暖通空調(diào)自動化常用執(zhí)行器第04章課件

1、第四章暖通空調(diào)自動控制常用執(zhí)行器第四章暖通空調(diào)自動控制常用執(zhí)行器執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)第一節(jié) 調(diào)節(jié)閥的種類和結(jié)構(gòu)第一節(jié) 調(diào)節(jié)閥的種類和結(jié)構(gòu)電磁閥 電磁閥 電動二通閥電動二通閥電動蝶閥電動蝶閥連續(xù)控制調(diào)節(jié)閥連續(xù)控制調(diào)節(jié)閥電動調(diào)節(jié)閥 電動調(diào)節(jié)閥 調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式 直通單座閥 直通雙座閥調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式 直通單座閥 閥芯位移與流通面積的關(guān)系 閥芯位移與流通面積的關(guān)系 三通調(diào)節(jié)閥 三通調(diào)節(jié)閥 三通閥的旁路調(diào)節(jié)關(guān)系 三通閥的旁路調(diào)節(jié)關(guān)系 第二節(jié) 調(diào)節(jié)閥的特性第二節(jié) 調(diào)節(jié)閥的特性調(diào)節(jié)閥的工作原理 調(diào)節(jié)閥的工作原理 閥桿受到的不平衡力 閥桿受到的不平衡力 調(diào)節(jié)閥最大允許工作壓差廠家樣本中所列的

2、允許使用壓差 調(diào)節(jié)閥最大允許工作壓差廠家樣本中所列的允許使用壓差 調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比調(diào)節(jié)閥的理想流量特性 在理想情況下，假設調(diào)節(jié)閥的壓降不隨閥的開度和流量而變化的情況，因而得到的相對流量和相對開度之間的關(guān)系，稱為稱理想流量特性。它是由閥芯形狀決定的。 調(diào)節(jié)閥的理想流量特性 在理想情況下，直線流量特性 直線特性調(diào)節(jié)閥的特點使得小流量調(diào)節(jié)時調(diào)節(jié)作用過于靈敏，不易穩(wěn)定，大流量時又太遲鈍，調(diào)節(jié)效果不明顯。直線流量特性 直線特性調(diào)節(jié)閥的特點使得等百分比流量特性 它的放大系數(shù)隨行程增大而增大。在小流量的時候，流量變化的絕對值??；在大流量時，流量變化的絕對值大。所以它在小流量時工作平穩(wěn)，在大流量時

3、工作靈敏，適用于要求負荷變化大的場合。 等百分比流量特性 它的放大系數(shù)隨行程快開流量特性 快開流量特性調(diào)節(jié)閥的閥芯形狀為平板式，閥的有效行程在d0/4（d0為閥座直徑）以內(nèi)，當行程再增大，閥的流通面積就不再增加了，便起不到調(diào)節(jié)作用了?？扉_特性的調(diào)節(jié)閥適用于要求迅速啟動的場合 快開流量特性 快開流量特性調(diào)節(jié)閥的閥芯拋物線流量特性 這種閥的性能特性介于直線性和等百分比型之間 拋物線流量特性 這種閥的性能特性介于直線性和等百分比型之間 流量特性的數(shù)學表達式和計算公式流量特性的數(shù)學表達式和計算公式各種開度下的相對開度和相對流量各種開度下的相對開度和相對流量調(diào)節(jié)閥的理想流量特性曲線 調(diào)節(jié)閥的理想流量特性

4、曲線 不同流量特性閥芯形狀(l)直線特性閥芯; (2)等百分比特性閥芯; (3)快開特性閥芯; (4)拋物線特性閥芯; (5)等百分比特性閥芯(開口形); (6)直線 特性閥芯(開口形) 不同流量特性閥芯形狀三通調(diào)節(jié)閥的理想流量特性 三通調(diào)節(jié)閥的理想流量特性 調(diào)節(jié)閥的工作流量特性 調(diào)節(jié)閥的工作流量特性 串聯(lián)管道時調(diào)節(jié)閥壓差的變化串聯(lián)管道時調(diào)節(jié)閥壓差的變化閥權(quán)度 就是調(diào)節(jié)閥全開時，閥上的壓降與管路系統(tǒng)各局部阻力件之和（含閥上的壓降）兩者之間的比值。 閥權(quán)度 就是調(diào)節(jié)閥全開時，閥上的壓降與調(diào)節(jié)閥的實際工作流量特性結(jié)論： 串聯(lián)連接調(diào)節(jié)閥的實際流量特性與閥權(quán)度（S值）有關(guān)。 調(diào)節(jié)閥的實際工作流量特性結(jié)

