1、第5章 執行器第一節第一節 氣動執行器氣動執行器第二節第二節 電動執行器電動執行器第三節第三節 電電-氣轉換器及電氣轉換器及電-氣閥門定位器氣閥門定位器第5章 執行器 執行器接受來自調節器的調節信號，并將該調節信執行器接受來自調節器的調節信號，并將該調節信號轉換成相應的角位移量或者直線位移量，去操縱調號轉換成相應的角位移量或者直線位移量，去操縱調節機構（調節閥），從而改變被控介質的流量，使被節機構（調節閥），從而改變被控介質的流量，使被調節參數符合工藝要求。調節參數符合工藝要求。 執行器根據其使用的能源形式可分為執行器根據其使用的能源形式可分為氣動氣動、電動電動、液動液動和和自力式自力式四大類

2、。四大類。第5章 執行器比較項目氣動執行器電動執行器液動執行器結構體積推力配管配線動作滯后頻率響應維護檢修使用場合溫度影響成本簡單中中較復雜大狹簡單防火防爆較小低復雜小小簡單小寬復雜隔爆型才防火防爆較大高簡單大大復雜小狹簡單要注意火花較大高三種執行器的三種執行器的特點特點比較比較第5章 執行器電動執行器電動執行器氣動執行器氣動執行器第5章 執行器氣動執行器是由氣動執行器是由執行機構執行機構和和控制機構控制機構(閥閥)兩部分組成。執兩部分組成。執行機構是執行器的推動裝置，它按控制信號壓力的大小行機構是執行器的推動裝置，它按控制信號壓力的大小產生相應的推力，推動控制機構動作，所以它是產生相應的推力

3、，推動控制機構動作，所以它是。控制機構是執行器。控制機構是執行器的控制部分，它直接與被控介質接觸，的控制部分，它直接與被控介質接觸，。所以它是將閥桿的位移轉換為流過閥的流量的裝置。所以它是將閥桿的位移轉換為流過閥的流量的裝置。 輔助裝置：閥門定位器輔助裝置：閥門定位器 和和手輪機構手輪機構閥門定位器閥門定位器是利用反饋原理改善執行器的性能，使執是利用反饋原理改善執行器的性能，使執行器能按控制器的控制信號實現準確的定位。行器能按控制器的控制信號實現準確的定位。 手輪機構手輪機構的作用是當控制系統因停電、停氣、控制器的作用是當控制系統因停電、停氣、控制器無輸出或執行機構失靈時，利用它可以直接操縱控

4、制無輸出或執行機構失靈時，利用它可以直接操縱控制閥，以維持生產的正常進行閥，以維持生產的正常進行第5章 執行器 右圖是一種常用的右圖是一種常用的氣動執行器的示意圖氣動執行器的示意圖。執行器。執行器上部上部與氣壓與氣壓源相接，當氣壓增大源相接，當氣壓增大時，會產生一個氣壓時，會產生一個氣壓增量作用在橡膠膜片增量作用在橡膠膜片上，橡膠膜片發生形上，橡膠膜片發生形變，并產生一個推力變，并產生一個推力推動閥桿產生位移，推動閥桿產生位移，從而改變連接在閥桿從而改變連接在閥桿上的閥芯與閥座之間上的閥芯與閥座之間的流通面積，這樣就的流通面積，這樣就達到了調節流量的目達到了調節流量的目的。的。第5章 執行器正

5、裝反裝第5章 執行器一、氣動執行器的結構與分類一、氣動執行器的結構與分類1、執行機構氣、執行機構氣動執行機構主要分為動執行機構主要分為薄膜式薄膜式和和活塞式活塞式兩種，其中薄膜式執兩種，其中薄膜式執行機構最為常用，它可以用做一般調節閥的推動裝置，行機構最為常用，它可以用做一般調節閥的推動裝置，組成氣動薄膜式執行器，習慣上稱為氣動薄膜調節閥，組成氣動薄膜式執行器，習慣上稱為氣動薄膜調節閥，它的結構簡單、價格便宜、維修方便，應用廣泛。它的結構簡單、價格便宜、維修方便，應用廣泛。 氣動活塞式執行機構的推力較大，主要用于大口徑、氣動活塞式執行機構的推力較大，主要用于大口徑、高壓降調節閥或蝶閥的推動裝置

6、。高壓降調節閥或蝶閥的推動裝置。 除薄膜式和活塞式之外，還有長行程的執行機構。它除薄膜式和活塞式之外，還有長行程的執行機構。它們的行程長、轉矩大，適合于輸出們的行程長、轉矩大，適合于輸出00900的轉角和力的轉角和力矩，如用于蝶閥和風門的推動裝置。矩，如用于蝶閥和風門的推動裝置。第5章 執行器 氣動薄膜式調節閥的執行機構按作用形式來分可分氣動薄膜式調節閥的執行機構按作用形式來分可分為為正作用正作用和和反作用反作用兩種形式。當來自調節器的兩種形式。當來自調節器的信號壓信號壓力增大時，閥桿向下動作的叫正作用執行機構力增大時，閥桿向下動作的叫正作用執行機構；當來；當來自調節器的自調節器的信號壓力增大

