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1、第四章过程控制装置本讲稿第一页，共六十三页4.44.4执行器执行器q q气开、气关气开、气关气开、气关气开、气关q q阀（芯）结构及其特点阀（芯）结构及其特点阀（芯）结构及其特点阀（芯）结构及其特点 q q流量系数流量系数流量系数流量系数 Kv Kvq q可调比可调比可调比可调比R Rq q流量特性流量特性流量特性流量特性 （重点（重点（重点（重点2 2种）种）种）种）q q阀门定位器（了解）阀门定位器（了解）阀门定位器（了解）阀门定位器（了解）q q执行器的简单计算执行器的简单计算执行器的简单计算执行器的简单计算q q安装安装安装安装关键点：关键点：本讲稿第二页，共六十三页4 4、4 4、1

2、 1概述概述一、作用 执行器的作用是接受调节器送来的控制信号，自动地改变操作量（如介质流量、热量等），达到对被调参数进行调节的目的。是自动调节系统的终端部件。调节阀是执行器中最广泛使用的形式。执行器的好坏直接影响到调节系统的正常工作。执行器在自控系统中的作用执行器在自控系统中的作用执行器在自控系统中的作用执行器在自控系统中的作用执行器是指：阀门调节阀执行器是指：阀门调节阀(连续的连续的)、开关阀、开关阀(过程控制范畴过程控制范畴)电机连续的、开关的电机连续的、开关的(属于流体机械的范畴，起执行器的作用属于流体机械的范畴，起执行器的作用)执行器在自控系统中的作用：接收调节器（计算机）输出的控制信

3、号，使调节执行器在自控系统中的作用：接收调节器（计算机）输出的控制信号，使调节阀的开度产生相应变化，从而达到调节阀的开度产生相应变化，从而达到调节操作变操作变量流量量流量的目的。的目的。执行器通常专执行器通常专执行器通常专执行器通常专指阀门指阀门指阀门指阀门本讲稿第三页，共六十三页执行器是控制系统必不可少的环节执行器是控制系统必不可少的环节。执行器工作，使用条件恶劣，执行器工作，使用条件恶劣，它也是控制系统最薄弱的环节它也是控制系统最薄弱的环节原因：执行器与介质（操作变量）直接接触原因：执行器与介质（操作变量）直接接触 (强强)腐蚀性、腐蚀性、(高高)粘度、粘度、(易易)结晶、结晶、高温、深冷

4、、高压、高差压高温、深冷、高压、高差压 二、分类按能源分，执行器可为：气动、电动、液动，目前主要是用气动的。本讲稿第四页，共六十三页气动薄膜直通单座阀气动薄膜直通双座阀气动蝶阀气动球阀气动切断阀电动直通单座阀电动隔膜阀电动三通阀气动薄膜角形阀电磁阀手动截止阀本讲稿第五页，共六十三页4 4、4 4、2 2电动执行器电动执行器 电动执行器由电动执行机构和调节机构两部分组成。电动执行机构可将来自调节器的电信号转换成为位移输出信号，去操纵阀门、挡板等调节机构，以实现自动调节。依据电动执行机构的位移信号，完成调节任务的装置称为调节机构。按照输入位移的不同，电动执行机构可分为角行程（DKJ型）和直行程（D

5、KZ型）两种，电气原理和电路完全相同，只是输出机械传动部分（减速器）有所区别。通常有伺服放大器和执行机构两部分组成。角行程执行机构适用于操纵蝶阀、挡板等转角式调节机构。按特性不同，电动执行机构可分为比例式和积分式。比例式的位移输出信号与输入电信号成比例关系；积分式接受断续输入信号，其输出位移信号与输入信号成积分关系。对电动执行器的基本要求是输出转角或直线位移必须与输入电流信号成正比，而且有足够的转矩或力，动作要灵活可靠。本讲稿第六页，共六十三页 电动执行机构构成原理电动执行机构构成原理电动执行机构构成原理电动执行机构构成原理输输入入信信号号伺服放大器伺服放大器伺服电机伺服电机减速器减速器输输出

6、出位置发生器位置发生器本讲稿第七页，共六十三页(1)(1)(1)(1)伺服电机伺服电机伺服电机伺服电机作用作用作用作用:将伺服放大器输出的电功率转换成机械转矩将伺服放大器输出的电功率转换成机械转矩将伺服放大器输出的电功率转换成机械转矩将伺服放大器输出的电功率转换成机械转矩伺服电机实际上是一个二相电容异步电机，由一个用冲槽硅钢片叠成的定子和鼠笼转子组成，定子上均匀分布着两个匝数、线径相同而相隔90电角度的定子绕组W1和W2。作用:将输入信号和反馈信号进行比较，得到差值信号，根据差值信号的极性和大小，控制可控硅交流开关、的导通或截止 可控硅交流开关、用来接通伺服电机的电源伺服电机的状态：正转 反转

