1、1 自動控制理論自動控制理論 2 FTFIC 回流 LCLT 外輸泵 外輸 + 流量給定值 + - FVFICFT LT + LCLV液位 泵的排量 液位 給定值 + - 3 4 5 氣動調節閥的結構圖氣動調節閥的結構圖 從功能結構上看，執行器由執行機構從功能結構上看，執行器由執行機構 和調節機構兩部分組成，見下圖。執和調節機構兩部分組成，見下圖。執 行機構按調節器送來的操作信號產生行機構按調節器送來的操作信號產生 相應的直線行程或轉角行程；調節機相應的直線行程或轉角行程；調節機 構依靠這個行程來改變管道的阻力，構依靠這個行程來改變管道的阻力， 實現對流量的調節。下面分別講述執實現對流量的調節

2、。下面分別講述執 行機構和調節機構。行機構和調節機構。 6 1 1、氣動薄膜執行機構、氣動薄膜執行機構 氣功薄膜執行機構分正作用和反作用兩種形式，氣功薄膜執行機構分正作用和反作用兩種形式，在下圖中在下圖中 ，操作信號從上端引入，操作信號從上端引入，當信號壓力增大時，推桿向下移動，當信號壓力增大時，推桿向下移動， 這種結構的執行機構稱為正作用。如果將操作信號從下端孔引這種結構的執行機構稱為正作用。如果將操作信號從下端孔引 入，則壓力增大時，推桿向上移動，這種結構稱為反作用。入，則壓力增大時，推桿向上移動，這種結構稱為反作用。 較較 大口徑的調節閥都采用正作用式執行機構。信號壓力通過波紋大口徑的調

3、節閥都采用正作用式執行機構。信號壓力通過波紋 膜片的上方膜片的上方( (正作用式正作用式) )或下方或下方( (反作用式反作用式) )進入氣室，在波紋膜進入氣室，在波紋膜 片上產生一個作用力，使推桿移動并壓縮或拉伸彈簧，當彈簧片上產生一個作用力，使推桿移動并壓縮或拉伸彈簧，當彈簧 的反作用力與膜片上的作用力相平衡時，推桿就穩定在一個新的反作用力與膜片上的作用力相平衡時，推桿就穩定在一個新 的位置。信號壓力越大，作用在波紋膜片的作用力越大，彈簧的位置。信號壓力越大，作用在波紋膜片的作用力越大，彈簧 的反作用力也越大，即推桿的位移越大。氣動薄膜的反作用力也越大，即推桿的位移越大。氣動薄膜( (有彈

4、簧有彈簧) )執執 行機構的行程規格有行機構的行程規格有1010、1616、2525、4040、6060、100mm100mm等。薄膜的有等。薄膜的有 效面積有效面積有200200、280280、400400、630630、10001000、l 600cm2l 600cm2六種規格有六種規格有 效面積越大執行機構的推力和位移也越大、可按實際需要進效面積越大執行機構的推力和位移也越大、可按實際需要進 行選擇。行選擇。 7 正作用式氣動薄膜正作用式氣動薄膜(有彈簧有彈簧)執行機構執行機構 1上膜蓋；2波紋膜片；3下膜蓋；4推桿；5支架；6壓縮彈簧 7彈簧座；8調節件；9閥桿連接螺母；10行程標尺

5、8 直線行程直線行程 氣動薄膜執行機構 電氣轉換器 閥門定位器 調節機構 儀表氣源 9 角行程角行程 自動/手動 手動調壓旋鈕 閥位指示 電器轉換器 閥門定位器 氣動薄膜執行機構 10 電電/氣轉換器氣轉換器 11 閥門定位器閥門定位器 閥門定位器接收閥門定位器接收DCS輸出的輸出的4-20 mA電信號或電電信號或電/氣轉換器輸出的氣信號，產生氣轉換器輸出的氣信號，產生 一個輸出氣信號，控制氣動執行器，氣動執行器動作后又將閥桿的位移情況反饋到一個輸出氣信號，控制氣動執行器，氣動執行器動作后又將閥桿的位移情況反饋到 閥門定位器信號輸入端，從而使定位器和執行器組成一個閉環回路，其主要作用是閥門定位