7、時，閥桿向上動作的叫反作信號壓力增大時，閥桿向上動作的叫反作用執行機構用執行機構。 通常正作用的執行機構被應用在調節閥的口徑較大的通常正作用的執行機構被應用在調節閥的口徑較大的情況下。正作用執行機構的的信號壓力是通入波紋膜情況下。正作用執行機構的的信號壓力是通入波紋膜片片上方上方的薄膜氣室；的薄膜氣室； 反作用執行機構的信號壓力是通入波紋膜片反作用執行機構的信號壓力是通入波紋膜片下方下方的薄的薄膜氣室。膜氣室。 國內生產的正作用式執行機構被稱為國內生產的正作用式執行機構被稱為ZMA型，反作型，反作用式執行機構被稱為用式執行機構被稱為ZMB型。型。第5章 執行器 薄膜式執行機構的工作原理為：輸出

8、位移與輸入氣薄膜式執行機構的工作原理為：輸出位移與輸入氣壓信號成比例關系。壓信號成比例關系。 當信號壓力（通常為當信號壓力（通常為0.020.1MPa）通入薄膜氣室時，通入薄膜氣室時，在薄膜上產生一個推力，使閥桿移動并壓縮彈簧，直在薄膜上產生一個推力，使閥桿移動并壓縮彈簧，直至彈簧的反作用力與推力相平衡，推桿穩定在一個新至彈簧的反作用力與推力相平衡，推桿穩定在一個新的位置。信號壓力越大，閥桿的位移量也越大。閥桿的位置。信號壓力越大，閥桿的位移量也越大。閥桿的位移即為執行機構的直線輸出的位移，也稱行程。的位移即為執行機構的直線輸出的位移，也稱行程。行程規格有：行程規格有：10mm、16mm、25

9、mm、40mm、60mm、l00mm等。等。 另外還可以按有、無另外還可以按有、無彈簧彈簧劃分執行機構的類型，可分劃分執行機構的類型，可分為有彈簧和無彈簧的執行機構。有彈簧的薄膜式執行為有彈簧和無彈簧的執行機構。有彈簧的薄膜式執行機構最為常用，無彈簧的薄膜式執行機構常用于雙位機構最為常用，無彈簧的薄膜式執行機構常用于雙位式調節。式調節。第5章 執行器2、 控制機構控制機構控制機構（控制閥）實際上是一個局部阻力可以改變的控制機構（控制閥）實際上是一個局部阻力可以改變的節流元件，我們通常把它叫做節流元件，我們通常把它叫做調節閥調節閥。調節閥的閥桿上部與橡膠薄膜相連，下部與閥芯相連，調節閥的閥桿上部

10、與橡膠薄膜相連，下部與閥芯相連，當閥芯在閥體內移動的時候，改變了閥芯與閥座之當閥芯在閥體內移動的時候，改變了閥芯與閥座之間的流通面積，即改變了閥的阻力系數，被控介質間的流通面積，即改變了閥的阻力系數，被控介質的流量也相應地跟著改變，從而達到調節工藝參數的流量也相應地跟著改變，從而達到調節工藝參數的目的。的目的。第5章 執行器 執行機構和調節機構按照不同的組合方式可以實現氣執行機構和調節機構按照不同的組合方式可以實現氣開式和氣關式兩種調節。由于執行機構有正、反兩種開式和氣關式兩種調節。由于執行機構有正、反兩種作用方式，調節機構也有正、反兩種作用方式，作用方式，調節機構也有正、反兩種作用方式，推桿

11、推桿下移時閥門關小為正下移時閥門關小為正（也叫閥芯正裝），（也叫閥芯正裝），推桿下移時推桿下移時閥門開大為負閥門開大為負（也叫閥芯反裝），因此可以有四種組（也叫閥芯反裝），因此可以有四種組合方式組成氣開或氣關型式的調節型式，合方式組成氣開或氣關型式的調節型式，氣開式氣開式是輸是輸入氣壓越高時開度越大，而在氣源斷開時則全關，故入氣壓越高時開度越大，而在氣源斷開時則全關，故稱稱FC型；型；氣關式氣關式是輸入氣壓越高時開度越小，而在氣是輸入氣壓越高時開度越小，而在氣源斷開時則全開，故稱源斷開時則全開，故稱FO型。型。第5章 執行器四種四種組合組合 反作用反作用正作用正作用氣關式氣關式氣開式氣開式反裝

12、閥反裝閥正裝閥正裝閥P入入P入入P入入P入入QQQQQ第5章 執行器二、氣動薄膜調節閥的類型 根據不同的使用場合和使用要求，我們需要選擇不根據不同的使用場合和使用要求，我們需要選擇不同的調節閥的結構型式，主要的氣動薄膜調節閥的類同的調節閥的結構型式，主要的氣動薄膜調節閥的類型有以下幾種：型有以下幾種：第5章 執行器（l）直通單座調節閥 直通單座閥的閥體內只有直通單座閥的閥體內只有一個閥芯與閥座，如右圖所一個閥芯與閥座，如右圖所示。流體從左側流入，從右示。流體從左側流入，從右側流出。其特點是結構簡單、側流出。其特點是結構簡單、泄露量小，易于保證關閉，泄露量小，易于保證關閉，甚至完全切斷。缺點是在

