通能力，用流量系數(shù)依據(jù)：流通能力，用流量系數(shù)KV表示。表示。因?yàn)椋毫髁肯禂?shù)因?yàn)椋毫髁肯禂?shù)KV直接反映了流體通過控制閥的最直接反映了流體通過控制閥的最大能力。大能力。流通能力定義：控制閥全開時(shí)，閥前后壓差為流通能力定義：控制閥全開時(shí)，閥前后壓差為100kPa、流體密度為流體密度為1g

25、/cm2 時(shí)，每小時(shí)流經(jīng)控制閥時(shí)，每小時(shí)流經(jīng)控制閥的流量值（的流量值（m3/h ）控制閥口徑的確定需經(jīng)過以下步驟：控制閥口徑的確定需經(jīng)過以下步驟： 根據(jù)生產(chǎn)能力、設(shè)備負(fù)荷確定出最大流量根據(jù)生產(chǎn)能力、設(shè)備負(fù)荷確定出最大流量qvmax。 根據(jù)所選的流量特性及系統(tǒng)特點(diǎn)選定根據(jù)所選的流量特性及系統(tǒng)特點(diǎn)選定S值（值（S=Pv/P），），然后求出計(jì)算壓差（即閥門全開時(shí)的壓差）。然后求出計(jì)算壓差（即閥門全開時(shí)的壓差）。 根據(jù)流通能力計(jì)算公式，求得最大流量時(shí)的根據(jù)流通能力計(jì)算公式，求得最大流量時(shí)的Kvmax。 根據(jù)已求得的根據(jù)已求得的Kvmax，在所選用的產(chǎn)品型號的標(biāo)準(zhǔn)系列中選在所選用的產(chǎn)品型號的標(biāo)準(zhǔn)系列中選

26、取大于取大于Kvmax并最接近的并最接近的Kv值，從而選取閥門口徑。值，從而選取閥門口徑。 驗(yàn)證控制閥開度和可調(diào)比，一般要求最大流量時(shí)閥開度不驗(yàn)證控制閥開度和可調(diào)比，一般要求最大流量時(shí)閥開度不超過超過90%，最小流量時(shí)閥開度不小于，最小流量時(shí)閥開度不小于10% 。 驗(yàn)證合格后，根據(jù)驗(yàn)證合格后，根據(jù)Kv確定控制閥的公稱通徑和閥座直徑。確定控制閥的公稱通徑和閥座直徑。 5.5 閥門定位器閥門定位器功能：接受控制器的輸出信號，然后將該信號成比功能：接受控制器的輸出信號，然后將該信號成比例地輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)閥桿移動以后，其位移量例地輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)閥桿移動以后，其位移量又通過機(jī)械裝置負(fù)反饋?zhàn)饔糜陂y

27、門定位器，它與執(zhí)又通過機(jī)械裝置負(fù)反饋?zhàn)饔糜陂y門定位器，它與執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。行機(jī)構(gòu)組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。采用閥門定位器，可以增加執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出功率，采用閥門定位器，可以增加執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出功率，改善控制閥的性能。改善控制閥的性能。目前較多使用電動控制器，控制閥較多使用氣動控目前較多使用電動控制器，控制閥較多使用氣動控制閥制閥作用：作用：電氣轉(zhuǎn)換和閥門定位器電氣轉(zhuǎn)換和閥門定位器輸入信號：輸入信號：電動控制器的輸出電流電動控制器的輸出電流輸出信號：輸出信號：標(biāo)準(zhǔn)氣動信號，操縱氣動薄膜控制閥標(biāo)準(zhǔn)氣動信號，操縱氣動薄膜控制閥原理：力矩平衡原理原理：力矩平衡原理5.5.1 電電-氣閥門定位器氣閥門定位

28、器由轉(zhuǎn)換組件、氣路組件、反饋組件和接線盒組件等部分組成當(dāng)輸入信號增大時(shí)放大器輸出氣壓增大閥桿下移，通過反饋拉桿轉(zhuǎn)換成反饋軸和反饋壓板的角位移反饋彈簧拉伸主杠桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動噴嘴背壓增大 杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換組件將電流信號轉(zhuǎn)換為氣壓信號轉(zhuǎn)換組件將電流信號轉(zhuǎn)換為氣壓信號氣路組件實(shí)現(xiàn)氣壓信號放大和自動手動切換氣路組件實(shí)現(xiàn)氣壓信號放大和自動手動切換反饋組件平衡電磁力矩，并保證閥門定位器輸出與輸入的線性關(guān)系反饋組件平衡電磁力矩，并保證閥門定位器輸出與輸入的線性關(guān)系閥門定位器是按力矩平衡原理工作的5.5.2 閥門定位器的作用閥門定位器的作用(1) 改善閥的靜態(tài)特性改善閥的靜態(tài)特性(2) 改善閥的動態(tài)特性改善閥的

