第5章執(zhí)行器ppt課件

1、氣動(dòng)薄膜直通單座閥氣動(dòng)薄膜直通雙座閥氣動(dòng)蝶閥氣動(dòng)球閥氣動(dòng)切斷閥電動(dòng)直通單座閥電動(dòng)隔膜閥電動(dòng)三通閥氣動(dòng)薄膜角形閥電磁閥手動(dòng)截止閥對執(zhí)行器的初步認(rèn)識(shí)1.概述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)軸調(diào)理機(jī)構(gòu)的構(gòu)造和特點(diǎn)“O形球閥： 閥芯為一球體閥芯上開有一個(gè)直徑和管道直徑相等的通孔，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)球體旋轉(zhuǎn)，起調(diào)理和切斷作用。該閥構(gòu)造簡單，維修方便，密封可靠，流通才干大流量特性為快開特性，普通用于位式控制。 常用調(diào)理閥構(gòu)造表示圖及特點(diǎn)“O形球閥“O形球閥“V形球閥： 閥芯也為一球體但球體上開孔為V形口，隨著球體的旋轉(zhuǎn)，流通截面積不斷發(fā)生變化，但流通截面的外形一

2、直堅(jiān)持為三角形。該閥構(gòu)造簡單，維修方便，封鎖性能好，流通才干大，可調(diào)比大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)。 常用調(diào)理閥構(gòu)造表示圖及特點(diǎn)“V形球閥“V形球閥孔板流量計(jì)的公式5.2 流量系數(shù)和流量特性 調(diào)理閥的流量方程根據(jù)的原理：伯努利方程能量守恒流量系數(shù)是反映調(diào)理閥口徑大小的一個(gè)重要參數(shù) 流量系數(shù)KV的定義 :在調(diào)理閥前后壓差為100KPa，流體密度為1g/cm3 即540的水的條件下，調(diào)理閥全開時(shí)，每小時(shí)經(jīng)過閥門的流體量m3 5.2.1 調(diào)理閥的流量系數(shù) 把上述參數(shù)代入流量方程，即可算出實(shí)踐工況的流經(jīng)閥門的流量 現(xiàn)實(shí)上，這里提出流量系數(shù)的概念，意圖不在流量的計(jì)算上，真

3、正目的是根據(jù)工藝要求如何來選擇一臺(tái)適宜的調(diào)理閥。 根據(jù)工藝要求，即流量Q、前后差壓P、介質(zhì)密度，可以用下式來計(jì)算調(diào)理閥的流量系數(shù)，并以此來作為閥門口徑選擇的根據(jù)之一：留意：上式中各參數(shù)的單位 上式只適用于普通的流體如水或者類似流體 流體的種類和性質(zhì)將影響KV的大小，因此對不同的流體必需思索其對流量系數(shù)的影響 流體的流動(dòng)形狀也將影響K的大小流量系數(shù)的計(jì)算 可調(diào)比R反映調(diào)理閥的調(diào)理才干的大小 定義:調(diào)理閥所能調(diào)理的最大流量和最小流量之比 調(diào)理閥前后壓差的變化，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)踐可調(diào)比。 5.2.2 調(diào)理閥的可調(diào)比 理想可調(diào)比由構(gòu)造設(shè)計(jì)決議，通常 R=30 或 50(1)

4、 理想可調(diào)比R (P 一定) 串聯(lián)管道時(shí)的可調(diào)比 設(shè) (2)實(shí)踐可調(diào)比 Rr (P 變化) 并聯(lián)管道時(shí)的可調(diào)比 R 1 設(shè) 供參考調(diào)理閥流量特性：介質(zhì)流過調(diào)理閥的相對流量與相對位移即閥的相對開度之間的關(guān)系 調(diào)理閥前后壓差的變化，會(huì)引起流量變化。流量特性分為理想流量特性和實(shí)踐流量特性5.2.3. 調(diào)理閥的流量特性 最大流量最大位移實(shí)踐位移實(shí)踐流量調(diào)理閥的固有特性，由閥芯的外形所決議。1-快開特性2-直線特性3-拋物線特性4-等百分比對數(shù)特性 理想流量特性 (P 一定)特點(diǎn)：a.放大系數(shù)是常數(shù) 調(diào)理閥的相對流量與相對位移成直線關(guān)系，即單位位移變化所引起的流量變化是常數(shù) b. Q 流量相對變化值 (