6、器信號輸入端，從而使定位器和執行器組成一個閉環回路，其主要作用是 ：消除執行器薄膜和彈簧的不穩定性及可動部分摩擦的影響，提高調節閥的精度和：消除執行器薄膜和彈簧的不穩定性及可動部分摩擦的影響，提高調節閥的精度和 可靠性，實現準確定位；增大執行器的輸出功率，減少系統傳遞滯后，加快閥桿移可靠性，實現準確定位；增大執行器的輸出功率，減少系統傳遞滯后，加快閥桿移 動；改變調節閥的流量特性。動；改變調節閥的流量特性。 閥門定位器 閥門開度指示 閥門反饋連桿 12 帶閥門定位器的好處 13 閥門定位器閥門定位器 14 活塞執行機構如下圖所示。當通入活塞上、下氣室的壓力活塞執行機構如下圖所示。當通入活塞上、

7、下氣室的壓力P1P1、P2P2不相等時，活塞就不相等時，活塞就 會在壓差作用下移動，帶動推桿產生行程。這種執行機構的行程壓力關系是兩位式的會在壓差作用下移動，帶動推桿產生行程。這種執行機構的行程壓力關系是兩位式的 。要得到線性關系須配裝相應的閥門定位器。要得到線性關系須配裝相應的閥門定位器。 與薄膜執行機構相比較，活塞執行機構的額定行程長與薄膜執行機構相比較，活塞執行機構的額定行程長( (可達可達400mM)400mM)，輸出力大。適合，輸出力大。適合 與大口徑、高壓差調節機構配用。與大口徑、高壓差調節機構配用。 氣動活塞執行機構圖氣動活塞執行機構圖 15 氣動活塞執行機構 調節機構 過濾器

8、I/P轉換器 閥門定位器 16 17 調節機構調節機構 我們使用的調節機構如節下圖。通過法蘭將它安裝在工藝管道上我們使用的調節機構如節下圖。通過法蘭將它安裝在工藝管道上 ，流體從左邊進入，經過流道及閥芯閥座間隙，從右邊流出。閥，流體從左邊進入，經過流道及閥芯閥座間隙，從右邊流出。閥 芯通過閥桿與執行機構的推桿相連芯通過閥桿與執行機構的推桿相連,推桿上下移動時閥芯也上下移推桿上下移動時閥芯也上下移 動，改變間隙的流通阻力，從而調節流體流量。動，改變間隙的流通阻力，從而調節流體流量。 18 氣動調節閥選型原則氣動調節閥選型原則 19 調節機構調節機構 閥芯形式閥芯形式 閥芯是調節閥最關健的部件。為

9、了適應不同的要求，得到不同的閥特性閥芯是調節閥最關健的部件。為了適應不同的要求，得到不同的閥特性 ，閥芯的形式多種多樣，但一般分直線行程和角行程閥芯兩大類。，閥芯的形式多種多樣，但一般分直線行程和角行程閥芯兩大類。 1直行程閥芯直行程閥芯 (1)平板型閥芯平板型閥芯 見圖見圖(a)，其結構簡單，加工方便，具有快開特性，可作，其結構簡單，加工方便，具有快開特性，可作 兩位調節用。兩位調節用。 (2)柱塞型閥芯柱塞型閥芯 可分上、下雙導向和單上導向兩種。圖可分上、下雙導向和單上導向兩種。圖(b)左邊兩種用于左邊兩種用于 雙導向，特點是上、下可倒裝，倒裝后可使閥變正裝為反裝。圖雙導向，特點是上、下可