7、 停止不转(2)(2)(2)(2)伺服放大器伺服放大器伺服放大器伺服放大器本讲稿第八页，共六十三页伺服放大器工作原理示意图伺服放大器工作原理示意图伺服放大器工作原理示意图伺服放大器工作原理示意图放大器的作用是将输入信号放大器的作用是将输入信号Ii和和反馈信号反馈信号If进行比较，得到进行比较，得到差值信号，并根据的极性差值信号，并根据的极性和大小，控制可控硅交流和大小，控制可控硅交流开关开关、的导通或截止。的导通或截止。在执行机构工作时，可控在执行机构工作时，可控硅交流开关硅交流开关、只能其只能其中一组导通。中一组导通。1.1.可控硅可控硅导通时：分相电容导通时：分相电容C Cd d 与与W

8、W2 2串接，由于串接，由于C Cd d的作用，的作用，W W1 1和和W W2 2的电流相位总的电流相位总是相差是相差90,90,其合成向量产生定子旋转磁场其合成向量产生定子旋转磁场,定子旋转磁场又在转子内产生感应电流并构定子旋转磁场又在转子内产生感应电流并构成转子磁场，两个磁场相互作用，使转子顺时针方向旋转（正转）；成转子磁场，两个磁场相互作用，使转子顺时针方向旋转（正转）；2.2.可控硅可控硅导通时：使转子反时针方向旋转（反转）；导通时：使转子反时针方向旋转（反转）；3.3.可控硅交流开关可控硅交流开关、均截止时，伺服电机停止运转。均截止时，伺服电机停止运转。本讲稿第九页，共六十三页作用

9、:将电动执行机构输出轴的位移线性地转换成反馈信号，反馈到 伺服放大器的输入端。位置发送器包括：位移检测元件和转换电路、差动变压器 塑料薄膜电位器 位移传感器 (3)(3)(3)(3)位置发送器位置发送器位置发送器位置发送器作用:将伺服电机高转速、小力矩的输出功率转换成执行机构输出 轴的低转速、大力矩的输出功率，以推动调节机构。减速器一般由机械齿轮或齿轮与皮带轮构成。(4)(4)(4)(4)减速器减速器减速器减速器本讲稿第十页，共六十三页伺服放大器是一个具有继电特性的非线性环节：无输出输出215V 电动执行机构的特性电动执行机构的特性电动执行机构的特性电动执行机构的特性电动执行机构输出为角行程或

10、者式直行程：为不灵敏区 太大会？太小会？本讲稿第十一页，共六十三页4 4、4 4、3 3气动执行器气动执行器 主要特点：结构简单、动作可靠、性能稳定、故障率低、价格便宜、维护方便、本质防爆、容易做成大功率等。由执行机构与调节机构两部分组成。1、执行机构 有薄膜式和活塞式两种。薄膜式简单、价廉但只能直接带动阀杆，行程短。活塞式的特点是行程长，但价格贵。执行机构是推动装置，它按调节器输出信号（20-100KPA）的大小产生相应的推力，使执行机构推杆产生相应位移，推动调节机构动作，有正反作用之分。调节机构是执行器的调节部分，其内腔直接与被调介质接触，调节流体的流量，也有正反作用之分（正装与反装）。正

11、作用：调节信号压力增大，阀杆向下移动的。反之为反作用。主要部分：气室、薄膜、弹簧。活塞式的执行机构也有单向和双向两种作用方式。双向的在结构上是没有弹簧的，由于无弹簧的反作用力，因此其输出力比薄膜式的大，常用作大口径、高压差调节阀的执行机构。本讲稿第十二页，共六十三页气动执行机构主要分为两大类：薄膜式与活塞式薄膜式与活塞式执行机构又可分为：有弹簧和无弹簧两种 本讲稿第十三页，共六十三页气源 PO气源PO气动执行机构的动态特性为一阶滞后环节。其时间常数的大小与薄膜气室大小及引压导管长短粗细有关，一般为数秒到数十秒之间。本讲稿第十四页，共六十三页本讲稿第十五页，共六十三页气动活塞式执行机构基本结构和