5、1) 直線流量特性 特點(diǎn)：a. Q 放大系數(shù)單位相對位移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b. 流量相對變化值是常數(shù) (2) 等百分比流量特性對數(shù)流量特性單位相對位移的變化所引起的相對流量變化與此點(diǎn)的相對流量值的平方值的平方根成正比關(guān)系 (3) 拋物線流量特性 為了彌補(bǔ)直線特性在小開度時(shí)調(diào)理性能差的缺陷，在拋物線特性根底上派生出一種修正拋物線特性，它在相對位移30%及相對流量變20%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。 在開度較小時(shí)就有較大的流量，隨著開度的增大，流量很快就到達(dá)最大；以后再添加開度，流量變化很小 有效位移普通為閥座直徑的1/4 適用于迅速啟閉的位

6、式控制或程序控制系統(tǒng) (4) 快開流量特性 上述4種流量特性中：直線和等百分比最常用。(1)串聯(lián)管道時(shí)* 流量特性發(fā)生畸變 直線特性快開特性 等百分比特性直線特性 * 可調(diào)比減小 任務(wù)流量特性 (P 變化)(2)并聯(lián)管道時(shí)的任務(wù)流量特性 通常普通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。 可調(diào)比將大大下降供參考執(zhí)行器的選用能否得當(dāng)，將直接影響控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量、平安性和可靠性 執(zhí)行器的選擇，主要是從以下三方面思索：1.調(diào)理閥的構(gòu)造方式；2.調(diào)理閥的流量特性；3.調(diào)理閥的口徑。5.3 執(zhí)行器的選擇計(jì)算 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 5.3.1 執(zhí)行器構(gòu)造方式的選擇 比較項(xiàng)目氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)電

7、動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性高（簡單、可靠）較低驅(qū)動(dòng)能源需另設(shè)氣源簡單方便價(jià)格低高輸出力大小剛度小大防爆好差工作環(huán)境大（4080）?。?055）可以根據(jù)實(shí)踐運(yùn)用要求，綜合思索確定選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，還必需思索執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力力矩應(yīng)大于它所遭到的負(fù)荷力力矩 負(fù)荷力力矩包括流體對閥芯產(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、分量以及緊縮彈簧的預(yù)緊力 對于氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu):任務(wù)壓差小于最大允許壓差但當(dāng)所用調(diào)理閥的口徑較大或壓差較高時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求有更大的輸出力，此時(shí)可思索用活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也可選用薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)再配上閥門定位器。 (1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 氣開式調(diào)理閥:有信號(hào)壓力輸入時(shí)閥翻開 無信號(hào)壓力時(shí)閥全

8、關(guān)氣關(guān)式調(diào)理閥:有信號(hào)壓力時(shí)閥封鎖 無信號(hào)壓力時(shí)閥全開氣開氣關(guān)的選擇思索原那么是： 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，如閥門處于翻開位置時(shí)危害性小，那么應(yīng)選用氣關(guān)式；反之，那么用氣開式。 確定整個(gè)調(diào)理閥的作用方式 主要根據(jù)是：1 流體性質(zhì) 如流體種類、粘度、腐蝕性、能否含懸浮顆粒2 工藝條件 如溫度、壓力、流量、壓差、走漏量3 過程控制要求 控制系統(tǒng)精度、可調(diào)比、噪音 根據(jù)以上各點(diǎn)進(jìn)展綜合思索，并參照各種調(diào)理機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其適用場所，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性，來選擇滿足工藝要求的調(diào)理機(jī)構(gòu)。(2) 調(diào)理機(jī)構(gòu)的選擇 實(shí)踐上是指如何選擇直線特性和等百分比特性 閱歷準(zhǔn)那么 :適當(dāng)?shù)剡x擇調(diào)理閥的特性，以閥

