多種多樣的執(zhí)行器

1、資料：執(zhí)行器執(zhí)行器在自動控制系統(tǒng)中的作用是接受來自控制器的信號，由執(zhí)行機構(gòu)將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直線位移，去操縱調(diào)節(jié)機構(gòu)（控制閥），從而達到控制流量的目的。第一節(jié)：多多種多樣樣的執(zhí)行行器執(zhí)行器又稱稱控制閥閥，圖44-1和和圖4-2為不不同類型型的電動動控制閥閥。除了了電動執(zhí)執(zhí)行器，較較為常用用的還有有氣動執(zhí)行行器如圖圖4-33。這是是按照執(zhí)執(zhí)行器所所使用的的能源來來進行分分類的。圖4-1 電動單座控制閥 ：電動執(zhí)行機構(gòu)接受420m A/412m A/1220m圖4-1 電動單座控制閥 ：電動執(zhí)行機構(gòu)接受420m A/412m A/1220m A/05V/15V等控制信號，改變閥門的開度，同時

2、將閥門開度的隔離信號反饋給控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對壓力、溫度、流量、液位等參數(shù)的調(diào)節(jié)。圖4-2 新型電動三通球閥：此系列產(chǎn)品是由精小型電動執(zhí)行器與三通不銹鋼球閥組合而成，是一種旋轉(zhuǎn)類切斷調(diào)節(jié)自控閥門，具有關(guān)閉嚴密，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，維修方便等優(yōu)點?？蓪崿F(xiàn)介質(zhì)流向切換，也可使三個通道相互連通，同時也可關(guān)閉任一通道，是另外兩個通道連通，靈活控制管道中的介質(zhì)的合流或分流系統(tǒng)。 圖4-2 新型電動三通球閥：此系列產(chǎn)品是由精小型電動執(zhí)行器與三通不銹鋼球閥組合而成，是一種旋轉(zhuǎn)類切斷調(diào)節(jié)自控閥門，具有關(guān)閉嚴密，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，維修方便等優(yōu)點?？蓪崿F(xiàn)介質(zhì)流向切換，也可使三個通道相互連通，同時也可關(guān)閉任一通道，是另外

3、兩個通道連通，靈活控制管道中的介質(zhì)的合流或分流系統(tǒng)。 圖4-3：氣動執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)組成。執(zhí)行機構(gòu)是執(zhí)行器的推動裝置，它根據(jù)輸入控制信號的大小，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出力和位移，推動調(diào)節(jié)機構(gòu)動作。調(diào)節(jié)機構(gòu)簡稱為閥，是執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分，在執(zhí)行機構(gòu)的作用下，調(diào)節(jié)機構(gòu)的閥芯產(chǎn)生位移，即執(zhí)行器的開度發(fā)生變化，從而直接調(diào)節(jié)被控介質(zhì)的流量。圖4-3：氣動執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)組成。執(zhí)行機構(gòu)是執(zhí)行器的推動裝置，它根據(jù)輸入控制信號的大小，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出力和位移，推動調(diào)節(jié)機構(gòu)動作。調(diào)節(jié)機構(gòu)簡稱為閥，是執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分，在執(zhí)行機構(gòu)的作用下，調(diào)節(jié)機構(gòu)的閥芯產(chǎn)生位移，即執(zhí)行器的開度發(fā)生變化，從而直接調(diào)節(jié)被控介質(zhì)的

