执行器的种类.pptx

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1、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第1页/共52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 PLQ 按能源分：电动执行器 IiLQ 液动执行器直行程角行程第2页/共52页比较项目比较项目气动执行器气动执行器电动执行器电动执行器液动执行器液动执行器结构结构体积体积推力推力配管配线配管配线动作滞后动作滞后频率响应频率响应维护检修维护检修使用场合使用场合温度影响温度影响成本成本简单简单中中中中

2、较复杂较复杂大大狭狭简单简单防火防爆防火防爆较小较小低低复杂复杂小小小小简单简单小小宽宽复杂复杂隔爆型才防火防爆隔爆型才防火防爆较大较大高高简单简单大大大大复杂复杂小小狭狭简单简单要注意火花要注意火花较大较大高高三种执行器的特点比较第3页/共52页电动执行器气动执行器4.2 执行机构第4页/共52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 P L Q 调节机构一、气动执行器第5页/共52

3、页第6页/共52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第7页/共52页阀芯的正装与反装形成气开、气关正装反装第8页/共52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入第9页/共52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QQQQQ第10页/共52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

4、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第11页/共52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第12页/共52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.伺服放大器第13页/共52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

5、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。第14页/共52页一、控制阀的结构特点直通4.3 调节机构角形第15页/共52页三通控制阀：合流；分流分流 合流第16页/共52页碟阀第17页/共52页角行程式阀芯凸轮挠曲阀蝶阀球阀第18页/共52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QQP1P2流量方程：实用流量方程：第19页/共52页vC称为流量系数，在控制阀中又称为为阀的流通能力。v流通能力C被定义为：当控制阀全开时，阀前后压差P为0.1Mpa、流体重度为1g/

6、cm3时，每小时通过控制阀流体的流量数。v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、控制阀的流量系数第20页/共52页三、控制阀的可调比 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。第21页/共52页(1)串联管道时的可调比Pmax为控制阀全关时阀前后的压差（近似等于系统的总压差）；Pmin为控制阀全开时阀前后的压差；S为控制阀全开时

7、阀前后压差与系统总压差之比(2)并联管道时的可调比 第22页/共52页四、控制阀的流量特性式中：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1.理想流量特性快开直线抛物线第23页/共52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第24页/共52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0.8第25页/共52页4.4 阀门定位器 提高阀杆位

8、置的线性度，克服阀杆的摩擦力，消除被提高阀杆位置的线性度，克服阀杆的摩擦力，消除被控介控介质压力变化与高压差对阀位的影响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增加执行机构的动作速度，改善控制系统的动态特性；可用可用2020100kPa100kPa的标准信号压力去操作的标准信号压力去操作4040200kPa200kPa的非的非标准标准号压力的气动执行机构；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；可实现反作用动作；可修正控制阀的流量特性；可修正控制阀的流量特性；可

9、使活塞执行机构和长行程执行机构的两位式动作变为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比例式动作；式动作；采用电采用电/气阀门定位器后，可用气阀门定位器后，可用4 420mADC20mADC电流信号去操电流信号去操作气作气动执行机构，一台电动执行机构，一台电/气阀门定位器具有电气阀门定位器具有电/气转换器和气动气转换器和气动阀阀门定位器的双重作用。门定位器的双重作用。用途：第26页/共52页一、气动阀门定位器一、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-

10、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 第27页/共52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第28页/共52页二、电二、电/气阀门定位器气阀门定位器 电/气阀门定位器将来自控制器或其它单元的420mADC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

11、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 反馈机体第29页/共52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

12、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。第30页/共52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第31页/共52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QQ第32页/共52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第33页/共52页3、控制阀的结构种类的选择直通双座阀蝶阀第34页/共52页三通：合流 分流3、控制阀的结构种类的选择第35页/共52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

13、选用气动执行机构。第36页/共52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。第37页/共52页二、二、控制阀的流量特性选择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

14、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 第38页/共52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：v计算流量的确定v计算压差的确定v流通能力的计算 v流通能力C 值的选用v控制阀开度验算v控制阀实际可调比的验算v控制阀口径的确定控制阀口径的大小决定于流通能力C第39页/共52页4.6 气动薄膜控制阀性能测试名称名称控制阀种类控制阀种类单座、双座单座、双座角型阀角型阀三通阀三通阀高压阀