5、論：對理想流量特性的影響 （a）直線流量特性 （b）等百分比流量特性對理想流量特性的影響 （a）直線流量特性 結(jié)論結(jié)論（1） 對于一個串聯(lián)連接調(diào)節(jié)閥的管道系統(tǒng)，閥權(quán)度S值越大，則說明調(diào)節(jié)閥的壓降占整個系統(tǒng)比重越大，調(diào)節(jié)閥控制能力越大；當S1時，即管道阻力損失為零，系統(tǒng)的總壓差全部降落在調(diào)節(jié)閥上，此時調(diào)節(jié)閥的實際工作特性與理想特性是一致的。結(jié)論結(jié)論（1）結(jié)論結(jié)論（2） 閥權(quán)度S越小，則說明調(diào)節(jié)閥的壓降占整個系統(tǒng)的比重越小，調(diào)節(jié)閥的控制能力也就越差，也就是當流量增加時，調(diào)節(jié)閥前后壓降逐步減少，雖然調(diào)節(jié)閥的節(jié)流面積增大了，但由于調(diào)節(jié)閥壓降減少，流量并沒有按理想特性增大，而使流量增大速率變緩。隨著S的

6、減少，即管道阻力損失增加，使系統(tǒng)壓差降落在管道上的部分增加，調(diào)節(jié)閥全開時的流量減少。 結(jié)論結(jié)論（2）結(jié)論結(jié)論（3） 隨著S值的減少，流量特性發(fā)生很大的畸變，成為一系列向上拱的曲線。理想的直線特性趨向于快開特性，理想的等百分比特性趨向于直線特性，使小開度時放大系數(shù)增大，大開度時放大系數(shù)減少。S值太小時將嚴重影響自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量。在實際使用中，通常要求S值不低于0.30.5。 結(jié)論結(jié)論（3）調(diào)節(jié)閥的實際可調(diào)比調(diào)節(jié)閥的實際可調(diào)比調(diào)節(jié)閥的流通能力 調(diào)節(jié)閥流通能力的定義為： 當調(diào)節(jié)閥全開時，閥兩端壓差為1X105Pa，流體密度1g/cm3，每小時流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量數(shù)，以m3/h計。例如 有一臺C值為

7、25的直通調(diào)節(jié)閥，當閥兩端壓差為1X105Pa，每小時能流過的水量是25m3。調(diào)節(jié)閥的流通能力 調(diào)節(jié)閥流通能力的定義為：液體流通能力的計算公式 液體流通能力的計算公式 第三節(jié) 調(diào)節(jié)閥的選擇第三節(jié) 調(diào)節(jié)閥的選擇閥門功能的考慮 三通閥與兩通閥具有不同功能，因而也有著不同的使用場所。當水系統(tǒng)為變水量系統(tǒng)時，應采用兩通閥；當水系統(tǒng)為定水量系統(tǒng)時，應采用三通閥。在采用兩通閥時，為保證變水量系統(tǒng)的運行及節(jié)能，應采用常閉型閥門。當不需要工作時應能自動關(guān)閉（彈簧復位或者電動復位）。閥門功能的考慮 三通閥與兩通閥具有不同功能，因而也有著不同的閥門工作范圍 介質(zhì)種類 在空調(diào)系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥通常用于水和蒸汽。這些介質(zhì)

8、本身對閥件無特殊的要求，因而一般通用材料制作的閥件都可以使用的。對于其他流體，則要考慮閥件材料。如雜質(zhì)較多的流體，應采用耐磨材料；腐蝕性流體，應采用耐腐蝕性材料。工作壓力 工作壓力也和閥的材質(zhì)有關(guān)，一般來說，在生產(chǎn)廠家的樣本中對其都是有所提及的，使用時實際工作壓力只要不超過其額定工作壓力即可，通常在暖通空調(diào)中常用到的有PN16、PN25兩種閥門，耐壓值分別為1.6Mpa和2.5Mpa，前者多用于水系統(tǒng)，后者多用于高壓蒸汽系統(tǒng)。工作溫度 閥門資料中一般也提供該閥所適用的流體溫度，只要按要求選擇即可。常用閥門的允許工作溫度對于空調(diào)冷、熱水系統(tǒng)都是適用的。閥門工作范圍 介質(zhì)種類閥門工作介質(zhì)的考慮 在

9、空調(diào)系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥通常用于水和蒸汽。這些介質(zhì)本身對閥件無特殊的要求，因而一般通用材料制作的閥件都可以使用的。對于其他流體，則要考慮閥件材料。 如雜質(zhì)較多的流體，應采用耐磨材料；腐蝕性流體，應采用耐腐蝕性材料。閥門工作介質(zhì)的考慮 在空調(diào)系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥通常用于工作壓力的考慮 工作壓力也和閥的材質(zhì)有關(guān)，一般來說，在生產(chǎn)廠家的樣本中對其都是有所提及的，使用時實際工作壓力只要不超過其額定工作壓力即可，通常在暖通空調(diào)中常用到的有PN16、PN25兩種閥門，耐壓值分別為1.6Mpa和2.5Mpa，前者多用于水系統(tǒng)，后者多用于高壓蒸汽系統(tǒng)。工作壓力的考慮 工作壓力也和閥的材質(zhì)有關(guān)，一般來工作溫度的考慮 閥門資