12、工作原理气动活塞式执行机构基本结构和工作原理气动活塞式执行机构基本结构和工作原理气动活塞式执行机构基本结构和工作原理基本部件：活塞和气缸活塞在气缸内随活塞两侧压差而移动两侧可以分别输入一个固定信号和一个变动信号，或两侧都输入变动信号。它的输出特性有比例式及两位式两种。两位式是根据输入执行活塞两侧的操作压力的大小，活塞从高压侧推向低压侧，使推杆从一个位置移到另一极端位置比例式是在两位式基础上加有阀门定位器后，使推杆位移与信号压力成比例关系。P1P2本讲稿第十六页，共六十三页 气动薄膜式执行机构和电动执行机构的比较气动薄膜式执行机构和电动执行机构的比较序号序号 1234567 比较项目比较项目 气

13、动薄膜执行机构气动薄膜执行机构电动执行机构电动执行机构可靠性可靠性驱动能源驱动能源价格价格输出力输出力 刚度刚度 防爆性能防爆性能工作环境工作环境高（简单、可靠）高（简单、可靠）需另设气源装置需另设气源装置低低大大小小好好大（大（4080）小（小（1055）差差大大小小高高 简单、方便简单、方便 较低较低 气动和电动执行机构各有其特点，并且都包括有各种不同的规格品种选择时，气动和电动执行机构各有其特点，并且都包括有各种不同的规格品种选择时，可以根据实际使用要求，结合表可以根据实际使用要求，结合表5-15-1综合考虑确定选用哪一种执行机构。综合考虑确定选用哪一种执行机构。本讲稿第十七页，共六十三

14、页2、调节机构 它是执行器的调节部分。在执行机构推力的作用下，调节机构的阀芯产生一定的位移或转角，从而直接调节流体的流量，以克服干扰对系统的影响，实现自动调节的目的。正作用（正装）：阀芯下移时，阀芯与阀座之间的流通截面积减少的。反之为反作用（反装）。主要部分：上阀盖、下阀盖、阀体、阀芯、阀座。主要类型：直通单座阀、直通双座阀、隔膜阀、蝶阀、偏心旋转阀、球阀、角形阀、高压阀、三通阀、套筒阀、二位工切断阀等。本讲稿第十八页，共六十三页1执行机构2阀杆3阀芯4阀座5阀体6转轴7阀板 主要构成：阀体、阀座、阀心、和阀杆或转轴调节机构的结构和特点调节机构的结构和特点调节机构的结构和特点调节机构的结构和特

15、点本讲稿第十九页，共六十三页单导向结构单导向结构直通单座调节阀：直通单座调节阀：直通单座调节阀：直通单座调节阀：1.阀体内只有一个阀芯和一个阀座。2.结构简单、泄漏量小（甚至可以完全切断）3.允许压差小（双导向结构的允许压差较单导向结构大）。常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点直通单座调节阀直通单座调节阀直通单座调节阀直通单座调节阀双导向结构双导向结构它适用于要求泄漏量小，工作压差较小的干净介质的场合。在应用中应特别注意其允许压差，防止阀门关不死。本讲稿第二十页，共六十三页直通双座调节阀：直通双座调节阀：直通双座调节阀：直通双

16、座调节阀：1.阀体内有两个阀芯和阀座。2.因为流体对上、下两阀芯上的作用力可以相互抵消，因此双座阀具有允许压差大3.上、下两阀芯不易同时关闭，因此泄漏量较大的特点。常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点直通双座调节阀直通双座调节阀直通双座调节阀直通双座调节阀它适用于阀两端压差较大，泄漏量要求不高的干净介质场合，不适用于高粘度和含纤维的场合。本讲稿第二十一页，共六十三页角形调节阀：角形调节阀：角形调节阀：角形调节阀：1.阀体为直角形2.流路简单、阻力小，适用于高压差、高粘度、含有悬浮物和颗粒状物质的调节。3.角形阀一般使用于底进侧

17、出，此时调节阀稳定性好，4.在高压差场合下，为了延长阀芯使用寿命，也可采用侧进底出。但侧进底出在小开度时易发生振荡。5.角形阀还适用于工艺管道直角形配管的场合。常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点角形调节阀角形调节阀角形调节阀角形调节阀本讲稿第二十二页，共六十三页分流三通调节阀分流三通调节阀三通调节阀：三通调节阀：三通调节阀：三通调节阀：1.阀体有三个接管口，适用于三个方向流体的管路控制系统，大多用于热交换器的温度调节、配比调节和旁路调节。2.在使用中应注意流体温差不宜过大，通常小于是150，否则会使三通阀产生较大应力而引起变

