調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理與分類

1調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理與分類研究摘要：調(diào)節(jié)閥是物料或能量供應(yīng)系統(tǒng)中不可缺少的重要組成局部，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的關(guān)鍵組成部件。針對執(zhí)行機(jī)構(gòu)對調(diào)節(jié)閥工作性能的影響，分析了調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型，討論了不同類型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成、工作原理和特點(diǎn)，在此根底上對不同類型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)適用范圍進(jìn)行了探討，為調(diào)節(jié)閥的選擇提供指導(dǎo)作用。

1引言

調(diào)節(jié)閥廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電、核電、化工等流體控制場合，是工業(yè)生產(chǎn)過程最常用的終端控制元件。執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥門是組成調(diào)節(jié)閥的兩大部件，執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)控制信號驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥門，對通過的流體進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而改變操縱變量的數(shù)值[1～2]。作為調(diào)節(jié)閥的驅(qū)動(dòng)局部，執(zhí)行機(jī)構(gòu)在很大程度上影響著調(diào)節(jié)閥的工作性能。本文討論了調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并對各種類型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能特點(diǎn)進(jìn)行了分析。

2調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)

按操作能源的不同，調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

2.1氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)是最常用的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)[3]，工作原理如圖1所示。將20～100kPa的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號P通入薄膜氣室中，在薄膜上便產(chǎn)生一個(gè)向下的推力，驅(qū)動(dòng)閥桿部件向下移動(dòng)，調(diào)節(jié)閥門翻開。與此同時(shí)，彈簧被壓縮，對薄膜產(chǎn)生一個(gè)向上的反作用力。當(dāng)彈簧的反作用力與氣壓信號在薄膜產(chǎn)生的推力相等時(shí)，閥桿部件停止運(yùn)動(dòng)。信號壓力越大，在薄膜上產(chǎn)生的推力就越大，彈簧壓縮量即調(diào)節(jié)閥門的開度也就越大。

決氣動(dòng)嗽薄膜衡調(diào)節(jié)犯閥筋

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幅將擋與執(zhí)解行閥鈴桿剛獅性連邀接的陡調(diào)節(jié)脹閥運(yùn)綠動(dòng)部者件視手為一難典型狠的質(zhì)既量-蕩彈簧與-阻華尼環(huán)包節(jié)，悲系統(tǒng)資運(yùn)動(dòng)快受力遣模型飼如圖須2所三示。幻系統(tǒng)疊在運(yùn)騎動(dòng)過吉程滿案足以李下方棵程：籌拌

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溜北方程年式〔華1〕悠

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吩式中宴：m萄為與閥執(zhí)行辱閥桿險(xiǎn)剛性盯連接佛的運(yùn)娘動(dòng)部肢件總勺質(zhì)量曲；x嫩為閥始桿位降移；腿c為喬阻尼錢系數(shù)盛；f艱為摩遭擦力蛛；F尼s為聞信號耗壓力夸在薄摘膜上拼產(chǎn)生它的推懼力；滿G為蔬運(yùn)動(dòng)眨部件尿總重裕力；滋Ft初為調(diào)遙節(jié)閥猴所控裳流體軋?jiān)陂y槽芯上租的壓忽力差除產(chǎn)生疑的不撫平衡癢力；源k為誓彈簧淘剛度戒系數(shù)調(diào)。當(dāng)例閥桿養(yǎng)由下斥往上修運(yùn)動(dòng)穗時(shí)，性式〔宗1〕啞等號抹左端壩各項(xiàng)溝符號葬變負(fù)駱。鎖

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綱匹圖2釣系統(tǒng)滅運(yùn)動(dòng)御受力茫模型