10、料中一般也提供該閥所適用的流體溫度，只要按要求選擇即可。常用閥門的允許工作溫度對于空調(diào)冷、熱水系統(tǒng)都是適用的。工作溫度的考慮 閥門資料中一般也提供該閥所適調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇1. 從控制系統(tǒng)的品質(zhì)出發(fā)，選擇閥的工作特性。 熱水加熱器的靜特性 蒸汽加熱器的靜特性 調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇1. 從控制系統(tǒng)的品質(zhì)出發(fā)，選擇閥的工作調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇2. 根據(jù)調(diào)節(jié)閥的希望工作特性選擇閥的流量特性。配管狀態(tài)S=11.6S=0.60.3S0.3理想特性直線對數(shù)直線對數(shù)不宜調(diào)節(jié)實際特性直線對數(shù)直線或接近快開對數(shù)或接近直線不宜調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇2. 根據(jù)調(diào)節(jié)閥的希望工作特性選擇閥的流雙位控制閥門口徑選擇

11、只用雙位控制即可滿足要求的場所（如大部分建筑中的風機盤管所配的兩通閥以及對濕度要求不高的加濕器用閥等），無論采用電動式或電磁式，其基本要求都是盡量減少閥門的流通阻力而不是考慮其調(diào)節(jié)能力。因此，此時閥門的口徑可與所設計的設備接管管徑相同。雙位控制閥門口徑選擇 只用雙位控制即可滿調(diào)節(jié)用閥門口徑的選擇 調(diào)節(jié)用的閥門，直接按接管管徑選擇閥口徑是不合理的。因為閥的調(diào)節(jié)品質(zhì)與接管流速或管徑是沒有關(guān)系的，它只與其水阻力及流量有關(guān)。換句話說，一旦設備確定后，理論上來說，適合于該設備控制的閥門只有一種理想的口徑而不會出現(xiàn)多種選擇。因此，選擇閥門口徑的依據(jù)只能是其流通能力。某一廠家產(chǎn)品隨閥門口徑變化時流通能力的變

12、化調(diào)節(jié)用閥門口徑的選擇 調(diào)節(jié)用的閥門，直接按接管管調(diào)節(jié)閥電動執(zhí)行機構(gòu)的選擇 要注意以下幾點： 1、模擬量與數(shù)字量 選擇執(zhí)行機構(gòu)，首先要清楚該執(zhí)行機構(gòu)所配合的調(diào)節(jié)閥是做何用途。如果該閥門是用于連續(xù)調(diào)節(jié)，例如水系統(tǒng)中通過調(diào)節(jié)電動兩通閥的開度來調(diào)節(jié)空調(diào)機組的供熱量或供冷量，需要閥門的開度在一定范圍內(nèi)可以連續(xù)變化，這時候就需要采用模擬量的執(zhí)行機構(gòu)。 如果該閥門只是用于兩位式控制，即只有開/關(guān)兩個狀態(tài)，例如在水系統(tǒng)中風機盤管二通閥只是通過閥的開閉來控制風機盤管的換熱量，與它們配合的都是數(shù)字量的執(zhí)行機構(gòu)。 2、電源電壓 數(shù)字量執(zhí)行機構(gòu)選擇，還需要考慮電源電壓的情況。通常數(shù)字量執(zhí)行器的電源電壓主要有24V

13、AC（24VDC）、110V AC、220V AC，通常需要根據(jù)電氣設計的實際情況來選擇。 3、信號值 模擬量執(zhí)行機構(gòu)的選擇，要考慮信號制式的選擇，要與控制器模擬輸出信號相一致。通常可以采用的信號制式有0-10V DC、2-10V DC、4-20mA DC等。調(diào)節(jié)閥電動執(zhí)行機構(gòu)的選擇 要注意以下幾點：第四節(jié) 電動風量調(diào)節(jié)閥第四節(jié) 電動風量調(diào)節(jié)閥風閥的結(jié)構(gòu)與原理 風閥的結(jié)構(gòu)與原理 風閥執(zhí)行機構(gòu) 風閥執(zhí)行機構(gòu) 風閥執(zhí)行器扭矩的計算 設圖示的平行葉片風閥尺寸為A1.2米，B2.4米，則總面積F1.2米2.4米2.88平方米； 風閥在測試條件下（靜壓500Pa，面風速5米/秒），每平方米風閥面積所需的