13、壓甚至完全切斷。缺點是在壓差比較大的時候，流體對閥差比較大的時候，流體對閥芯上下作用的推力不平衡，芯上下作用的推力不平衡，這種不平衡力會影響閥芯的這種不平衡力會影響閥芯的移動。因此這種閥一般應用移動。因此這種閥一般應用在小口徑、低壓差的場合。在小口徑、低壓差的場合。 但目前已有大口徑的但目前已有大口徑的單座閥。單座閥。第5章 執行器第5章 執行器（2）直通雙座調節閥 閥體內有兩個閥芯和閥座，如右圖閥體內有兩個閥芯和閥座，如右圖所示。所示。 流體從左側流入，經過上下閥芯后流體從左側流入，經過上下閥芯后流體再匯合到一起，再從調節閥的流體再匯合到一起，再從調節閥的右側流出。直通雙座調節閥是最常右側流

14、出。直通雙座調節閥是最常用的一種類型，其特點是由于流體用的一種類型，其特點是由于流體流過的時候，作用在上、下兩個閥流過的時候，作用在上、下兩個閥芯上的推力方向相反而大小近于相芯上的推力方向相反而大小近于相等，可以相互抵消，所以不平衡力等，可以相互抵消，所以不平衡力小。但是，由于加工的限制，上下小。但是，由于加工的限制，上下兩個閥芯閥座不易保證同時密閉，兩個閥芯閥座不易保證同時密閉，因此泄露量較大。因此泄露量較大。 第5章 執行器（3）角形調節閥）角形調節閥 角形閥的角形閥的兩個接管呈直角形，流體兩個接管呈直角形，流體從底部進入，然后流經閥從底部進入，然后流經閥芯后從閥側流出，如右圖芯后從閥側流

15、出，如右圖所示。這種閥的流路簡單、所示。這種閥的流路簡單、阻力較小，適用于安裝現阻力較小，適用于安裝現場管道要求用直角連接、場管道要求用直角連接、介質為高粘度、高壓差和介質為高粘度、高壓差和含有少量懸浮物和固體顆含有少量懸浮物和固體顆粒狀的場合。粒狀的場合。第5章 執行器（4）三通調節閥）三通調節閥 三通閥有三個流體出入口。其流通方式有三通閥有三個流體出入口。其流通方式有兩種：（兩種：（a）合流（兩種介質混合成一路）型；（合流（兩種介質混合成一路）型；（b）分流分流（一種介質分成兩路）型，分別如下圖（一種介質分成兩路）型，分別如下圖（a）、（）、（b）所示。所示。可用一個三通閥來實現兩個直通閥

16、的功能，適用于配比調可用一個三通閥來實現兩個直通閥的功能，適用于配比調節與旁路調節。節與旁路調節。 在實際應用中，三通閥常用于換熱器旁路調節。在實際應用中，三通閥常用于換熱器旁路調節。第5章 執行器第5章 執行器 （5）隔膜調節閥）隔膜調節閥 它采用耐腐它采用耐腐蝕襯里的閥體和隔膜，如右蝕襯里的閥體和隔膜，如右圖所示。隔膜閥的特點是結圖所示。隔膜閥的特點是結構簡單、流阻小，流通能力構簡單、流阻小，流通能力比同口徑的其他種類的閥要比同口徑的其他種類的閥要大。由于介質用隔膜與外界大。由于介質用隔膜與外界隔離，故無填料，介質也不隔離，故無填料，介質也不會泄露。這種閥耐腐蝕性強，會泄露。這種閥耐腐蝕性

17、強，適用于強酸、強堿、強腐蝕適用于強酸、強堿、強腐蝕性介質的調節，也能用于高性介質的調節，也能用于高粘度及懸浮顆粒狀的介質的粘度及懸浮顆粒狀的介質的調節。調節。第5章 執行器（6）蝶閥）蝶閥 也稱翻板閥，如也稱翻板閥，如右圖所示。右圖所示。 蝶閥的特點是結構簡單、蝶閥的特點是結構簡單、重量輕、價格便宜、流阻重量輕、價格便宜、流阻極小。但泄露量大，適用極小。但泄露量大，適用于口徑較大、大流量、低于口徑較大、大流量、低壓差的場合，也可以用于壓差的場合，也可以用于含少量懸浮顆粒介質的調含少量懸浮顆粒介質的調節。節。第5章 執行器第5章 執行器第5章 執行器 （7）球閥）球閥 球閥是閥芯與閥體都呈球形

18、的調節閥，轉動閥球閥是閥芯與閥體都呈球形的調節閥，轉動閥芯使之與閥體處于不同的相對位置時，就具有不同的流芯使之與閥體處于不同的相對位置時，就具有不同的流通面積，以達到流量調節的目的，如下圖所示。通面積，以達到流量調節的目的，如下圖所示。 球閥閥芯有球閥閥芯有“V型和型和“O”型兩種開口型式，分別如圖型兩種開口型式，分別如圖（a）、（）、（b）所示。所示。 第5章 執行器第5章 執行器（8）凸輪撓曲閥）凸輪撓曲閥 通常也叫偏心旋轉閥。它的扇形球面狀通常也叫偏心旋轉閥。它的扇形球面狀閥芯與撓曲臂及軸套一起鑄成，固定在轉動軸上，如下閥芯與撓曲臂及軸套一起鑄成，固定在轉動軸上，如下圖所示。凸輪撓曲閥的