4、流量。如圖4-44氣動執(zhí)行行器的結(jié)結(jié)構(gòu)所示示，執(zhí)行行器由執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)和調(diào)節(jié)節(jié)機構(gòu)組組成。執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)是執(zhí)行行器的推推動裝置置，它根據(jù)輸輸入控制制信號的的大小，產(chǎn)產(chǎn)生相應(yīng)應(yīng)的輸出出力和位位移，推推動調(diào)節(jié)節(jié)機構(gòu)動動作。調(diào)調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)簡稱為為閥，是是執(zhí)行器器的調(diào)節(jié)節(jié)部分，在在執(zhí)行機機構(gòu)的作作用下，調(diào)調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)的閥芯芯產(chǎn)生位位移，即即執(zhí)行器器的開度度發(fā)生變變化，從從而直接接調(diào)節(jié)被被控介質(zhì)質(zhì)的流量量。在電電動執(zhí)行行器中執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)和調(diào)節(jié)節(jié)機構(gòu)基基本是可可分的兩兩個部件件，在氣氣動執(zhí)行行器中兩兩者是不不可分的的，是統(tǒng)統(tǒng)一的整整體。 圖4-4圖4-4補補充圖例例第二節(jié)： 調(diào)節(jié)機機構(gòu)控制閥的產(chǎn)產(chǎn)品種類類很多，結(jié)

5、結(jié)構(gòu)多種種多樣，而而且還在在不斷地地更新和和變化。一一般來說說，閥是是通用的的，既可可以和氣氣動執(zhí)行行機構(gòu)匹匹配，也也可以和和電動執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)或其他他執(zhí)行機機構(gòu)（如如：液動動執(zhí)行機機構(gòu)）匹匹配。閥由閥體上上閥蓋組組件、下下閥蓋和和閥內(nèi)組組件組成成。上閥閥蓋組件件包括上上閥蓋和和填料函函。閥內(nèi)內(nèi)件是指指與流體體接觸并并可拆卸卸的，起起到改變變節(jié)流面面積和節(jié)節(jié)流件導(dǎo)導(dǎo)向等作作用的零零件的總總稱，例例如閥芯芯、閥座座、閥桿桿、套筒筒、導(dǎo)向向套等。調(diào)節(jié)機構(gòu)的的閥體類類型根據(jù)結(jié)構(gòu)和和用途分分類，閥閥的基本本形式有有直通單單座閥（見見圖4-5）、直直通雙座座閥（見見圖4-6）、蝶蝶閥（見見圖4-7）、三三

6、通閥（見見圖4-8）等等；圖4-5 直通單座控制閥：閥體內(nèi)有一個閥芯和閥座，由閥桿帶動閥芯上、下移動來改變流過閥的流量。圖4-5 直通單座控制閥：閥體內(nèi)有一個閥芯和閥座，由閥桿帶動閥芯上、下移動來改變流過閥的流量。圖4-5 直通雙座控制閥：閥體內(nèi)有2個閥芯、閥座。流體從左側(cè)流入，從右側(cè)流出。 圖4-5 直通雙座控制閥：閥體內(nèi)有2個閥芯、閥座。流體從左側(cè)流入，從右側(cè)流出。圖4-7 蝶閥：又稱翻板閥，閥板在閥體內(nèi)旋轉(zhuǎn)角度不同，則導(dǎo)致閥的流通面積不同，從而調(diào)節(jié)流量。 圖4-7 蝶閥：又稱翻板閥，閥板在閥體內(nèi)旋轉(zhuǎn)角度不同，則導(dǎo)致閥的流通面積不同，從而調(diào)節(jié)流量。圖4-8：閥體上有三個通道與管道相連； 圖

7、4-8：閥體上有三個通道與管道相連；第三節(jié)：執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)的介紹紹氣動執(zhí)行機機構(gòu)氣動執(zhí)行器器采用氣氣動執(zhí)行行機構(gòu)。氣氣動執(zhí)行行器具有有結(jié)構(gòu)簡簡單、動動作可靠靠穩(wěn)定、輸輸出力大大、安裝裝維修方方便、價價格便宜宜和防火火防爆等等優(yōu)點，在在工業(yè)生生產(chǎn)中被被廣泛應(yīng)應(yīng)用，特特別是在在石油、化化工等生生產(chǎn)過程程。氣動執(zhí)行行機構(gòu)接接受電/氣轉(zhuǎn)換換器（或或電/氣氣閥門定定位器）輸輸出的氣氣壓信號號，并將將其轉(zhuǎn)換換成相應(yīng)應(yīng)的推桿桿直線位位移，以以推動調(diào)調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)動作。氣動執(zhí)行行機構(gòu)有有薄膜式式、活塞塞式和長長行程式式三種類類型。執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)有正作作用和反反作用兩兩種作用用方式。輸輸入信號號增加，執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)推桿向向

