执行器的种类

EXIT第1页了解执行器的种类、特点及正反作用方式掌握气动执行机构的结构及工作原理理解电动执行机构的组成及各部分作用了解控制阀的结构及特点理解控制阀的流量系数、可调比和流量特性的概念了解阀门定位器的作用及使用场合掌握控制阀的选用原则能够应用控制阀的选用原则正确选用控制阀能够对执行器进行正确的调校能够正确的安装执行器能够处理执行器在使用、维护中的问题第4章执行器知识目标技能目标EXIT第2页4.1概述4.4阀门定位器4.2执行机构4.3调节机构第4章执行器4.7执行器的安装与维护4.5执行器的选择4.6气动薄膜控制阀性能测试EXIT第3页4.1概述：一、执行器的结构组成组成：执行机构调节机构二、执行器的分类执行机构调节机构IiP入LQ位移开度输入信号气动执行器Pλ→L→Q按能源分：电动执行器Ii→L→Q液动执行器直行程角行程EXIT第4页比较项目气动执行器电动执行器液动执行器结构体积推力配管配线动作滞后频率响应维护检修使用场合温度影响成本简单中中较复杂大狭简单防火防爆较小低复杂小小简单小宽复杂隔爆型才防火防爆较大高简单大大复杂小狭简单要注意火花较大高三种执行器的特点比较EXIT第5页电动执行器气动执行器4.2执行机构EXIT第6页1.特点它是以140kP的压缩空气为能源，以20~100kP气压信号为输入控制信号；具有结构简单、动作可靠、性能稳定、输出推力大、维修方便、本质安全防暴和价格低廉等特点。2.构成原理执行机构调节机构P入LQ位移开度输入信号（一）结构组成：执行机构Pλ→L→Q调节机构一、气动执行器EXIT第7页EXIT第8页气动薄膜控制阀外形反装阀气开式执行器正作用执行机构P入正作用式气动薄膜控制阀EXIT第9页阀芯的正装与反装形成气开、气关正装反装EXIT第10页反作用式气动薄膜控制阀结构原理气关式控制阀O型环气开式执行器反作用执行机构P入EXIT第11页四种组合反作用反作用正作用正作用气关式气关式气开式气开式反装阀反装阀正装阀正装阀P入P入P入P入QQQQQEXIT第12页气动活塞式执行机构按其作用方式可分成比例式和两位式两种。比例式是指输入信号压力与推杆的行程成比例关系，这时它必须与阀门定位器配用。两位式是根据输入执行机构活塞两侧的操作压力差来完成的。活塞由高压侧推向低压侧，就使推杆由一个极端位置推移至另一个极端位置。气动活塞式执行机构EXIT第13页二、电动执行器电动执行机构由伺服放大器和执行机构两部分组成。执行机构又包括两相伺服电动机、减速器和位置发送器EXIT第14页伺服放大器：前置磁放大器、触发器，可控硅主回路及电源等部分。作用：综合输入信号和反馈信号，并将该结果信号加以放大，使之有足够大的功率来控制伺服电动机的转动。根据综合后结果信号的极性，放大器应输出相应极性的信号，以控制电动机的正、反运转。1.伺服放大器EXIT第15页操作器：是用来完成手动自动之间的切换、远方操作和自动跟踪无扰动切换等任务2.执行机构伺服电机：是执行机构的动力部分减速器：将高转速、低转矩变成低转速、高转矩位置发送器：根据差动变压器的工作原理，利用输出轴的位移来改变铁芯在差动线圈中的位置，以产生反馈信号和位置信号。EXIT第16页一、控制阀的结构特点直通4.3调节机构角形EXIT第17页三通控制阀：合流；分流分流合流EXIT第18页碟阀EXIT第19页角行程式阀芯凸轮挠曲阀蝶阀球阀EXIT第20页1、控制阀的节流原理二、控制阀的流量系数2、阀门的流量系数C的定义P入QQP1P2ρ流量方程：实用流量方程：）（212PPAQPAQ09.5AC09.5PQCEXIT第21页C称为流量系数，在控制阀中又称为为阀的流通能力。流通能力C被定义为：当控制阀全开时，阀前后压差ΔP为0.1Mpa、流体重度为1g/cm3时，每小时通过控制阀流体的流量数。控制阀的尺寸通常用公称直径Dg和阀座直径dg来表示。主要依据是计算出流通能力C来进行选择。