19、僥曲臂在壓力作用下能產生撓曲圖所示。凸輪撓曲閥的僥曲臂在壓力作用下能產生撓曲變形，使閥芯球面與閥座密封圈緊密接觸，密封性好。變形，使閥芯球面與閥座密封圈緊密接觸，密封性好。同時，它的重量輕、體積小、安裝方便，適用于高粘度同時，它的重量輕、體積小、安裝方便，適用于高粘度或帶有懸浮物的介質流量調節。或帶有懸浮物的介質流量調節。第5章 執行器第5章 執行器又名套筒型調節閥，它的閥體與一般的直通單座閥相似，又名套筒型調節閥，它的閥體與一般的直通單座閥相似，如下圖所示。籠式閥內有一個圓柱形套筒（籠子）。如下圖所示。籠式閥內有一個圓柱形套筒（籠子）。套筒壁上有一個或幾個不同形狀的孔（窗口），利用套筒壁上有

20、一個或幾個不同形狀的孔（窗口），利用套筒導向，閥芯在套筒內上下移動，由于這種移動改套筒導向，閥芯在套筒內上下移動，由于這種移動改變了籠子的節流孔面積，就形成了各種特性并實現流變了籠子的節流孔面積，就形成了各種特性并實現流量調節。籠式閥的可調比大、振動小、不平衡力小、量調節。籠式閥的可調比大、振動小、不平衡力小、結構簡單、套筒互換性好，更換不同的套筒（窗口形結構簡單、套筒互換性好，更換不同的套筒（窗口形狀不同）即可得到不同的流量特性，閥內部件所受的狀不同）即可得到不同的流量特性，閥內部件所受的氣蝕小、噪音小，是一種性能優良的閥，特別適用于氣蝕小、噪音小，是一種性能優良的閥，特別適用于要求低噪音及

21、壓差較大的場合，但不適于高溫、高粘要求低噪音及壓差較大的場合，但不適于高溫、高粘度及含有固體顆粒的流體。度及含有固體顆粒的流體。（9）籠式閥）籠式閥第5章 執行器名稱控制閥種類單座、雙座角型閥三通閥高壓閥低溫閥隔膜閥不帶定位器帶定位器不帶定位器帶定位器不帶定位器帶定位器不帶定位器帶定位器不帶定位器帶定位器非線性偏差 %41444161101反行程變差 %2.512.512.515161靈敏限 %1.50.31.50.31.50.320.330.3流通能力誤差 %10（C5為15）101010（C5為15）20流量特性誤差 %10（C5為15）101010（C5為15）允許泄漏量 %單座、角型0

22、.01雙座0.10.10.01單座、0.01雙座0.1無泄漏第5章 執行器 除以上所介紹的閥以外，還有一些特殊的調節閥。例除以上所介紹的閥以外，還有一些特殊的調節閥。例如小流量閥適用于小流量的精密調節，超高壓閥適用于如小流量閥適用于小流量的精密調節，超高壓閥適用于高靜壓、高壓差的場合。高靜壓、高壓差的場合。第5章 執行器二、控制閥的流量特性（工作流量特性） 調節閥的調節閥的流量特性流量特性是指被控介質流過閥門的相對流量與閥是指被控介質流過閥門的相對流量與閥門的相對開度（相對位移）間的關系：門的相對開度（相對位移）間的關系： 式中相對流量式中相對流量 QQmax是調節閥某一開度時流量是調節閥某一

23、開度時流量 Q與全開時與全開時 Qmax之比。相對開度之比。相對開度 llmax（或（或l/L）是調節閥某一開度行是調節閥某一開度行程程l與全開行程與全開行程lmax（或（或L）之比。之比。第5章 執行器 1調節閥的理想流量特性 在不考慮調節閥前后壓差在不考慮調節閥前后壓差變化時得到的流量特性稱為變化時得到的流量特性稱為理想流量特性。它取決于閥理想流量特性。它取決于閥芯的形狀（如右圖），主要芯的形狀（如右圖），主要有直線、等百分比（對數）、有直線、等百分比（對數）、拋物線及快開等幾種。拋物線及快開等幾種。第5章 執行器（1）直線型 閥芯的流量特性為線性，是指調節閥的相對流量與相對開閥芯的流量特

24、性為線性，是指調節閥的相對流量與相對開度呈線性關系，即單位位移變化所引起的流量變化是常數。度呈線性關系，即單位位移變化所引起的流量變化是常數。可表示為可表示為式中式中K為常數，即調節閥的為常數，即調節閥的放大系數放大系數。將上式積分可得。將上式積分可得 第5章 執行器 上式中上式中 C為為積分常數積分常數。邊界條件為：。邊界條件為：l=0時，時， QQmin（ Qmin為調節閥能調節的最小流量）；為調節閥能調節的最小流量）； l=lmax時，時， QQmax。邊界條件代入前式，可分別得：邊界條件代入前式，可分別得： 式中式中 R為調節閥所能調節的最大流量為調節閥所能調節的最大流量 Qmax與最