8、下運動動，稱為正作作用；輸輸入信號號增加，執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)推桿向向上運動動，稱為為反作用用。電動執(zhí)行機機構(gòu)電動執(zhí)行器器采用電電動執(zhí)行行機構(gòu)。電電動執(zhí)行行器具有有動作較較快、適適于遠距距離的信信號傳送送、能源源獲取方方便等優(yōu)優(yōu)點；其其缺點是是價格較較貴，一一般只適適用于防爆要要求不高高的場合合。但由由于其使使用方便便，特別別是智能能式電動動執(zhí)行機機構(gòu)的面面世，使使得電動動執(zhí)行器器在工業(yè)業(yè)生產(chǎn)中中得到越越來越廣廣泛的應(yīng)應(yīng)用。電動執(zhí)行機機構(gòu)接受受4220mAA DCC的輸入入信號，并并將其轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成相相應(yīng)的輸輸出力和和直線位位移或輸輸出力矩矩和角位位移，以以推動調(diào)調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)動作。電動執(zhí)行機機構(gòu)主要要分為兩

9、兩大類：直行程程和角形形程。角角形程式式執(zhí)行機機構(gòu)又可可分為單單轉(zhuǎn)式和和多轉(zhuǎn)式式。單轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)式輸出出的角位位移一般般小于3360度度，通常常簡稱角角行程式執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)；多轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)式的角角位移超超過3660度，可可達數(shù)圈圈，所以以稱為多多轉(zhuǎn)式電電動執(zhí)行行機構(gòu)，它它和閘門門等多轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)式調(diào)節(jié)節(jié)機構(gòu)配配套使用用。閥門定位器器閥門定位器器與氣動動控制閥閥配套使使用，是是氣動控控制閥的的主要附附件。閥閥門定位位器功能能如下圖所示示，它接接受控制制器的輸輸出信號號，然后后成比例例地輸出出信號至至執(zhí)行機機構(gòu)，使使閥桿產(chǎn)產(chǎn)生位移移，其位位移量通通過機械械裝置反反饋到閥閥門定位位器，當(dāng)當(dāng)位移反反饋信號號與輸入入的控制制信號

10、相相平衡時時，閥桿桿停止動動作，控控制閥的的開度與與控制信信號相對對應(yīng)。閥閥門定位位器與氣氣動執(zhí)行行機構(gòu)構(gòu)構(gòu)成的是是一個負負反饋系系統(tǒng)，所所以閥門門定位器器可以提提高執(zhí)行行機構(gòu)的的線性度度，實現(xiàn)現(xiàn)準確定定位，并并可以改改變執(zhí)行行機構(gòu)的的特性，從從而可以以改變整整個執(zhí)行行器的特特性。閥閥門定位位器可以以采用更更高的氣源源壓力，可可增大執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)的輸出出力，克克服閥桿桿的摩擦擦力，消消除不平平衡力的的影響和和加快閥閥桿移動動的速度度。閥門門定位器器與執(zhí)行行機構(gòu)安安裝在一一起，可可減少控控制信號號傳輸滯滯后。閥門定位器器按結(jié)構(gòu)構(gòu)形式可可分為氣氣動閥門門定位器器、電/氣閥門門定位器器和智能能閥門定定

11、位器。氣氣動閥門門定位器器直接接接受氣動動信號。電電/氣閥閥門定位位器接受受4220m A的直直流電流流信號，用用以控制制氣動薄薄膜式或或氣動活活塞式控控制閥。它它能夠起起到電/氣轉(zhuǎn)換換器和氣氣動閥門門定位器器兩種作作用。下下面以電電氣閥門門定位器器為例介介紹閥門門定位器器的結(jié)構(gòu)構(gòu)及原理理。如圖4-113所示示，電氣氣閥門定定位器是是按力矩矩平衡原原理工作作的。當(dāng)當(dāng)輸入電電流I00通入永永久磁鋼鋼1中線線圈時，線線圈受永永久磁鋼鋼作用，對對主杠桿桿2產(chǎn)生生一個向向左的力力，使主主杠桿繞繞支點115逆時時針偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，固定定在主杠杠桿上的的擋板靠靠近噴嘴嘴13，使使放大器器14背背壓升高高，經(jīng)放放大