18、形，造成连接处泄漏或损坏。3.三通阀有三通合流阀和三通分流阀两种类型。三通合流阀为介质由两个输入口流进混合后由一出口流出；三通分流阀为介质由一入口流进，分为两个出口流出。常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点三通调节阀三通调节阀三通调节阀三通调节阀合流三通调节阀合流三通调节阀本讲稿第二十三页，共六十三页蝶阀：蝶阀：蝶阀：蝶阀：v蝶阀是通过挡板以转轴为中心旋转来控制流体的流量。v结构紧凑、体积小、成本低，流通能力大v特别适用于低压差、大口径、大流量的气体形或带有悬浮物流体的场合v泄漏较大v蝶阀通常工作转角应小于70，此时流量特性与

19、等百分比特性相似v多用于开关阀常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点蝶阀蝶阀蝶阀蝶阀蝶阀蝶阀本讲稿第二十四页，共六十三页套筒阀：套筒阀：套筒阀：套筒阀：v套筒阀的结构比较特殊，阀体与一般的直通单座阀相似，但阀内有一个圆柱形套筒，又称笼子，利用套筒导向，阀芯可在套筒中上下移动。v套筒上开有一定形状的窗口（节流孔），套筒移动时，就改变了节流孔的面积，从而实现流量调节。v套筒阀分为单密封和双密封两种结构，前者类似于直通单座阀，适用于单座阀的场合；后者类似于直通双座阀，适用于双座阀的场合。v套筒阀具有稳定性好、拆装维修方便等优点，因而得

20、到广泛应用，但其价格比较贵。常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点套筒阀套筒阀套筒阀套筒阀套筒阀套筒阀本讲稿第二十五页，共六十三页偏心旋转阀：偏心旋转阀：偏心旋转阀：偏心旋转阀：v转轴带动阀芯偏心旋转v体积小，重量轻，使用可靠，维修方便，通用性强，流体阻力小等优点，适用于粘度较大的场合，在石灰、泥浆等流体中，具有较好的使用性能。常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点偏心旋转阀偏心旋转阀偏心旋转阀偏心旋转阀偏心旋转阀偏心旋转阀本讲稿第二十六页，共六十三页“O”“O”

21、“O”“O”形球阀：形球阀：形球阀：形球阀：v阀芯为一球体v阀芯上开有一个直径和管道直径相等的通孔，转轴带动球体旋转，起调节和切断作用。v该阀结构简单，维修方便，密封可靠，流通能力大v流量特性为快开特性，一般用于位式控制。常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点“O”“O”“O”“O”形球阀形球阀形球阀形球阀“O O”形球阀形球阀本讲稿第二十七页，共六十三页“V”“V”“V”“V”形球阀：形球阀：形球阀：形球阀：v阀芯也为一球体v但球体上开孔为V V形口，随着球体的旋转，流通截面积不断发生变化，但流通截面的形状始终保持为三角形。v

22、该阀结构简单，维修方便，关闭性能好，流通能力大，可调比大v流量特性近似为等百分比特性，适用于纤维、纸浆及含颗粒的介质。常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点常用调节阀结构示意图及特点“V”“V”“V”“V”形球阀形球阀形球阀形球阀“V”“V”形球阀形球阀本讲稿第二十八页，共六十三页4、4、4执行器的选型执行器的选型 总体要求：根据工艺条件选择合适的结构与类型。根据工艺对象特性选择合适的流量特性。根据工艺参数选择阀门的口径。根据阀杆受不平衡力的大小选择足够推力的执行机构。根据工艺过程要求选择合适的辅助装置。1、结构形式的选择可以根据实际使用要求，综合考虑确

23、定选择执行机构时，还必须考虑执行机构的输出力（力矩）应大于它所受到的负荷力（力矩）负荷力（力矩）包括流体对阀芯产生的作用力（不平衡力）或作用力矩（不平衡力矩）阀杆的摩擦力、重量以及压缩弹簧的预紧力 对于气动薄膜执行机构:工作压差小于最大允许压差但当所用调节阀的口径较大或压差较高时，执行机构要求有更大的输出力，此时可考虑用活活塞塞式式执执行行机机构构，也可选用薄薄膜膜执执行行机机构构再配上阀阀门门定位器定位器。(1)(1)(1)(1)执行机构的选择执行机构的选择执行机构的选择执行机构的选择 本讲稿第二十九页，共六十三页主要依据是：（1）流体性质 如流体种类、粘度、腐蚀性、是否含悬浮颗粒（2）工艺