10、倒裝，倒裝后可使閥變正裝為反裝。圖(b)右邊右邊 兩種為單上導向，它們用于角形閥、高壓閥和小口徑直通單座閥。對小兩種為單上導向，它們用于角形閥、高壓閥和小口徑直通單座閥。對小 流量調節閥，可采用球型、針形閥芯，見圖流量調節閥，可采用球型、針形閥芯，見圖(c)，或圓柱開槽型閥芯，見，或圓柱開槽型閥芯，見 圖圖(d)。柱塞型閥芯的閥特性，常見的有直線特性和對數特性兩種。柱塞型閥芯的閥特性，常見的有直線特性和對數特性兩種。 20 相對流量 相對開度 閥前后壓差一定時的流量特性稱為理想流量特性或稱固有流量特性。閥在調節 系統使用時的流量特性，稱為閥的工作特性或安裝特性。銘牌上閥的特性是理 想流量特性。

11、調節閥的理想流量特性有快開、線性、拋物線和對數四種，見下 圖。但拋物線流量特性與對數流量特性較為接近前者可用后者來代替，而快 開特性又主要用于位式控制和順序控制，因而所謂調節閥流量特性的選擇一 般為線性特性與等百分比特性(對數特性)的選擇. 21 電動執行機構接收調節器來的電動執行機構接收調節器來的4 420mA20mA電流信號，通過電流信號，通過 電動機的正、反轉產生推桿的直行程或角行程。因為輸入電動機的正、反轉產生推桿的直行程或角行程。因為輸入 電流信號功率小，不可能驅動電機轉動，所以要配備功率電流信號功率小，不可能驅動電機轉動，所以要配備功率 放大器，構成一個以行程為被調參數的自動調節系

12、統。這放大器，構成一個以行程為被調參數的自動調節系統。這 種執行機構實際是一個整套系統，包括信號比較、功率放種執行機構實際是一個整套系統，包括信號比較、功率放 大、單相低速同步電動機、減速傳動機構和位置反饋電路大、單相低速同步電動機、減速傳動機構和位置反饋電路 等幾部分組成。前兩部分集中在一塊儀表中，稱為伺服放等幾部分組成。前兩部分集中在一塊儀表中，稱為伺服放 大器，后三部分集中在一起，一般被簡稱為執行機構，安大器，后三部分集中在一起，一般被簡稱為執行機構，安 裝在現場。裝在現場。 22 1)1)、伺服放大器、伺服放大器 伺服放大器采用伺服放大器采用380v380v交流電源，將調節器送來的和位

13、交流電源，將調節器送來的和位 置反饋電路送來的兩個置反饋電路送來的兩個4 420mA20mA信號相比較，將偏差放大后信號相比較，將偏差放大后 觸發正或反轉可控硅電路，輸出足夠功率的電流以驅動電觸發正或反轉可控硅電路，輸出足夠功率的電流以驅動電 機轉動。機轉動。 2)2)、執行機構、執行機構 執行機構中的低速同步電動機按照伺服放大器輸出的執行機構中的低速同步電動機按照伺服放大器輸出的 驅動電流發生相應的正反轉。傳動機構把電機轉子的轉動驅動電流發生相應的正反轉。傳動機構把電機轉子的轉動 轉換成推桿的角行程，同時減速以增大力矩。傳動機構還轉換成推桿的角行程，同時減速以增大力矩。傳動機構還 帶有制動輪

14、和制動盤，以便在斷電或無驅動電流時保持原帶有制動輪和制動盤，以便在斷電或無驅動電流時保持原 行程。位置反饋電路利用差動變壓器把推桿的實際行程轉行程。位置反饋電路利用差動變壓器把推桿的實際行程轉 化成化成4 420mA20mA電流，送入到伺服放大器中作比較用，以保證電流，送入到伺服放大器中作比較用，以保證 調節器送來的電流信號成要求的關系。這種關系由位置反調節器送來的電流信號成要求的關系。這種關系由位置反 饋電路的性質決定，一般是線性關系。饋電路的性質決定，一般是線性關系。 23 執行器可進行手動操作和電動操作，且有閥位顯示。手執行器可進行手動操作和電動操作，且有閥位顯示。手 動操作過程：壓下手