9、的放大系數(shù)的變化來補(bǔ)償控制對象放大系數(shù)的變化，使控制系統(tǒng)總的放大系數(shù)堅(jiān)持不變或近似不變1思索系統(tǒng)的控制質(zhì)量5.3.2. 執(zhí)行器流量特性的選擇 調(diào)理閥在串聯(lián)管道時(shí)的任務(wù)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)，還必需思索工藝配管情況。2思索工藝管道情況1.根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)選擇所需求的任務(wù)流量特性2.思索工藝配管情況確定相應(yīng)的理想流量特性P182 表5-5詳細(xì)做法:直線特性調(diào)理閥在小開度時(shí)流量相對變化值大，控制過于靈敏，易引起振蕩，且閥芯、閥座也易遭到破壞，因此在S值小、負(fù)荷變化大的場所，不宜采用。等百分比特性調(diào)理閥的放大系數(shù)隨調(diào)理閥行程添加而增大，流量相對變化值是恒定不

10、變的，因此它對負(fù)荷變化有較強(qiáng)的順應(yīng)性。 3思索負(fù)荷變化情況結(jié)論：常用的調(diào)理閥流量特性為“線性和“等百分比 在設(shè)計(jì)過程中，當(dāng)流量特性難以確定時(shí)，優(yōu)先選用“等百分比特性，它的順應(yīng)性更強(qiáng)。首先必需求合理確定調(diào)理閥流量和壓差的數(shù)據(jù)。通常把代入計(jì)算公式中的流量和壓差分別稱為計(jì)算流量和計(jì)算壓差。而在根據(jù)計(jì)算所得到的流量系數(shù)選擇調(diào)理閥口徑之后，還應(yīng)對所選調(diào)理閥開度和可調(diào)理比進(jìn)展驗(yàn)算，以保證所選調(diào)理閥的口徑能滿足控制要求。 根據(jù)流量系數(shù)5.3.3.調(diào)理閥的口徑選擇 就是根據(jù)工藝參數(shù)計(jì)算出K，然后根據(jù)K選取一個(gè)Kv值差不多的調(diào)理閥。 最大計(jì)算流量是指經(jīng)過調(diào)理閥的最大流量，其值應(yīng)根據(jù)工藝設(shè)備的消費(fèi)才干、對象負(fù)荷的

11、變化、操作條件變化以及系統(tǒng)的控制質(zhì)量等要素綜合思索，合理確定。 防止兩種傾向：過多思索余量 只思索眼前消費(fèi) 選擇調(diào)理閥口徑的步驟1確定計(jì)算流量計(jì)算壓差是指最大流量時(shí)調(diào)理閥上的壓差，即調(diào)理閥全開時(shí)的壓差2確定計(jì)算壓差確定計(jì)算壓差時(shí)必需兼顧調(diào)理性能和動(dòng)力耗費(fèi)兩方面，即應(yīng)合理選定S值。2) 在最大流量的條件下，分別計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)調(diào)理閥之外的各項(xiàng)部分阻力所引起的壓力損失，再求出它們的總和PF 。 3) 選取S值 S值普通希望不小于0.3，常選 4) 求取調(diào)理閥計(jì)算壓差PV 計(jì)算壓差確定步驟如下： 1) 選擇調(diào)理閥前后最近的壓力根本穩(wěn)定的兩個(gè)設(shè)備作為系統(tǒng)的計(jì)算范圍。 根據(jù)已求得的Kmax，在所選用的產(chǎn)品 型

12、式的規(guī)范系列中，選取大于Kmax并與其最接近的那一擋Kv 值 P.169,表6-3)根據(jù)已決議的計(jì)算流量和計(jì)算壓差，求得最大流量時(shí)的流量系數(shù)Kmax 3計(jì)算流量系數(shù)Kmax4選取流量系數(shù)KV最大計(jì)算流量時(shí)的開度不大于90%最小計(jì)算流量時(shí)的開度不小于10% 直線特性調(diào)理閥 等百分比特性的調(diào)理閥 5驗(yàn)算調(diào)理閥開度6驗(yàn)算調(diào)理閥實(shí)踐可調(diào)比須滿足根據(jù)值決議調(diào)理閥的公稱直徑Dg和閥座直徑dg7確定調(diào)理閥口徑P.169表6-3)6 電氣轉(zhuǎn)換器/閥門定位器電氣轉(zhuǎn)換器電氣閥門定位器緊縮空氣過濾器閥門定位器將控制信號(hào)I0或PO，成比例地轉(zhuǎn)換成氣壓信號(hào)輸出至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使閥桿產(chǎn)生位移可見，閥門定位器與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成