24、条件 如温度、压力、流量、压差、泄漏量（3）过程控制要求 控制系统精度、可调比、噪音 根据以上各点进行综合考虑，并参照各种调节机构的特点及其适用场合，同时兼顾经济性，来选择满足工艺要求的调节机构。(2)(2)(2)(2)调节机构的选择调节机构的选择调节机构的选择调节机构的选择 本讲稿第三十页，共六十三页2、气开、气关的选择气开式调节阀:有信号压力输入时阀打开 无信号压力时阀全关气关式调节阀:有信号压力时阀关闭 无信号压力时阀全开气开气关的选择考虑原则是：信号压力中断时，应保证设备和操作人员的发全，如阀门处于打开位置时危害性小，则应选用气关式；反之，则用气开式。形成：执行机构调节机构组合正作用正

25、作用气关正作用反作用气开反作用正作用气开反作用反作用气关本讲稿第三十一页，共六十三页组合方式组合方式执行机构有正反作用执行机构有正反作用阀体部件有正装和反装阀体部件有正装和反装气动调节阀有气开式和气关式气动调节阀有气开式和气关式气关气关气开气开气开气开气关气关本讲稿第三十二页，共六十三页3、流量特性的选择 调节阀流量特性：介质流过调节阀的相对流量与相对位移（即阀的相 对开度）之间的关系 调调节节阀阀前前后后压压差差的的变变化化，会会引引起起流流量量变变化化。流流量量特特性性分分为为理理想想流流量量特特性性和和实实际际流量特性流量特性（1 1 1 1）调节阀的流量特性的概念）调节阀的流量特性的概

26、念）调节阀的流量特性的概念）调节阀的流量特性的概念 最大流量最大流量最大流量最大流量最大位移最大位移最大位移最大位移实际位移实际位移实际位移实际位移实际流量实际流量实际流量实际流量本讲稿第三十三页，共六十三页调节阀的固有特性，由阀芯的形状所决定调节阀的固有特性，由阀芯的形状所决定。1-1-快开特性快开特性2-2-直线特性直线特性3-3-抛物线特性抛物线特性4-4-等百分比（对数）特性等百分比（对数）特性（2 2 2 2）理想流量特性理想流量特性理想流量特性理想流量特性 (P (P (P (P 一定一定一定一定)本讲稿第三十四页，共六十三页特点：特点：a.a.放大系数是常数放大系数是常数 调节阀

27、的相对流量与相对位移成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化调节阀的相对流量与相对位移成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是常数是常数 b.Q b.Q 流量相对变化值流量相对变化值 A A A A、直线流量特性、直线流量特性、直线流量特性、直线流量特性 本讲稿第三十五页，共六十三页l/Lqv/qvmax10%50%80%本讲稿第三十六页，共六十三页特点：特点：a.Q a.Q 放大系数放大系数单位相对位移变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系单位相对位移变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系b.b.流量相对变化值是常数流量相对变化值是常数 B B B B、等百分比

28、流量特性（对数流量特性）、等百分比流量特性（对数流量特性）、等百分比流量特性（对数流量特性）、等百分比流量特性（对数流量特性）本讲稿第三十七页，共六十三页l/Lqv/qvmax10%50%80%本讲稿第三十八页，共六十三页单位相对位移的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方值的平方根单位相对位移的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方值的平方根成正比关系成正比关系 C C C C、抛物线流量特性、抛物线流量特性、抛物线流量特性、抛物线流量特性 为了弥补直线特性在小开度时调节性能差的缺点，在抛为了弥补直线特性在小开度时调节性能差的缺点，在抛物线特性基础上派生出一种修正抛物线特

29、性，它在相对物线特性基础上派生出一种修正抛物线特性，它在相对位移位移30%30%及相对流量变及相对流量变20%20%这段区间内为抛物线关系，这段区间内为抛物线关系，而在此以上的范围是线性关系。而在此以上的范围是线性关系。本讲稿第三十九页，共六十三页l/Lqv/qvmax本讲稿第四十页，共六十三页在开度较小时就有较大的流量，随着开度的增大，流量很快就达到最大；在开度较小时就有较大的流量，随着开度的增大，流量很快就达到最大；此后再增加开度，流量变化很小此后再增加开度，流量变化很小 有效位移一般为阀座直径的有效位移一般为阀座直径的1/41/4 适用于迅速启闭的位式控制或程序控制适用于迅速启闭的位式控