15、動動操作過程：壓下手動/ /自動手柄，使其處于手動位置，旋自動手柄，使其處于手動位置，旋 轉手輪掛上離合器，此時松開手柄，手柄將回到初始的位轉手輪掛上離合器，此時松開手柄，手柄將回到初始的位 置，手輪將保持嚙合狀態，旋轉手輪，開啟或關閉閥門，置，手輪將保持嚙合狀態，旋轉手輪，開啟或關閉閥門， 到執行器由電動操作時，手輪將自動脫離，回到電機驅動到執行器由電動操作時，手輪將自動脫離，回到電機驅動 狀態。狀態。 完成了執行器的設定后，可以進行電動操作，紅色選完成了執行器的設定后，可以進行電動操作，紅色選 擇器可選擇現場、遠程和停止狀態，當紅色選擇器定位在擇器可選擇現場、遠程和停止狀態，當紅色選擇器定

16、位在 現場控制時，相鄰的黑色旋鈕可選擇開啟或關閉閥門；旋現場控制時，相鄰的黑色旋鈕可選擇開啟或關閉閥門；旋 轉紅色旋鈕至遠程控制位置時，遠程只能控制開或關；紅轉紅色旋鈕至遠程控制位置時，遠程只能控制開或關；紅 色選擇器鎖定在停止狀態色選擇器鎖定在停止狀態, ,可防止現場或遠程的電動操作。可防止現場或遠程的電動操作。 24 ROTROK電動執行器 電動執行器手輪機構 電動執行器閥位指示桿 電動執行器開關旋鈕 控制選擇旋鈕 25 應急關斷閥（應急關斷閥（ESD） 減壓閥 電磁閥 手輪 26 放空閥放空閥(BDV) 電磁閥 減壓閥 27 開關閥開關閥(KV) 關閥電磁閥 開閥電磁閥 氣動控制閥 28

17、 開關閥開關閥(KV) 開閥指示開閥指示 磁開關磁開關 關閥指示關閥指示 磁開關磁開關 29 自力式壓力調節閥自力式壓力調節閥 采用壓力平衡機構，使 調節閥反應靈敏、控制 精確。壓力設定值在運 行期間可連續設定。 30 壓力安全閥（壓力安全閥（PSV） 31 32 Bye Bye 33 34 角行程角行程 自動/手動 手動調壓旋鈕 閥位指示 電器轉換器 閥門定位器 氣動薄膜執行機構 35 氣動活塞執行機構 調節機構 過濾器 I/P轉換器 閥門定位器 36 1)1)、伺服放大器、伺服放大器 伺服放大器采用伺服放大器采用380v380v交流電源，將調節器送來的和位交流電源，將調節器送來的和位 置反饋電路送來的兩個置反饋電路送來的兩個4 420mA20mA信號相比較，將偏差放大后信號相比較，將偏差放大后 觸發正或反轉可控硅電路，輸出足夠功率的電流以驅動電觸發正或反轉可控硅電路，輸出足夠功率的電流以驅動電 機轉動。機轉動。 2)2)、執行機構、執行機構 執行機構中的低速同步電動機按照伺服放大器輸出的執行機構中的低速同步電動機按照伺服放大器輸出的 驅動電流發生相應的正反轉。傳動機構把電機轉子的轉動驅動電流發生相應的正反轉。傳動機構把電機轉子的轉動 轉換成推桿的角行程，同時減速以增大力矩。傳動機構還轉換成推桿的角行程，同時減速以增大力矩。傳動機構還 帶有制動輪和制動盤，以便