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式說〔1皺〕中悟的摩石擦力國是造組成調(diào)疼節(jié)閥果死區(qū)略與滯兔后的焦主要藝原因迫[4巨]。答對于燕氣動(dòng)址執(zhí)行薦機(jī)構(gòu)仔而言咽，由觸于工晌作介島質(zhì)的朝可壓榮縮性構(gòu)比擬因大，彩使得吉摩擦來對其儉動(dòng)態(tài)買響應(yīng)蹤特性饞的影梨響更收為顯室著。別當(dāng)生負(fù)產(chǎn)過歷程受鉛到擾氧動(dòng)的壞影響河，雖稻然調(diào)誘節(jié)閥拜控制鏈器的珍輸出攏產(chǎn)生都了一顆個(gè)用來于糾孕正偏喪差的低控制道信號奸，但攔由于炮摩擦樹的存男在，艘使得需該信喊號并董沒有捉產(chǎn)生碰相應(yīng)游的閥吧桿位沈移。確這就侍要求蘋控制致器輸杜出更想大的它信號辨，只蔥有當(dāng)碗控制鈴信號醒超過另一定件范圍訴，即燃死區(qū)爛，才菠能使晝閥桿甚產(chǎn)生糞位移片。死扁區(qū)的呼存在約使調(diào)窩節(jié)不滅能及狠時(shí)進(jìn)寨行，招有時(shí)明還造怕成調(diào)泳節(jié)的炊過量廊，使搶調(diào)節(jié)坑閥的瓶控制切品質(zhì)稅變差這。珠

蘇

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為繩了減駛小調(diào)喝節(jié)閥踩死區(qū)呆與滯謹(jǐn)后的娛影響相，除啞了改督進(jìn)閥眉桿密船封填寶料結(jié)鉆構(gòu)，遮采用膏適宜傷密封圖材料怖等外依，目館前的籃主要溫改良誦措施廊是通排過給庫氣動(dòng)源調(diào)節(jié)沿閥配訓(xùn)備氣劉動(dòng)閥冒門定昨位器命[2族]，撓如圖陶3所絹示。負(fù)波紋愧管1掌的信暴號壓夸力大蠢小由凍調(diào)節(jié)創(chuàng)閥控被制器壘調(diào)節(jié)編。當(dāng)更調(diào)節(jié)籠閥控駛制器仁的輸野出增吩大時(shí)俗，波愚紋管冒1的槳信號衫壓力淋也增戰(zhàn)大，澤主杠氧桿2雹便繞闊支點(diǎn)廉3作號逆時(shí)行針轉(zhuǎn)椅動(dòng)，會(huì)于是跪噴嘴踐5與茫擋板田4的澡距離貴減小啄，噴無嘴的乖背壓饑升高天，此牧背壓循經(jīng)過做放大倉器6際放大和后，砌進(jìn)入塞薄膜塊氣室竄7的姨壓力薄也開宏始升跪高，熄閥桿積8向野下移層動(dòng)，恨并帶趨動(dòng)反獲饋桿扮9繞計(jì)支點(diǎn)駐10品作逆礦時(shí)針東轉(zhuǎn)動(dòng)梨，與炎反應(yīng)犯桿9青安裝宇在同魚一支中點(diǎn)的奮反應(yīng)軟凸輪護(hù)11撿跟著朽作逆駝時(shí)針編轉(zhuǎn)動(dòng)深。與干此同志時(shí)，綱副杠床桿1晶2在伏滾輪檢13鑼的作鑄用下杰開始怠繞支怎點(diǎn)1尺4作銀順時(shí)爺針轉(zhuǎn)慢動(dòng)，徒反應(yīng)練彈簧賭15玩被拉浙伸。報(bào)當(dāng)反示饋彈概簧1吹5對生主杠岡桿2逢的拉科力與獨(dú)信號癥壓力冊作用體在波病紋管饅1上卻的力侄到達(dá)頭力矩握平衡置時(shí)，犬調(diào)節(jié)訂閥氣擁動(dòng)執(zhí)爬行閥六桿達(dá)資到平老衡位所置。澡因此第，通嘆過氣堪動(dòng)閥洪門定議位器膚可以豪在輸某入信推號與采氣動(dòng)趕調(diào)節(jié)手閥執(zhí)船行閥熄桿位芝移〔敏即調(diào)造節(jié)閥厭開口次量〕乎之間那么建立燙起一崖對應(yīng)陣的關(guān)林系。隸饞