30、制或程序控制系统系统 DDDD、快开流量特性快开流量特性快开流量特性快开流量特性 上述上述4 4种流量特性中：直线和等百分种流量特性中：直线和等百分比最常用。比最常用。本讲稿第四十一页，共六十三页l/Lqv/qvmax本讲稿第四十二页，共六十三页A A、串联管道时、串联管道时*流量特性发生畸变流量特性发生畸变 直线特性直线特性快开特性快开特性 等百分比特性等百分比特性直线特性直线特性 *可调比减小可调比减小 （3 3 3 3）工作流量特性）工作流量特性）工作流量特性）工作流量特性(P (P (P (P 变化变化变化变化)本讲稿第四十三页，共六十三页B B、并联管道时的工作流量特性、并联管道时的

31、工作流量特性 通常一般通常一般X X 值不能低于值不能低于0.80.8，即旁路流量只能为总流量的百分数之十几。即旁路流量只能为总流量的百分数之十几。可调比将大大下降可调比将大大下降本讲稿第四十四页，共六十三页可调比可调比R R反映调节阀的调节能力的大小反映调节阀的调节能力的大小 定义定义:调节阀所能调节的最大流量和最小流量之比调节阀所能调节的最大流量和最小流量之比 调调节节阀阀前前后后压压差差的的变变化化，会会引引起起可可调调比比变变化化，将将可可调调比比分分为为理理想想可可调调比比和和实实际可调比。际可调比。（4 4 4 4）调节阀的可调比调节阀的可调比调节阀的可调比调节阀的可调比 本讲稿第

32、四十五页，共六十三页理想可调比由结构设计决定，通常理想可调比由结构设计决定，通常 A A A A、理想可调比、理想可调比、理想可调比、理想可调比R(P R(P R(P R(P 一定一定一定一定)本讲稿第四十六页，共六十三页串联管道时的可调比 设 B B B B、实际可调比、实际可调比、实际可调比、实际可调比 Rr(P Rr(P Rr(P Rr(P 变化变化变化变化)本讲稿第四十七页，共六十三页B、并联管道时的可调比 R 1 设 本讲稿第四十八页，共六十三页（4）理想流量特性的选择 实际上是指如何选择直线特性和等百分比特性实际上是指如何选择直线特性和等百分比特性 经验准则经验准则:适适当当地地选

33、选择择调调节节阀阀的的特特性性，以以阀阀的的放放大大系系数数的的变变化化来来补补偿偿控控制制对对象象放放大大系系数的变化，使控制系统总的放大系数保持不变或近似不变数的变化，使控制系统总的放大系数保持不变或近似不变（1 1）考虑系统的控制品质）考虑系统的控制品质本讲稿第四十九页，共六十三页调调节节阀阀在在串串联联管管道道时时的的工工作作流流量量特特性性与与S S值值的的大大小小有有关关，即即与与工工艺艺配配管管情情况况有有关关。因因此此，在在选择其特性时，还必须考虑工艺配管情况。选择其特性时，还必须考虑工艺配管情况。（2 2）考虑工艺管道情况）考虑工艺管道情况1.1.根据系统的特点选择所需要的工

34、作流量特性根据系统的特点选择所需要的工作流量特性2.2.考虑工艺配管情况确定相应的理想流量特性考虑工艺配管情况确定相应的理想流量特性P182 P182 表表5-55-5具体做法具体做法:本讲稿第五十页，共六十三页气动调节阀选型规定(CD50A11-84)固有流量 特性直线对数正常流量下的P/没有流量负载时的P0.75 1.液位定值控制系统2.主要干扰为给定值的流量、温度控制系统1.流量、压力、温度定值控制系统2.主要干扰为给定值的压力控制系统同上0.75各种控制系统本讲稿第五十一页，共六十三页直直线线特特性性调调节节阀阀在在小小开开度度时时流流量量相相对对变变化化值值大大，控控制制过过于于灵灵

35、敏敏，易易引引起起振振荡荡，且且阀阀芯芯、阀阀座座也也易易受受到到破破坏坏，因因此此在在S S值值小小、负负荷荷变变化化大大的的场场合合，不不宜宜采采用用。等等百百分分比比特特性性调调节节阀阀的的放放大大系系数数随随调调节节阀阀行行程程增增加加而而增增大大，流流量量相相对对变变化化值值是是恒恒定定不不变变的的，因因此此它它对对负负荷荷变变化化有有较强的适应性。较强的适应性。（3 3）考虑负荷变化情况）考虑负荷变化情况结论：结论：结论：结论：常用的调节阀流量特性为常用的调节阀流量特性为常用的调节阀流量特性为常用的调节阀流量特性为“线性线性线性线性”和和和和“等百分比等百分比等百分比等百分比”在在