25、小流量與最小流量Qmin的比值，稱為調節閥的的比值，稱為調節閥的可調范圍可調范圍或或可調比可調比。 Qmin并不等于調節閥全關時的泄露量，一般它是并不等于調節閥全關時的泄露量，一般它是Qmax的的2%4%。國產調節閥理想可調范圍。國產調節閥理想可調范圍R為為30（這是對（這是對于直通單座、直通雙座和角形閥而言的。隔膜閥的可于直通單座、直通雙座和角形閥而言的。隔膜閥的可調范圍為調范圍為10）。）。第5章 執行器將式將式（5-1-7）代入式（代入式（5-1-6），可得：），可得： 上式表明上式表明QQmax與與lL之之間呈線性關系，在直角坐間呈線性關系，在直角坐標上是一條直線（如右圖標上是一條直線

26、（如右圖中直線中直線2所示）所示）。 第5章 執行器 這種流量特性的閥芯在作單位行程變化時，引起的這種流量特性的閥芯在作單位行程變化時，引起的流量變化相同。流量變化相同。 例如，閥位分別處于例如，閥位分別處于10%、50%、80%的位置時，使的位置時，使行程再變化行程再變化10%，所引起的流量變化均為，所引起的流量變化均為10%。但是，。但是，相對變化量則分別為相對變化量則分別為100%、20%、12.5%。 可見，在小流量（小開度）時相對變化大，大流量可見，在小流量（小開度）時相對變化大，大流量（大開度）時，相對變化小。即小開度時控制作用強，（大開度）時，相對變化小。即小開度時控制作用強，大

27、開度時控制作用弱。因此，大開度時控制作用弱。因此，直線型閥門不適合負荷直線型閥門不適合負荷變化大的對象的控制變化大的對象的控制。第5章 執行器（2）等百分比型（對數流量特性）調節閥的放大系數隨相對流量的增加而增大。用數學式調節閥的放大系數隨相對流量的增加而增大。用數學式表示為表示為 （5-1-6）將式（將式（5-1-6）積分得）積分得將前述邊界條件代入，可得將前述邊界條件代入，可得 最后得最后得 第5章 執行器 相對開度與相對流量成對數關系相對開度與相對流量成對數關系。曲線斜率（圖。曲線斜率（圖5-1-4中中曲線曲線4所示）即放大系數隨行程的增大而增大。在所示）即放大系數隨行程的增大而增大。在

28、同樣的行程變化值下，流量小時，流量變化小，調節同樣的行程變化值下，流量小時，流量變化小，調節平穩緩和；流量大時，流量變化大，調節靈敏有效。平穩緩和；流量大時，流量變化大，調節靈敏有效。第5章 執行器（3）拋物線型 QQmax與與 lL之間成拋物線關系，在直角坐標上為之間成拋物線關系，在直角坐標上為一條拋物線，它介于直線及對數曲線一條拋物線，它介于直線及對數曲線之間之間。數學表達式。數學表達式為：為： 這種這種流量特性流量特性在開度較小時就有較大流量，隨開度增在開度較小時就有較大流量，隨開度增大，流量很快就達到最大，故稱為大，流量很快就達到最大，故稱為快開特性快開特性。快開特性的。快開特性的閥芯

29、形式是平板形的，閥芯形式是平板形的，適用于迅速啟閉的切斷閥或雙位調適用于迅速啟閉的切斷閥或雙位調節系統節系統。 第5章 執行器（4）快開型 這種這種流量特性流量特性在開度較小時就有較大流量，隨開在開度較小時就有較大流量，隨開度增大，流量很快就達到最大，故稱為快開特性。度增大，流量很快就達到最大，故稱為快開特性。快開特性的閥芯形式是平板形的，適用于迅速啟閉快開特性的閥芯形式是平板形的，適用于迅速啟閉的切斷閥或雙位調節系統。的切斷閥或雙位調節系統。 第5章 執行器2調節閥的工作流量特性 在實際生產中，在實際生產中，調節閥前后壓差總是變化的調節閥前后壓差總是變化的，這時的，這時的流量特性稱為流量特性

30、稱為工作流量特性工作流量特性。第5章 執行器（1）串聯管道的工作流量特性 以下圖所示串聯系統為例來討論，系統總壓差以下圖所示串聯系統為例來討論，系統總壓差P等于管路等于管路系統（除調節閥外的全部設備和管道的各局部阻力之和）的系統（除調節閥外的全部設備和管道的各局部阻力之和）的壓差壓差P2與調節閥的壓差與調節閥的壓差P1之和（圖之和（圖5-1-5）。以）。以S表示調節表示調節閥全開時閥上壓差與系統總壓差閥全開時閥上壓差與系統總壓差（即系統中最大流量時動力（即系統中最大流量時動力損失總和）損失總和）之比之比。以。以Qmax表示管道阻力等于零時調節閥的全表示管道阻力等于零時調節閥的全開流量開流量，此