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財(cái)孤圖3房帶閥志門定伍位器血的氣象動(dòng)薄幫膜調(diào)戴節(jié)閥療工作蔬原理鍬

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城添珍加氣思動(dòng)閥每門定李位器現(xiàn)后可野以在臘一定沃程度練上減擇小氣壁動(dòng)薄討膜調(diào)娃節(jié)閥奴的死隙區(qū)與曲滯后想，但抄要徹券底解婆決死葬區(qū)與型滯后偵的影把響，槽需從餓根本雞上解蜻決調(diào)寇節(jié)閥摩的摩過擦力膽補(bǔ)償粒等問獎(jiǎng)?lì)}。銹喂

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漿除篇?dú)鈩?dòng)梢薄膜恥執(zhí)行腸機(jī)構(gòu)鳴外，熊還有綢氣動(dòng)糕活塞悔式執(zhí)祝行機(jī)福構(gòu)，欲調(diào)節(jié)暗閥執(zhí)餐行閥撒桿通部過氣虹缸驅(qū)濱動(dòng)。狼韻

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2拔.2蚊電動(dòng)鳥執(zhí)行耐機(jī)構(gòu)濟(jì)騾

惹

掩

電耽動(dòng)執(zhí)旅行機(jī)單構(gòu)是鐘采用敗電動(dòng)萌機(jī)和戀減速勝裝置篩來移春動(dòng)調(diào)調(diào)節(jié)閥炕門的按執(zhí)行亮機(jī)構(gòu)褲，需六與電府動(dòng)伺銜服放隱大器找配套邪使用偵，其螞系統(tǒng)嗓組成層框圖縮如圖步4款所示兇。由殃于帶慮有位和移傳腐感器土實(shí)時(shí)距檢測灑執(zhí)行驢閥桿膝的位趨移，茂故電欄動(dòng)執(zhí)瞇行機(jī)鏟構(gòu)不撞需額鋪外配鈴備閥遠(yuǎn)門定屯位器厘就可弟以組子成位散置反玩饋控唯制系授統(tǒng)，汽以調(diào)色節(jié)閥笨執(zhí)行荒閥桿在的位井移信叢號作找為調(diào)前節(jié)閥受控制啞器的丸反應(yīng)浸測量退信號妖，將述控制怖器輸儉出的右設(shè)定蜘信號臘與反宵饋測流量信顧號進(jìn)慣行比占較，低當(dāng)兩墓者有伸偏差警時(shí)，糕改變謝對伺撕服放悅大器私的輸憤出，澇使執(zhí)欣行閥希桿動(dòng)炕作，受從而總建立侄起輸哭入信刻號與鳴調(diào)節(jié)沙閥執(zhí)良行閥拆桿位襖移〔久即調(diào)蛋節(jié)閥休開口浪量〕碼一一竊對應(yīng)廣的關(guān)制系。尊通常育電動(dòng)孟執(zhí)行界機(jī)構(gòu)斷的輸溪入信霞號是愚標(biāo)準(zhǔn)使的電嫩流或裕電壓頌信號辭，輸屆出位每移可桿以是蓮直行舟程、級角行誰程和黎多轉(zhuǎn)桂式等胃類型探[2板]。虧殲

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齊背圖4算電動(dòng)紗執(zhí)行佛機(jī)構(gòu)雅組成副框圖基

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2父.3捏電液足執(zhí)行班機(jī)構(gòu)枕摟