15、高压阀低温阀低温阀隔膜阀隔膜阀不带定不带定位器位器带定带定位器位器不带定不带定位器位器带定带定位器位器不带定不带定位器位器带定带定位器位器不带定不带定位器位器带定带定位器位器不带定不带定位器位器带定带定位器位器非线性偏差非线性偏差%41444161101反行程变差反行程变差%2.512.512.515161灵敏限灵敏限%1.50.31.50.31.50.320.330.3流通能力误差流通能力误差%10（C5为为15）101010（C5为为15）20流量特性误差流量特性误差%10（C5为为15）101010（C5为为15）允许泄漏量允许泄漏量%单座、角型单座、角型0.010.01双座双座0.10

16、.10.10.10.010.01单座、单座、0.010.01双座双座0.10.1无泄漏无泄漏一、气动薄膜控制阀主要性能指标第40页/共52页二、性能测试方法二、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；3百分表第41页/共52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

17、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计量槽第42页/共52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，执行器应安装在靠近地

18、面或楼板的地方，在其上、下方应留有足够的间隙。在其上、下方应留有足够的间隙。选择执行器的安装位置时，应采取其前后选择执行器的安装位置时，应采取其前后有不小于有不小于10D10D（D D为管道直径）的直管段。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、执行器的安装第43页/共52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，执行器应尽量安装在远离高温、振动、有毒、及腐蚀严重的场地。当生

19、产现场有检测仪表时，控制阀应尽量与其靠近，以利于调整。外要注意工艺过程对控制阀位置的要求。为了安全起见，控制阀应加旁通管路，并装有切断阀及旁路阀。以便在控制阀发生故障或维修时，通过旁路使生产过程继续进行。一、执行器的安装第44页/共52页旁路组合的形式较多，现举常用的四种方案如图所示。第45页/共52页(a)是过去习惯采用的方案，旁路可以自动放空，但由于两个切断阀与控制阀在一根管线上，难于拆卸、安装，且所占空间大。(b)这种方案比较好，布置紧凑，占地面积小，便于拆卸。(c)这种形式也比较好，便于拆卸，但占地面积比(b)大一些。(d)这种方案只适用于小口径控制阀，否则执行器安装位置高，拆装不便。

20、一、执行器的安装第46页/共52页二、二、执行器的维护执行器的维护 阀体内壁 阀座 阀芯 膜片和“O”形密封 密封填料 执行器的正常工作与维护检修有很大关系。日常维护工作主要是观察阀的工作状态，使填料密封部分保持良好的润滑状态。定期检修能够及时发现问题并更换零件。维护检修时重点检查的部位是：第47页/共52页 执行器按能源形式分有气动执行器、电动执行器和液动执行器三大类。执行器由执行机构和调节机构两个部分组成，各类执行器调节机构的种类和构造大致相同，主要是执行机构不同。执行机构是执行器的推动装置，它根据控制信号的大小，产生相应的推力，推动调节机构动作。气动执行机构常用的有薄膜执行机构和活塞执行

21、机构。电动执行机构由伺服放大器和执行机构两部分组成。第48页/共52页 调节阀是执行器的调节部分，在执行机构推力的作用下，调节阀通过阀芯行程的改变，也就是改变阀门的开度，直接调节流体的流量。阀门定位器是执行器的一种辅助仪表，它与执行器配套使用。执行器在控制系统中处于重要的地位，使用时主要考虑结构形式的选择、流量特性的选择和口径的选择等问题。气动执行器有始点偏差、终点偏差、非线性偏差、正反行程变差、灵敏限、全行程偏差、流通能力误差、流量特性误差、薄膜气室或汽缸的气密性、调节阀的密封性、阀座关闭时允许的泄漏量等技术性能指标。第49页/共52页1.执行器在过程控制中起什么作用？常用的电动执行器与气动

22、执行器有何特点？2.执行器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？3.简述电动执行器的构成原理，伺服电机的转向和位置与输入信号有什么关系？4.伺服放大器是如何控制电机的正反转？5.确定控制阀的气开、气关作用方式有哪些原则？试举例说明。6.直通单、双座控制阀有何特点，适用于哪些场合？7.什么是控制阀的可调比？串联或并联管道时会使实际可调比若何变化？8.什么是控制阀的流通能力？确定流通能力的目的是什么？9.什么是控制阀的流量特性？什么是控制阀的理想流量特性和工作流量特性？为什么说流量特性的选择是非常重要的？10.为什么要使用阀门定位器？它的作用是什么？第50页/共52页谢谢大家！再见！第51页/共52页感谢您的观看！第52页/共52页