36、在在设设设设计计计计过过过过程程程程中中中中，当当当当流流流流量量量量特特特特性性性性难难难难以以以以确确确确定定定定时时时时，优优优优先先先先选选选选用用用用“等等等等百百百百分分分分比比比比”特特特特性性性性，它它它它的适应性更强。的适应性更强。的适应性更强。的适应性更强。本讲稿第五十二页，共六十三页4 4、调节阀结构材料的选择、调节阀结构材料的选择 选材一般根据工艺介质的腐蚀性及温度、压力、气蚀、冲刷等几个方面选材一般根据工艺介质的腐蚀性及温度、压力、气蚀、冲刷等几个方面而定，同时还考虑其经济的合理性。而定，同时还考虑其经济的合理性。（1 1）阀体材料）阀体材料阀体材料：阀体材料：HT2

37、0-40HT20-40、ZG25BZG25B、ZG1CR18NI9TIZG1CR18NI9TI、RT20-40RT20-40、ZG25ZG25。阀芯、阀杆、阀座材料：阀芯、阀杆、阀座材料：1CR18NI9TI1CR18NI9TI、YG6XYG6X、YG8YG8可淬硬钢铬。可淬硬钢铬。垫片材料：垫片材料：2CR132CR13、1CR18NI91CR18NI9夹石棉板、浸蜡石棉胶板、夹石棉板、浸蜡石棉胶板、8#-10#8#-10#钢。钢。填料：填料：V V形聚四氟乙烯、石棉、高硅氧纤维。形聚四氟乙烯、石棉、高硅氧纤维。（2 2）阀内件材料）阀内件材料奥氏体不锈钢、哈氏合金、蒙乃尔合金、钛与钛合金、

38、钽。奥氏体不锈钢、哈氏合金、蒙乃尔合金、钛与钛合金、钽。标准号：标准号：中国中国JBJB，美国，美国ANSI,ISANSI,IS，德国，德国DIN,DIN,前苏联前苏联TOCTTOCT，法国，法国NFNF，英国，英国RS,RS,瑞典瑞典SISSIS （3 3）填料选择）填料选择作用：防止因阀杆移动而阀内介质向外泄漏。最常用的是聚四氟乙烯。作用：防止因阀杆移动而阀内介质向外泄漏。最常用的是聚四氟乙烯。本讲稿第五十三页，共六十三页首先必须要合理确定调节阀流量和压差的数据。首先必须要合理确定调节阀流量和压差的数据。通常把代入计算公式中的流量和压差分别称为计算流量和计算压差。通常把代入计算公式中的流量

39、和压差分别称为计算流量和计算压差。而在根据计算所得到的流量系数选择调节阀口径之后，还应对所选调节阀开度和可调节比进行验算，以保证所选调节阀的口径能满足控制要求。依据流量系数依据流量系数5 5 5 5、调节阀的口径选择、调节阀的口径选择、调节阀的口径选择、调节阀的口径选择 说穿了，说穿了，就是根就是根据工艺据工艺参数计参数计算出算出K K，然后根然后根据据K K来选来选取一个取一个K Kv v值差不值差不多的调多的调节阀。节阀。本讲稿第五十四页，共六十三页孔板流量计的公式？调节阀的流量方程依据的原理：伯努利方程（能量守恒）本讲稿第五十五页，共六十三页流量系数是反映调节阀口径大小的一个重要参数流量

40、系数是反映调节阀口径大小的一个重要参数 流量系数KV的定义:在调节阀前后压差为100KPa，流体密度为1g/cm3（即540的水）的条件下，调节阀全开时，每小时通过阀门的流体量（m3）（1 1 1 1）调节阀的流量系数调节阀的流量系数调节阀的流量系数调节阀的流量系数 把上述参数代入流量方程，即可算出实际工况的流经阀门的流量把上述参数代入流量方程，即可算出实际工况的流经阀门的流量 事实上，这里提出流量系数的概念，用意不在流量的计算上，真正目的是事实上，这里提出流量系数的概念，用意不在流量的计算上，真正目的是根据工艺要求如何来选择一台合适的调节阀。根据工艺要求如何来选择一台合适的调节阀。本讲稿第五