31、時閥上壓差為系統總壓差。，此時閥上壓差為系統總壓差。 第5章 執行器 于是可得串聯管道以于是可得串聯管道以Qmax作參比值的工作流量特性，如作參比值的工作流量特性，如圖所示圖所示 第5章 執行器 圖中圖中S=1時，管道阻力損失為零，系統總壓差全降在時，管道阻力損失為零，系統總壓差全降在閥上，工作特性與理想特性一致。隨著閥上，工作特性與理想特性一致。隨著S值的減小，直值的減小，直線特性漸漸趨近于快開特性，等百分比特性漸漸接近線特性漸漸趨近于快開特性，等百分比特性漸漸接近于直線特性。所以，在實際使用中，一般希望于直線特性。所以，在實際使用中，一般希望S值不低值不低于于0.30.5。 在現場使用中，

32、如調節閥選得過大或生產在低負在現場使用中，如調節閥選得過大或生產在低負荷狀態，調節閥將工作在小開度。有時，為了使調荷狀態，調節閥將工作在小開度。有時，為了使調節閥有一定的開度而把工藝閥門關小些以增加管道節閥有一定的開度而把工藝閥門關小些以增加管道阻力，使流過調節閥的流量降低，這樣，阻力，使流過調節閥的流量降低，這樣，S值下降，值下降，使流量特性畸變，調節質量惡化。使流量特性畸變，調節質量惡化。第5章 執行器（2）并聯管道的工作流量特性 調節閥一般都裝有調節閥一般都裝有旁路旁路，以便手動操作和維護。當以便手動操作和維護。當生產量提高或調節閥選小生產量提高或調節閥選小了時，只好將旁路閥打開了時，只

33、好將旁路閥打開一些，此時調節閥的理想一些，此時調節閥的理想流量特性就改變成為工作流量特性就改變成為工作特性。特性。 右圖表示并聯管道時的右圖表示并聯管道時的情況。顯然這時管路的總情況。顯然這時管路的總流量流量 Q是調節閥流量是調節閥流量Q1與與旁 路 流 量旁 路 流 量 Q2之 和 ， 即之 和 ， 即Q=Q1+Q2。第5章 執行器 若以若以x代表并聯管道時調節閥全開時的流量代表并聯管道時調節閥全開時的流量Q1max與總與總管最大流量管最大流量Qmax之比之比，可以得到在壓差，可以得到在壓差P為一定，而為一定，而x為不同數值時的工作流量特性，如下圖所示。為不同數值時的工作流量特性，如下圖所示

34、。 第5章 執行器 圖中縱坐標流量以總管最大流量圖中縱坐標流量以總管最大流量Qmax為參比值。由圖為參比值。由圖可見，當可見，當x=1，即旁路閥逐漸打開，雖然閥本身的流量即旁路閥逐漸打開，雖然閥本身的流量特性變化不大，但可調范圍大大降低了。調節閥關閉，特性變化不大，但可調范圍大大降低了。調節閥關閉，即即lL0時，流量時，流量Qmin比調節閥本身的比調節閥本身的Q1min大得多。大得多。同時，在實際使用中總存在著串聯管道阻力的影響，同時，在實際使用中總存在著串聯管道阻力的影響，調節閥上的壓差還會隨流量增加而降低，使可調范圍調節閥上的壓差還會隨流量增加而降低，使可調范圍下降得更多些，調節閥在工作過

35、程中所能調節的流量下降得更多些，調節閥在工作過程中所能調節的流量變化范圍更小，甚至幾乎不起調節作用。所以，采用變化范圍更小，甚至幾乎不起調節作用。所以，采用打開旁路閥的調節方案是不好的，打開旁路閥的調節方案是不好的，一般認為旁路流量一般認為旁路流量最多只能是總流量的百分之十幾，即最多只能是總流量的百分之十幾，即x值最小不低于值最小不低于08。第5章 執行器 綜合上述串、并聯管道的情況，可得如下綜合上述串、并聯管道的情況，可得如下結論：結論： 1、串、并聯管道都會使閥的理想流量特性發生畸變，、串、并聯管道都會使閥的理想流量特性發生畸變，串聯管道的影響尤為嚴重。串聯管道的影響尤為嚴重。 2、串、并

36、聯管道都會使調節閥的可調范圍降低，并、串、并聯管道都會使調節閥的可調范圍降低，并聯管道尤為嚴重。聯管道尤為嚴重。 3、串聯管道使系統總流量減少，并聯管道使系統總、串聯管道使系統總流量減少，并聯管道使系統總流量增加。流量增加。 4、串、并聯管道會使調節閥的放大系數減小，即輸、串、并聯管道會使調節閥的放大系數減小，即輸入信號變化引起的流量變化值減少。串聯管道調節閥入信號變化引起的流量變化值減少。串聯管道調節閥處于大開度時，處于大開度時，s值降低對放大系數的影響更為嚴重；值降低對放大系數的影響更為嚴重；并聯管道調節閥處于小開度時，并聯管道調節閥處于小開度時，x值降低對放大系數的值降低對放大系數的影響