二、控制阀的流量系数EXIT第22页三、控制阀的可调比minmaxQQR控制阀的可调比就是控制阀所能控制的最大流量与最小流量之比。可调比也称为可调范围，用R表示。1.理想可调比当控制阀上压差一定时，这时的可调比称为理想可调比。2.实际可调比控制阀在实际工作时，与管路系统相串联或与旁路阀相并联，此时的可调比就称为实际可调比。EXIT第23页(1)串联管道时的可调比SRR实际PPSminΔPmax为控制阀全关时阀前后的压差（近似等于系统的总压差）；ΔPmin为控制阀全开时阀前后的压差；S为控制阀全开时阀前后压差与系统总压差之比(2)并联管道时的可调比2maxmaxmax11111QQQQxR实际maxmax1QQx总管最大流量调节阀全开时的流量EXIT第24页四、控制阀的流量特性)(maxLlfQQ式中：相对流量，即某一开度的流量与全开流量之比相对开度，即某一开度下的行程与全行程之比maxQQLl1.理想流量特性快开直线抛物线EXIT第25页2.工作流量特性在实际使用时，控制阀安装在管道上，与其它设备串联，或者与旁路管道并联，因而控制阀前后的压差是变化的。此时，控制阀的相对流量与阀芯相对开度之间的关系称为工作流量特性。串联管道的工作流量特性EXIT第26页并联管道的工作流量特性图中S′为阀全开时的工作流量与总管最大流量之比。根据实际经验，S′的值不能低于0.8EXIT第27页4.4阀门定位器提高阀杆位置的线性度，克服阀杆的摩擦力，消除被控介质压力变化与高压差对阀位的影响；增加执行机构的动作速度，改善控制系统的动态特性；可用20～100kPa的标准信号压力去操作40～200kPa的非标准号压力的气动执行机构；可实现分程控制，用一台控制仪表去操作两台控制阀；可实现反作用动作；可修正控制阀的流量特性；可使活塞执行机构和长行程执行机构的两位式动作变为比例式动作；采用电/气阀门定位器后，可用4～20mADC电流信号去操作气动执行机构，一台电/气阀门定位器具有电/气转换器和气动阀门定位器的双重作用。用途：EXIT第28页一、气动阀门定位器气动阀门定位器接受由气动控制器或电/气转换器转换的控制器的输出信号，然后产生和控制器输出信号成比例的气压信号，用以控制气动执行器。1-波纹管2-主杠杆3-迁移弹簧4-凸轮支点5-凸轮6-副杠杆7-支点8-执行机构9-反馈杆10-滚轮11-反馈弹簧12-调零弹簧13-挡板14-喷嘴15主杠杆支点16-放大器阀门定位器与气动执行器连接力矩平衡式气动阀门定位器EXIT第29页二、电/气阀门定位器电/气阀门定位器实际上是电气转换器和阀门定位器的组合。先看电气转换器的动作原理EXIT第30页二、电/气阀门定位器电/气阀门定位器将来自控制器或其它单元的4～20mADC电流信号转换成气压信号去驱动执行机构。同时，从阀杆的位移取得反馈信号，构成具有阀位负反馈的闭环系统，因而不仅改善了执行器的静态特性，使输入电流与阀杆位移之间保持良好的线性关系；而且改善了气动执行器的动态特性，使阀杆的移动速度加快，减少了信号的传递滞后。1喷嘴2挡板3杠杆4调零弹簧5永久磁钢6、7线圈8反馈弹簧9夹子10拉杆11固定螺钉12放大器13反馈轴14反馈压板15调量程支点16反馈机体EXIT第31页4.5执行器的选择执行器的选择应从四方面来考虑：控制阀结构型式及材料的选择控制阀口径的选择控制阀气开、气关形式的选择控制阀流量特性的选择一、执行器结构形式选择首先应根据生产工艺要求选择控制阀的结构型式，然后再选择执行机构的结构型式。控制阀结构形式的选择要根据控制介质的工艺条件，如压力、流量等和被控介质的流体特性等进行全面考虑。EXIT第32页电动执行器气动执行器1、执行机构的选择依据：各种控制阀结构类型及特点EXIT第33页2、气开气关的选择原则正作用正作用气关式气开式P入P入QQEXIT第34页控制阀的流通形式不同3、控制阀的结构种类的选择直通单座阀单座角形阀EXIT第35页3、控制阀的结构种类的选择直通双座阀蝶阀EXIT第36页三通：合流分流3、控制阀的结构种类的选择EXIT第37页执行机构的静态特性和动态特性执行器结构形式选择执行机构结构型式的选择一般要考虑下列因素：执行机构的输出动作规律执行机构的输出动作方式和行程当采用气动仪表时，应选用气动执行机构。