41、十六页，共六十三页根据工艺要求，即流量Q、前后差压P、介质密度，可以用下式来计算调节阀的流量系数，并以此来作为阀门口径选择的依据之一：注意：上式中各参数的单位 上式只适用于一般的流体（如水或者类似流体）流体的种类和性质将影响KV的大小，因此对不同的流体必须 考虑其对流量系数的影响 流体的流动状态也将影响Kv的大小流量系数的计算流量系数的计算流量系数的计算流量系数的计算 本讲稿第五十七页，共六十三页 最最大大计计算算流流量量是是指指通通过过调调节节阀阀的的最最大大流流量量，其其值值应应根根据据工工艺艺设设备备的的生生产产能能力力、对对象象负负荷荷的的变变化化、操操作作条条件件变变化化以以及及系系

42、统统的的控控制制质质量量等等因因素素综综合合考考虑，合理确定。虑，合理确定。避免两种倾向：过多考虑余量避免两种倾向：过多考虑余量 只考虑眼前生产只考虑眼前生产 选择调节阀口径的步骤选择调节阀口径的步骤（1 1 1 1）确定计算流量）确定计算流量）确定计算流量）确定计算流量计算压差是指最大流量时调节阀上的压差，即调节阀全开时的压差计算压差是指最大流量时调节阀上的压差，即调节阀全开时的压差（2 2 2 2）确定计算压差）确定计算压差）确定计算压差）确定计算压差确定计算压差时必须兼顾调节性能和动力消耗两方面，即应合理选确定计算压差时必须兼顾调节性能和动力消耗两方面，即应合理选定定S S值。值。本讲稿

43、第五十八页，共六十三页2)2)在最大流量的条件下，分别计算系统内调节阀之外的各项局部阻力在最大流量的条件下，分别计算系统内调节阀之外的各项局部阻力所引起的压力损失，再求出它们的总和所引起的压力损失，再求出它们的总和PPF F 。3)3)选取选取S S值值 S S值一般希望不小于值一般希望不小于0.30.3，常选，常选 4)4)求取调节阀计算压差求取调节阀计算压差PPV V 计算压差确定步骤如下：计算压差确定步骤如下：1)1)选择调节阀前后最近的压力基本稳定的两个设选择调节阀前后最近的压力基本稳定的两个设备作为系统的计算范围。备作为系统的计算范围。本讲稿第五十九页，共六十三页根根据据已已求求得得

44、的的KmaxKmax，在在所所选选用用的的产产品品 型型式式的的标标准准系系列列中中，选选取取大大于于KmaxKmax并与其最接近的那一挡并与其最接近的那一挡KvKv 值值 （P.169,P.169,表表6-3)6-3)根根据据已已决决定定的的计计算算流流量量和和计计算算压压差差，求求得得最最大大流流量量时时的的流流量量系系数数KmaxKmax （3 3 3 3）计算流量系数）计算流量系数）计算流量系数）计算流量系数K K K Kmaxmaxmaxmax（4 4 4 4）选取流量系数）选取流量系数）选取流量系数）选取流量系数K K K KV V V V本讲稿第六十页，共六十三页最大计算流量时的

45、开度不大于最大计算流量时的开度不大于90%90%最小计算流量时的开度不小于最小计算流量时的开度不小于10%10%直线特性调节阀直线特性调节阀 等百分比特性的调节阀等百分比特性的调节阀（5 5 5 5）验算调节阀开度）验算调节阀开度）验算调节阀开度）验算调节阀开度本讲稿第六十一页，共六十三页（6 6 6 6）验算调节阀实际可调比）验算调节阀实际可调比）验算调节阀实际可调比）验算调节阀实际可调比须满足根据值决定调节阀的公称直径根据值决定调节阀的公称直径DgDg和阀座直径和阀座直径dgdg（7 7 7 7）确定调节阀口径）确定调节阀口径）确定调节阀口径）确定调节阀口径（P.169P.169表表6-3)6-3)本讲稿第六十二页，共六十三页一般液体C=10qv(/P)1/2qv单位=m3/h单位=g/cm3P单位=kPaC=qv(/P)1/2qv单位=m3/h单位=g/cm3P单位=100kPa高粘度液体C=10qv(/P)1/2闪蒸及空化液体P PTC=10qv(/PT)1/2PT=FL2(P1-FFPv)PT单位=kPaPv单位=kPa本讲稿第六十三页，共六十三页