14、扭矩值為10牛頓/平方米； 則風閥執(zhí)行機構(gòu)需要提供的扭矩為：10牛頓/平方米2.88平方米28.8牛米。 在實際選型中，還要考慮現(xiàn)場的環(huán)境溫度，電壓，空氣流速和壓力的變化影響，有必要在計算值基礎上乘以一個安全系數(shù)。風閥執(zhí)行器扭矩的計算 設圖示的平行葉片風閥尺寸為第五節(jié) 電氣執(zhí)行器第五節(jié) 電氣執(zhí)行器光電隔離器 光電隔離器由GaAs紅外發(fā)光二極管和光敏三極管組成。當發(fā)光二極管有正向電流通過時，即產(chǎn)生人眼看不見的紅外光，其光譜范圍為700-1000 nm。光敏三極管接收光以后便導通。 而當該電流撤去時，發(fā)光二極管熄滅，三極管截止。利用這種特性即可達到開關(guān)控制的目的。由于該器件是通過電一光一電的轉(zhuǎn)換來

15、實現(xiàn)對輸出設備控制的，彼此之間沒有電氣連接，因而起到隔離作用 光電隔離器 光電隔離器由GaAs紅外光電隔離器供電 值得注意的是輸入、輸出端兩個電源必須單獨供電，否則，如果使用同一電源(或共地的兩個電源)外部干擾信號可能通過電源串到系統(tǒng)中來，這樣就失去了隔離的意義。 光電隔離器供電 值得注意的是輸入、輸出端兩個繼電器輸出技術(shù) 當感應電壓與Vc之和大于晶體管T的集電結(jié)反向電壓時，晶體管T有可能損壞。加入二極管D后，繼電器線圈產(chǎn)生的感應電流由二極管D流過，因此，不會產(chǎn)生很高的感應電壓，因而使晶體管T得到保護。 繼電器輸出技術(shù) 當感應電壓與Vc之和大于直流型固態(tài)繼電器輸出技術(shù) 固態(tài)繼電器(Solid

16、State Relay)簡稱SSR。它是用晶體管或可控硅代替常規(guī)繼電器的觸點開關(guān)，而在前級把光電隔離器融為一體，因此，固態(tài)繼電器實際上是一種帶光電隔離器的無觸點開關(guān)。 直流型固態(tài)繼電器輸出技術(shù) 固態(tài)繼電器(S交流型過零型 SSR 過零型必須在負載電源電壓接近零且輸入控制信號有效時，輸出端負載電源才導通。而當輸入的控制信號撤消后，流過雙向可控硅負載電流為零時才關(guān)斷。 交流型過零型 SSR 過零型必須在負載輸出信號波形 輸出信號波形 SSR控制單向交流控制電動機 改變交流電動機通電繞組，即可控制電動機的旋轉(zhuǎn)方向。例如用它控制流量調(diào)節(jié)閥的開和關(guān)，從而實現(xiàn)控制管道中流體流量的目的。 SSR控制單向交流

17、控制電動機 改變交流電大功率場效應管開關(guān) 其中，G為控制柵極，D為漏極，S為源極。對于NPN型場效應管來講，當G為高電平時，柵極與漏極導通，允許電流通過，否則場效應管關(guān)斷。值得說明的是，由于大功率場效應管本身沒有隔離作用，故使用時為了防止高壓對微型機系統(tǒng)的干擾和破壞，通常在它與微機之間加一級光電隔離器。 大功率場效應管開關(guān) 其中，G為控制柵極，D為漏極，S為源極。單向可控硅 單向可控硅的單向?qū)üδ?，多用于直流大電流場合。在交流系統(tǒng)中常用于大功率整流回路。 單向可控硅 單向可控硅的單向?qū)üδ?，多用于直雙向可控硅 這種可控硅具有雙向?qū)üδ?。其通斷狀態(tài)由控制極G決定。在控制極G上加正脈沖(或負脈沖)可使其正向(或反向)導通。這種裝置的優(yōu)點是控制電路簡單，沒有反向耐壓問題，因此特別適合于作交流無觸點開關(guān)使用。 雙向可控硅 這種可控硅具有雙向?qū)ü﹄p向可控硅控制電爐加熱 為了提高效率，要求觸發(fā)脈沖與交流同步。通常采用檢測交流電過零點來實現(xiàn)。 雙向可控硅控制電爐加熱 為了提高效率，要求觸發(fā)脈沖與交流同步交流接觸器 交流接觸器是一種遠距離接通或切斷帶有負載的交流主回路（大電流）或大容量控制電路的自動化切換低壓電器。主要由于電動機（如送風、回風、排風電動機等），也可用于其它電力負載，如電熱器、照明設備等負載。 交流接觸器