12、后輸輸出氣壓壓也隨之之升高。此此輸出作作用在氣氣動執(zhí)行行機構(gòu)88的薄膜膜氣室，使閥桿向下運動。閥桿的位移通過反饋桿9繞支點4偏轉(zhuǎn)，反饋凸輪5也跟著逆時針偏轉(zhuǎn)，通過滾輪10使副杠桿6繞支點7順時針偏轉(zhuǎn)，從而使反饋彈簧11拉伸，反饋彈簧產(chǎn)生反饋力矩使主杠桿順時針偏轉(zhuǎn)，當(dāng)反饋力矩與電磁力矩相平衡時，閥門定位器就達到平衡狀態(tài)。此時，閥桿就穩(wěn)定在某一位置，從而實現(xiàn)了閥桿位移與輸入信號電流成正比關(guān)系。第四節(jié)：控控制閥的的作用方方式與流流量特性性控制閥的作作用方式式執(zhí)行機構(gòu)有有正作用用和反作作用之分分。當(dāng)信信號壓力力增加時時推桿向向下動作作的執(zhí)行行機構(gòu)成成為正作作用執(zhí)行行機構(gòu)；反之，當(dāng)當(dāng)信號壓壓力增加加時推

13、桿桿向上動動作的執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)稱為反反作用執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)。閥有正裝和和反裝兩兩種類型型，當(dāng)閥閥芯向下下移動時時，閥芯芯與閥座座之間的的流通面面積減小小，稱為為正裝，反反之為反反裝。把執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)的正、反反作用和和閥的正正、反作作用組合合起來，可可以實現(xiàn)現(xiàn)4種組組合方式式，從而而得到控控制閥的的氣開和和氣關(guān)兩兩種形式式。如圖4-14所所示，圖圖中a，bb的執(zhí)行行機構(gòu)都都采用正正作用方方式，通通過閥芯芯的正反反裝實現(xiàn)現(xiàn)氣開和和氣關(guān)。cc，d為為反作用用執(zhí)行機機構(gòu)，同同樣與閥閥芯正反反裝組合合實現(xiàn)氣氣開和氣氣關(guān)。圖4-144 氣動動控制閥閥組合方方式圖流量特性控制閥的流流量特性性是指介介質(zhì)流過過控制閥閥的

14、相對對流量與與相對位位移（即即閥的相相對開度度）之間間的關(guān)系系。即Q/Qmaax=ff(l/L)式中：Q/Qmaax-相對流流量，控控制閥在在某一開開度流量量Q與全全開度流流量Qmmax之之比；l/L-相對對位移，控控制閥某某一開度度閥芯位位移l與與全開度度閥芯位位移L之之比。由于控制閥閥開度變變化的同同時，閥閥前后的的壓差也也會發(fā)生生變化，而而壓差變變化又將將引起流流量的變變化。為為了便于于分析，將將流量特特性分為為理想流流量特性性和實際際流量特特性。理想流量量特性又又稱固有有流量特特性，是是指控制制閥前后后壓差一一定時的的流量特特性。理理想流量量特性主主要有直直線、等等百分比比（對數(shù)數(shù)）、