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電臭液執(zhí)惹行機(jī)列構(gòu)將寇輸入對的標(biāo)恩準(zhǔn)電承流或鵝電壓臘信號頭轉(zhuǎn)換售為電禽動(dòng)機(jī)間的機(jī)筐械能窯，然鍛后通波過液救壓泵孫，將集電動(dòng)呢機(jī)的熱機(jī)械濕能轉(zhuǎn)裹化為枝液壓究油的監(jiān)壓力修能，賤并經(jīng)恥管道召和控增制元類件向埋前傳宇遞，蘋最后河借助罩液壓茄執(zhí)行醬元件作〔如組液壓淋缸〕致將液冰壓油那的壓墨力能貫轉(zhuǎn)化使為機(jī)厚械能客，驅(qū)墊動(dòng)調(diào)得節(jié)閥鬼閥桿彈〔閥稍軸〕議完成客直線逢〔回革轉(zhuǎn)角倆度〕教運(yùn)動(dòng)旱，控蠶制調(diào)雪節(jié)閥煤閥門也的開時(shí)度。郵電液耳執(zhí)行服機(jī)構(gòu)暴的組尖成及酷系統(tǒng)押框圖式如圖朋5所譜示，星位移糊傳感獸器所用形成問回路腳實(shí)際嚇起著篩閥門疏定位竊器的答作用春，建相立閥最桿位渡移信趴號與稅調(diào)節(jié)蓮閥控屋制器協(xié)輸出恢信號涉之間份的一輛一對炮應(yīng)關(guān)嬌系。安枯

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禾圖浩6是屯某類象電液勾執(zhí)行祝機(jī)構(gòu)返的工倦作原微理圖逼。工芹控機(jī)府根據(jù)牙調(diào)節(jié)秤閥控追制系登統(tǒng)的驢設(shè)置贊，經(jīng)晴D/窯A轉(zhuǎn)唯換后釣以模遼擬信潤號的輝形式濁輸出志設(shè)定強(qiáng)信號俘，使扣電液作比例運(yùn)方向逢閥2金的左隙位工指作。席液壓云泵1探輸出耳的壓存力油業(yè)一路羞給蓄豆能器仍3充跟液，振儲(chǔ)藏序液壓蛇能，攤以備夾快速層關(guān)閉梳或開禾啟的儀應(yīng)急旗功能外，另祥一路寄經(jīng)過蓋電液弱比例閘方向爽閥2派的左無位進(jìn)肚入液條壓缸晃6的解左腔壞，推野動(dòng)活草塞右系移，看調(diào)節(jié)遍閥門喂7打張開。扶位移擁傳感襖器實(shí)猶時(shí)檢糧測調(diào)呀節(jié)閥奸開口潤量，間經(jīng)過雖A/辟D轉(zhuǎn)澡換后粘將閥漲門開棗度信星號輸躺入工債控機(jī)默，經(jīng)蜂過調(diào)撐節(jié)閥掙控制圖器的屆處理窗后，沖又將題信號認(rèn)輸出晴給電桂液比沖例方顫向閥石。電能液比禍例方億向閥蒼根據(jù)常傳來沉的信貨號符挨號與罵大小戰(zhàn)確定席活塞桶的移擋動(dòng)方古向和行位移維量，曠也就墓是調(diào)袍整調(diào)溉節(jié)閥歇開口衡的大膝小。苗末

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預(yù)

電恭磁換蜂向閥材4用顯于實(shí)激現(xiàn)電兩液調(diào)非節(jié)閥更快速譜關(guān)閉廚或開崇啟的崖應(yīng)急苗功能所，而知手動(dòng)床換向圾閥5朋用于兄實(shí)現(xiàn)見調(diào)節(jié)尺閥的想機(jī)械暢手輪也降級升操作骨。況

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徐初圖5熔電液雞執(zhí)行診機(jī)構(gòu)于框圖割圖6紙電液蹲調(diào)節(jié)姨閥系離統(tǒng)原牲理嶄

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衛(wèi)3刺調(diào)節(jié)走閥執(zhí)簡行機(jī)告構(gòu)的造應(yīng)用宰盜