37、更為嚴重。影響更為嚴重。第5章 執行器三、控制閥的選擇 選用調節閥時，一般要根據被調介質的特點（溫度、選用調節閥時，一般要根據被調介質的特點（溫度、壓力、腐蝕性、粘度等）、調節要求、安裝地點等因素，壓力、腐蝕性、粘度等）、調節要求、安裝地點等因素，參考各種類型調節閥的特點合理地選用。在具體選用時，參考各種類型調節閥的特點合理地選用。在具體選用時，一般考慮下列幾個主要方面的問題。一般考慮下列幾個主要方面的問題。 第5章 執行器 1調節閥的結構選擇 調節閥的結構選擇需要考慮到兩點：調節閥的結構選擇需要考慮到兩點： （1）調節介質的工藝條件調節介質的工藝條件，如溫度、壓力及介質的物理、，如溫度、壓力

38、及介質的物理、化學特性（如腐蝕性、粘度等）來選擇。例如強腐蝕介化學特性（如腐蝕性、粘度等）來選擇。例如強腐蝕介質可采用隔膜閥、高溫介質可選用帶翅形散熱片的結構質可采用隔膜閥、高溫介質可選用帶翅形散熱片的結構形式。形式。第5章 執行器 （2）調節閥的結構形式確定以后，還需要）調節閥的結構形式確定以后，還需要確定調確定調節閥的流量特性節閥的流量特性（即閥芯的形狀），一般是先按調（即閥芯的形狀），一般是先按調節系統的特點來選擇閥的希望的流量特性，然后再節系統的特點來選擇閥的希望的流量特性，然后再考慮工藝配管情況來選擇相應的理想流量特性。使考慮工藝配管情況來選擇相應的理想流量特性。使調節閥安裝在具體的

39、管道系統中時，調節閥安裝在具體的管道系統中時，畸變后的工作畸變后的工作流量特性能滿足調節系統對它的要求流量特性能滿足調節系統對它的要求。目前使用比。目前使用比較多的是等百分比流量特性。較多的是等百分比流量特性。第5章 執行器 2調節閥氣開、氣關形式的選擇 氣開、氣關的選擇主要從工藝生產的安全要求出發。氣開、氣關的選擇主要從工藝生產的安全要求出發。考慮原則是：考慮原則是：信號壓力中斷時，應保證設備和操作人信號壓力中斷時，應保證設備和操作人員的安全員的安全。如果閥處于打開位置時危害小，則應選用。如果閥處于打開位置時危害小，則應選用氣關式，以使氣源系統發生故障，即氣源中斷時，閥氣關式，以使氣源系統發

40、生故障，即氣源中斷時，閥門能自動打開，保證安全。反之，閥處于關閉時危害門能自動打開，保證安全。反之，閥處于關閉時危害小，則應選用氣開閥，例如，加熱爐燃料氣或燃料油小，則應選用氣開閥，例如，加熱爐燃料氣或燃料油應采用氣開式調節閥，即當信號中斷時應切斷進爐燃應采用氣開式調節閥，即當信號中斷時應切斷進爐燃料，以免爐溫過高造成事故。又如調節進入設備易燃料，以免爐溫過高造成事故。又如調節進入設備易燃氣體的調節閥，也應選用氣開式，以防爆炸，若介質氣體的調節閥，也應選用氣開式，以防爆炸，若介質為易結晶物料，則選用氣關式，以防堵塞。為易結晶物料，則選用氣關式，以防堵塞。 第5章 執行器3.調節閥流量特性和口徑

41、的選擇 調節閥口徑選擇得合適與否將會直接影響到調節效果。調節閥口徑選擇得合適與否將會直接影響到調節效果。口徑選擇得過小，會使流經調節閥的介質達不到所需口徑選擇得過小，會使流經調節閥的介質達不到所需要的最大流量。在大的干擾情況下，系統會因介質流要的最大流量。在大的干擾情況下，系統會因介質流量（即操縱變量的數值）的不足而失控，因而使調節量（即操縱變量的數值）的不足而失控，因而使調節效果變差，此時若企圖通過開大分路閥來彌補介質流效果變差，此時若企圖通過開大分路閥來彌補介質流量的不足，則會使閥的流量特性產生畸變；口徑選擇量的不足，則會使閥的流量特性產生畸變；口徑選擇得過大，不僅會浪費設備投資，而且會使

42、調節閥經常得過大，不僅會浪費設備投資，而且會使調節閥經常處于小開度工作，調節性能也會變差，容易使調節系處于小開度工作，調節性能也會變差，容易使調節系統變得不穩定。統變得不穩定。第5章 執行器 調節閥的口徑選擇是由調節閥流量系數調節閥的口徑選擇是由調節閥流量系數C決定的。流決定的。流量系數量系數C的定義為：的定義為：在給定的行程下，當閥兩端壓差在給定的行程下，當閥兩端壓差為為100kPa，流體密度為流體密度為lg/cm3時，流經調節閥的流體時，流經調節閥的流體流量（以流量（以m3/h表示）。表示）。例如，某一調節閥在給定的行例如，某一調節閥在給定的行程下，當閥兩端壓差為程下，當閥兩端壓差為100