EXIT第38页执行器分气开式和气关式两种。一般根据生产上安全要求选择。如果供气系统发生故障时，控制阀处于全开位置造成的危害较小，则选用气关式，反之选用气开式。执行器结构形式选择根据各种执行机构的特点，一般按下列原则进行选择：控制信号为连续模拟量时，选用比例式执行机构，而控制信号为断续（开/关）形式时，应选择积分式执行机构。当系统中要求程序控制时，可选用能接受断续信号的电动执行机构。对于具有爆炸危险或环境条件比较恶劣的场所，可选用气动执行机构。EXIT第39页二、控制阀的流量特性选择控制阀的流量特性，在生产中常用的是直线、等百分比和快开三种。而快开特性主要用于两位式控制及程序控制中，因此，在考虑控制阀流量特性选择时通常是指如何合理选择直线和等百分比流量特性。控制阀流量特性的选择目前较多采用经验法。一般可以从下面的几个方面来考虑：根据过程特性选择根据配管情况选择根据负荷变化情况选择EXIT第40页三、控制阀口径的确定控制阀口径的选择需经以下几个步骤：计算流量的确定计算压差的确定流通能力的计算流通能力C值的选用控制阀开度验算控制阀实际可调比的验算控制阀口径的确定控制阀口径的大小决定于流通能力CEXIT第41页4.6气动薄膜控制阀性能测试名称控制阀种类单座、双座角型阀三通阀高压阀低温阀隔膜阀不带定位器带定位器不带定位器带定位器不带定位器带定位器不带定位器带定位器不带定位器带定位器非线性偏差%±41±4±4±4±1±6±1±10±1反行程变差%2.512.512.515161灵敏限%1.50.31.50.31.50.320.330.3流通能力误差%±10（C≤5为±15）±10±10±10（C≤5为±15）±20流量特性误差%±10（C≤5为±15）±10±10±10（C≤5为±15）允许泄漏量%单座、角型0.01双座0.10.10.01单座、0.01双座0.1无泄漏一、气动薄膜控制阀主要性能指标EXIT第42页二、性能测试方法1.非线性偏差测试装置如图2.正反行程变差测试装置与方法：和非线性偏差的测试装置与方法相同。要求：同一信号压力值下的阀杆正反位移值的最大差值，不应超过表中所列指标。3.灵敏限测试装置：和非线性偏差的测试装置相同。要求：所需要的信号压力变化值不得超过表中所列指标1—定值器；2—压力表；3—百分表EXIT第43页4.流通能力测试装置如图所示，与一般流量校验装置相似。5.流量特性测试装置如流通能力测试图所示测试方法：按流通能力的测试方法进行，分别测取相对开度为5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%时的相对应流通能力，即由此得到控制阀的实测流量特性。要求：实测流量特性与理论流量特性最大偏差不应超过表中所列指标。6.允许泄漏在薄膜气室中输入规定的气压，使阀关闭，并将室温的水以规定的压力按流开方向输入阀中，测量阀另一端流出的泄漏量。允许的泄漏量不能超过表中所规定的数值。1—高位槽；2—压力表；3—定值器；4—计量槽EXIT第44页4.7执行器的安装与维护执行器最好是正立垂直安装于水平管道上。执行器应安装在靠近地面或楼板的地方，在其上、下方应留有足够的间隙。选择执行器的安装位置时，应采取其前后有不小于10D（D为管道直径）的直管段。执行器应安装在便于调整、检查和拆卸的地方。在保证安全生产的同时也应该考虑节约投资、整齐美观。这里介绍一些安装的原则。一、执行器的安装EXIT第45页控制阀安装在管道上时，阀体上的箭头方向与管道中流体流动方向应相同。如果控制阀的口径与管道的管径不同时，两者之间应加一个渐缩管来连接。为防止执行机构的薄膜老化，执行器应尽量安