29、動態(tài)特性改變了閥原來的一階滯后特性，減小時(shí)間常數(shù)，改變了閥原來的一階滯后特性，減小時(shí)間常數(shù)，使之成為比例特性。一般地，氣壓傳送管線超過使之成為比例特性。一般地，氣壓傳送管線超過60m時(shí)，應(yīng)采用閥門定位器。時(shí)，應(yīng)采用閥門定位器。(3) 改善閥的流量特性改善閥的流量特性通過改善反饋凸輪的形狀通過改善反饋凸輪的形狀(4) 用于用于分程控制分程控制(5) 用于閥門的反向動作用于閥門的反向動作可改變閥的氣開、氣關(guān)可改變閥的氣開、氣關(guān)特性特性5.6 氣動薄膜控制閥的選用氣動薄膜控制閥的選用 一般包括：一般包括：控制閥結(jié)構(gòu)形式及材質(zhì)的選擇；控制閥結(jié)構(gòu)形式及材質(zhì)的選擇；控制閥流量特性的選擇?？刂崎y流量特性的選

30、擇。氣開、氣關(guān)的選擇；氣開、氣關(guān)的選擇；控制閥口徑選擇控制閥口徑選擇安裝使用安裝使用5.6.1 結(jié)構(gòu)形式及材質(zhì)的選擇結(jié)構(gòu)形式及材質(zhì)的選擇依據(jù)：依據(jù)：工藝條件工藝條件 調(diào)節(jié)介質(zhì)特性調(diào)節(jié)介質(zhì)特性例如，當(dāng)控制閥前后壓差較小，要求泄漏量也較小例如，當(dāng)控制閥前后壓差較小，要求泄漏量也較小的場合應(yīng)選用的場合應(yīng)選用直通單座閥直通單座閥；當(dāng)控制閥前后壓差較大，當(dāng)控制閥前后壓差較大，并且允許有較大泄漏量的場合選用并且允許有較大泄漏量的場合選用直通雙座閥；直通雙座閥；當(dāng)當(dāng)介質(zhì)為高粘度，含有懸浮顆粒物時(shí)，為避免粘結(jié)堵介質(zhì)為高粘度，含有懸浮顆粒物時(shí)，為避免粘結(jié)堵塞現(xiàn)象，便于清洗應(yīng)選用角型控制閥。塞現(xiàn)象，便于清洗應(yīng)選用

31、角型控制閥。 表表5-2（P96、P97）控制閥選用參考表控制閥選用參考表特殊的情況特殊的情況 閃蒸和空化閃蒸和空化 磨損磨損 腐蝕腐蝕 高溫高溫 低溫低溫 高壓降高壓降 5.6.2 流量特性的選擇流量特性的選擇通常是指如何合理選擇線性和對數(shù)流量特性。通常是指如何合理選擇線性和對數(shù)流量特性。選擇原則：使整個(gè)廣義選擇原則：使整個(gè)廣義對象具有線性特征。對象具有線性特征。 輸出 輸入 過程 控制閥 選擇步驟：選擇步驟：(1) 根據(jù)過程特性，選擇閥的工作特性；根據(jù)過程特性，選擇閥的工作特性；(2) 根據(jù)配管情況，從所需的工作特性出發(fā)，根據(jù)配管情況，從所需的工作特性出發(fā)，推斷理推斷理想流量特性。想流量特

32、性?？刂崎y特性的選取要能控制閥特性的選取要能夠補(bǔ)償廣義對象特性的夠補(bǔ)償廣義對象特性的非線性性。非線性性。5.6.3 控制閥氣開、氣關(guān)的選擇控制閥氣開、氣關(guān)的選擇原則：安全原則原則：安全原則因：供氣中斷時(shí)，應(yīng)使因：供氣中斷時(shí)，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。 蒸汽 汽包 LT LC 給水 省煤器 鍋爐汽包水位控制帶控制點(diǎn)的流程圖鍋爐汽包水位控制帶控制點(diǎn)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)閥故：選氣關(guān)閥故：選氣關(guān)閥。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(shí)，應(yīng)使燃料閥全關(guān)，因：供氣中斷時(shí)，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)燃料油，不致使加熱爐溫度過高燒壞爐子。過高燒壞爐子。 TT TC 燃料油 工藝變量 加熱爐溫度控制帶控制點(diǎn)的流程圖加熱爐溫度控制帶控制點(diǎn)的流程圖氣開閥氣開閥故：選氣開閥。故：選氣開閥。5.6.4 調(diào)節(jié)閥口徑的選擇調(diào)節(jié)閥口徑的選擇見前面見前面5.6.5 安裝使用安裝使用安裝使用應(yīng)考慮以下幾個(gè)問題安裝使用應(yīng)考慮以下幾個(gè)問題（P101）:(1) 垂直安裝在水平管道上。垂直安裝在水平管道上。(2) 環(huán)境溫度要求：環(huán)境溫度要求：-40溫度溫度60，并遠(yuǎn)離振動設(shè)，并遠(yuǎn)離振動設(shè)備及腐蝕嚴(yán)重的地方。備及腐蝕嚴(yán)重的地方。(3) 便于檢修維護(hù)，如靠近地面或樓板，上