15、拋拋物線及及快開四四種，如如圖4-15aa，b所所示。直線流量特特性直線流量特特性控制制閥的放放大倍數(shù)數(shù)雖是常常數(shù)，但但其流量量相對變變化值是是不同的的。小開開度時，流流量相對對變化值值大，而而開度大大時，流流量相對對變化值值小。因因此，直直線閥在在小開度度時，靈靈敏度高高，調(diào)節(jié)節(jié)作用強強，易產(chǎn)產(chǎn)生振蕩蕩；在大大開度時時，靈敏敏度低，調(diào)調(diào)節(jié)作用用弱，調(diào)調(diào)節(jié)緩慢慢。等百分比流流量特性性（對數(shù)數(shù)流量特特性）等百分比流流量特性性曲線的的斜率隨隨著流量量增大而而增大，即即它的放放大系數(shù)數(shù)隨流量量增大而而增大。但但流量相相對變化化值是相相等的，即即流量變變化的百百分比是是相等的的。因此此，具有有等百分分

16、比特性性的控制制閥，在在小開度度時，放放大系數(shù)數(shù)小，調(diào)調(diào)節(jié)緩和和平穩(wěn)；在大開開度時，放放大系數(shù)數(shù)大，調(diào)調(diào)節(jié)靈敏敏、有效效。拋物線流量量特性相對流量與與相對位位移之間間為拋物物線關(guān)系系，它介介于直線線和對數(shù)數(shù)特性曲曲線之間間?？扉_流量特特性快開流量特特性在開開度較小小時就有有較大的的流量，隨隨著開度度的增大大，流量量很快達達到最大大，此后后再增大開開度，流流量變化化很小，所所以稱為為快開特特性。在實際生產(chǎn)產(chǎn)中，控控制閥前前后的壓壓差總是是變化的的，這時時的流量量特性稱稱為工作作流量特特性。因因為控制制閥總是是與工藝藝設(shè)備、管管道等串串聯(lián)或并并聯(lián)使用用，控制制閥前后后壓差因因阻力損損失變化化而變化

17、化，致使使理想流流量特性性畸變成成工作流流量特性性。第五節(jié) 控控制閥的的選擇和和安裝執(zhí)行器是自自動控制制系統(tǒng)的的終端控控制元件件之一，對對系統(tǒng)的的工作好好壞影響響很大。執(zhí)執(zhí)行器的的選擇一一般應(yīng)考考慮以下下三個方方面；執(zhí)行器的結(jié)結(jié)構(gòu)形式式；控制閥的流流量特性性；控制閥的口口徑；執(zhí)行結(jié)構(gòu)的的選擇；對于氣動執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)來說，薄薄膜執(zhí)行行機構(gòu)的的輸出力力通常都都能滿足足控制閥閥的要求求，所有有大多數(shù)數(shù)情況下下選用它它。但當(dāng)當(dāng)所選用用的控制制閥口徑徑較大或或壓差較較高時，要要求執(zhí)行行機構(gòu)有有較大的的輸出力力，此時時可考慮慮選用活活塞式執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)，當(dāng)然然也可選選用薄膜膜執(zhí)行機機構(gòu)再配配上閥門門定位器器。在選用氣動動執(zhí)行器器時，還還必須考考慮氣動動執(zhí)行器器的作用用方式。從從控制系系統(tǒng)角度度出發(fā)，氣氣開閥為為正作用用，氣關(guān)關(guān)閥為反反作用。所所謂氣開開閥，在在有信號號壓力輸輸入時閥閥打開，無無信號時時閥全關(guān)關(guān)；而氣氣關(guān)閥，在在有信號號壓力輸輸入時閥閥關(guān)閉，無無信號時時閥全開開。氣開開、氣關(guān)關(guān)閥的選選擇應(yīng)從從工藝生生產(chǎn)的安安全要求求出發(fā)，考考慮原則則是：信信號中斷斷時，應(yīng)應(yīng)保證設(shè)設(shè)備和操操作人員員的安全全。由于執(zhí)行機機構(gòu)有正正反兩種種作用方方式，調(diào)調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)也有正正裝和反反裝兩種種方式，因因此實現(xiàn)現(xiàn)氣動執(zhí)執(zhí)行器的的氣開和和氣關(guān)時時有四種種組合方方式，如如圖4-14所所示。2，調(diào)節(jié)節(jié)機構(gòu)的的選