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筐氣正動(dòng)執(zhí)槳行機(jī)遭構(gòu)具盆有結(jié)撒構(gòu)簡閑單、群維修卷方便投、價(jià)萬格低彩廉、逝抗環(huán)歌境污采染等醒優(yōu)點(diǎn)誠，在釀工業(yè)唇生產(chǎn)鼓中得伙到了禍廣泛詠的應(yīng)評用。下但由雜于氣注動(dòng)執(zhí)撞行機(jī)晌構(gòu)的匪氣體講工作帽介質(zhì)傻具有犧較強(qiáng)嚷的可北壓縮完性，型使氣負(fù)動(dòng)執(zhí)昌行機(jī)廣構(gòu)的獅抗偏侍離能賠力比舊較差唐，給孟位置婆和速徑度的乏精確軌穩(wěn)定歪控制萍帶來徒很大倍的影剩響[尖5]鍛，不昆適于描快速張響應(yīng)社和大宗的執(zhí)摟行速云度場由合，制從而三限制扇了氣綢動(dòng)執(zhí)豐行機(jī)賀構(gòu)在舍大型悶精確蝦控制棉工程班中的待進(jìn)一拋步推咐廣。填所

諷

撿電石動(dòng)執(zhí)銀行機(jī)俘構(gòu)動(dòng)獸作迅雄速、旨響應(yīng)錢快、擊所用仁電源尋取用陷方便吃、便老于進(jìn)晝行遠(yuǎn)速距離歇的信趁號傳懼遞，沫特別遲是隨仔著電損子與贈(zèng)計(jì)算減機(jī)技版術(shù)在抹工業(yè)煤控制崗過程次中的掃廣泛壘應(yīng)用棕，電葬動(dòng)執(zhí)護(hù)行機(jī)付構(gòu)具頂有很蓮大的槽開展前前途疏。但兼由于雪電動(dòng)絲執(zhí)行年機(jī)構(gòu)嫩由電評機(jī)、家減速另齒輪讀箱、厚控制讀箱等檢組成后，當(dāng)劈實(shí)現(xiàn)景大推華力時(shí)貝，電目動(dòng)執(zhí)菠行機(jī)抹構(gòu)體鄉(xiāng)積太告龐大堪，而伏且其妻封閉筍的結(jié)擋構(gòu)會(huì)森產(chǎn)生準(zhǔn)熱，帳防火杰防爆駛差，擠降低鹽了安龜全性遙。萄

州

擁

液賓壓傳械動(dòng)以勻幾乎帥不可皺壓縮室的高孝壓液際體作省為傳舍遞動(dòng)狡力的碰介質(zhì)弦，能俯夠輸延出大舌的力典或力肅矩，掩動(dòng)作哨靈敏編，運(yùn)玩行較井為平敗穩(wěn)，繭傳動(dòng)饑無間賤隙，端可在箭高速煌下啟注動(dòng)、肅制動(dòng)揪、換富向[謎6~語7]仆。隨膛著國冶家大珍型電左站等饒工業(yè)鐮工程膚的推悟進(jìn)，逗對調(diào)斬節(jié)閥烤提出炊了大拖推力壯〔推柔力矩皮〕、踏長行伙程、誠高精還度、仔快速爪響應(yīng)蔑等控衡制要完求。傅電液砌執(zhí)行塔機(jī)構(gòu)企結(jié)合枯了電裁子技含術(shù)和統(tǒng)液壓昨技術(shù)洽兩個(gè)凝方面噴的優(yōu)綁勢，亡具有館控制作精度柄高、竿響應(yīng)已速度砌快、劫輸出敬功率巖大、色信號夏處理花靈活秧、易扎于實(shí)訓(xùn)現(xiàn)各哀種參俘量的低反應(yīng)材等優(yōu)膠點(diǎn)，迷有助盒于調(diào)拳節(jié)閥發(fā)適應(yīng)央大型敗工業(yè)遼工程胸提出包的控恢制要痕求，瞇同時(shí)羊也適散應(yīng)了赴現(xiàn)代妻工業(yè)鈴過程冠控制慶系統(tǒng)運(yùn)化、顆智能碼化不興斷提澤高的悶開展舉趨勢列。困

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