13、一個(gè)負(fù)反響系統(tǒng)各參數(shù)的稱號(hào)?如被控變量等)閥桿位移量經(jīng)過機(jī)械機(jī)構(gòu)反響到閥門定位器，當(dāng)位移反響信號(hào)與輸入的控制信號(hào)相平衡時(shí)，閥桿停頓動(dòng)作，調(diào)理閥的開度與控制信號(hào)相對應(yīng)。閥門定位器可以采用更高的氣源壓力，從而可增大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力在什么情況下需求運(yùn)用閥門定位器？ 答：大口徑閥門，或者要求由較大輸出力的閥門等小口徑閥門普通較少運(yùn)用閥門定位器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在一同，因此可減少調(diào)理信號(hào)的傳輸滯后。此外，閥門定位器還可以接受不同范圍的輸入信號(hào)，因此采用閥門定位器還可實(shí)現(xiàn)分程控制。 按構(gòu)造方式，閥門定位器可以分為:電/氣閥門定位器氣動(dòng)閥門定位器智能式閥門定位器。 電氣閥門定位器電氣閥門定位器作用： 1.將42

14、0mA或010mA轉(zhuǎn)換為氣信號(hào)，用以控制氣動(dòng)調(diào)理閥 2.它還可以起到閥門定位的作用 當(dāng)輸入IO 對主杠桿2產(chǎn)生向左的力F1 主杠桿繞支點(diǎn)反時(shí)針偏轉(zhuǎn) 擋板13接近噴嘴15 Pa 使閥桿向下挪動(dòng)并帶動(dòng)反響桿9繞支點(diǎn)4偏轉(zhuǎn)凸輪5也跟著逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)從而使反響彈簧11拉伸 最終使閥門定位器到達(dá)平衡形狀。此時(shí)，一定的信號(hào)壓力就對應(yīng)于一定的閥桿位移，即對應(yīng)于一定的閥門開度。 Pa特性KiIoFiliMiK1PaK2LKfFflfMfKiIoFiliMiK1PaK2LKfFflfMf閥桿位移和輸入信號(hào)之間的關(guān)系取決于轉(zhuǎn)換系數(shù)Ki、力臂長度li以及反響部分的反響系數(shù)Kf，而與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的時(shí)間常數(shù)和放大系數(shù)，即執(zhí)行機(jī)

15、構(gòu)的膜片有效面積和彈簧剛度無關(guān)，因此閥門定位器能消除執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜片有效面積和彈簧剛度變化的影響，提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的線性度，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。 氣動(dòng)閥門定位器原理與前者完全一樣氣動(dòng)力矩平衡式閥門定位器要將正作用改裝成反作用，只需把波紋管的位置從主杠桿的右側(cè)調(diào)到左側(cè)即可。 智能式閥門定位器原理和前面兩種閥門定位器很類似 智能式閥門定位器以CPU為中心，具有許多模擬式閥門定位器無法比較的優(yōu)點(diǎn)：(1) 定位精度和可靠性高 智能式閥門定位器機(jī)械可動(dòng)部件少，輸入信號(hào)、反響信號(hào)的比較是數(shù)字比較，不易受環(huán)境影響，任務(wù)穩(wěn)定性好，不存在機(jī)械誤差呵斥的死區(qū)影響，因此具有更高的精度和可靠性。(2) 流量特性修正方便 智能式閥門定位器普通都包含有常用的直線、等百分比和快開特性功能模塊，可以經(jīng)過按鈕或上位機(jī)、手持式數(shù)據(jù)設(shè)定器直接設(shè)定。(3) 零點(diǎn)、量程調(diào)整簡單 零點(diǎn)調(diào)整