43、 kPa 時，如果流經閥的水時，如果流經閥的水流量為流量為 40m3/h，則該調節閥的流量系數則該調節閥的流量系數 C值為值為 40。第5章 執行器 調節閥的調節閥的C值表示值表示調節閥容量的大小調節閥容量的大小，是表示調節閥，是表示調節閥流通能力的參數。因此，調節閥流量系數流通能力的參數。因此，調節閥流量系數C亦可稱為亦可稱為調調節閥的流通能力節閥的流通能力。對于不可壓縮的流體，且閥前后壓差。對于不可壓縮的流體，且閥前后壓差P1-P2不太大（即流體為非阻塞流）時，其流量系數不太大（即流體為非阻塞流）時，其流量系數C的的計算公式為計算公式為式中：式中：n流體密度；流體密度；nP1，P2閥前后的

44、差壓（閥前后的差壓（kPa）；）；nQ流經閥的流量（流經閥的流量（m3h）。）。第5章 執行器 從上式可以看出，如果調節閥前后壓差從上式可以看出，如果調節閥前后壓差P1P2保持為保持為100kPa，流經閥的水（流經閥的水（=lg/cm3）流量流量 Q即為該閥即為該閥的的C值。值。 調節閥全開時的流量系數調節閥全開時的流量系數C100（即行程為即行程為100時的時的C值），稱為調節閥的值），稱為調節閥的最大流量系數最大流量系數Cmax。Cmax與調節閥與調節閥的口徑大小有著直接的關系。因此，調節閥口徑的選擇的口徑大小有著直接的關系。因此，調節閥口徑的選擇實質上就是根據特定的工藝條件（即給定的介質

45、流量，實質上就是根據特定的工藝條件（即給定的介質流量，閥前后的壓差以及介質的物性參數等）進行閥前后的壓差以及介質的物性參數等）進行Cmax值的計值的計算，然后按調節閥生產廠家的產品目錄，選出相應的調算，然后按調節閥生產廠家的產品目錄，選出相應的調節閥口徑，使得通過調節閥的流量滿足工藝要求的最大節閥口徑，使得通過調節閥的流量滿足工藝要求的最大流量且留有一定的裕度，但裕度不宜過大。流量且留有一定的裕度，但裕度不宜過大。第5章 執行器4、氣動執行器的安裝和維護第5章 執行器氣動執行器的正確安裝和維護，是保證它能發揮應有效用氣動執行器的正確安裝和維護，是保證它能發揮應有效用的重要一環。對氣動執行器的安

46、裝和維護一般應注意以的重要一環。對氣動執行器的安裝和維護一般應注意以下幾個問題下幾個問題:(1)為便于維護檢修，氣動執行器應安裝在靠近地面或樓為便于維護檢修，氣動執行器應安裝在靠近地面或樓板的地方板的地方。當裝有閥門定位器或手輪機構時，更應保證。當裝有閥門定位器或手輪機構時，更應保證觀察、調整和操作的方便。手輪機構的作用是觀察、調整和操作的方便。手輪機構的作用是:在開停在開停車或事故情況下，可以用它來直接人工操作控制閥，而車或事故情況下，可以用它來直接人工操作控制閥，而不用氣壓驅動。不用氣壓驅動。(人性化人性化)(2)氣動執行器應安裝在氣動執行器應安裝在環境溫度不高于環境溫度不高于+60和不低

47、于和不低于-40的地方，并應遠離振動較大的設備的地方，并應遠離振動較大的設備。為了避免膜片。為了避免膜片受熱老化，控制閥的上膜蓋與載熱管道或設備之間的距受熱老化，控制閥的上膜蓋與載熱管道或設備之間的距離應大于離應大于 200 mm。（保障）（保障）第5章 執行器(3)閥的公稱通徑與管道公稱通徑不同時，兩者之間應加閥的公稱通徑與管道公稱通徑不同時，兩者之間應加一段一段異徑管異徑管。（需求）。（需求）(4)氣動執行器應該是氣動執行器應該是正立垂直安裝于水平管道上正立垂直安裝于水平管道上。特殊。特殊情況下需要水平或傾斜安裝時，除小口徑閥外，一般應情況下需要水平或傾斜安裝時，除小口徑閥外，一般應加支撐

48、。即使正立垂直安裝，當閥的自重較大和有振動加支撐。即使正立垂直安裝，當閥的自重較大和有振動場合時，也應加支撐。場合時，也應加支撐。（需求）（需求）(5)通過控制閥的通過控制閥的流體方向在閥體上有箭頭標明流體方向在閥體上有箭頭標明，不能裝，不能裝反，正如孔板不能反裝一樣。反，正如孔板不能反裝一樣。(標準標準)(6)控制閥控制閥前后一般要各裝一只切斷閥，以便修理時拆下前后一般要各裝一只切斷閥，以便修理時拆下控制閥控制閥。考慮到控制閥發生故障或維修時，不影響工藝。考慮到控制閥發生故障或維修時，不影響工藝生產的繼續進行，一般應裝旁路閥，如圖生產的繼續進行，一般應裝旁路閥，如圖5-1-11所示所示。（施工）（施工）第5章 執行器7)控制閥控制閥安裝前，應對管路進行清洗安裝前，應對管路進行清洗，排去污物和焊渣。，排去污物和焊渣。安裝后還應再次對管路和閥門進行清洗，并檢查閥門與安裝后還應再次對管路和閥門進行清洗，并檢查閥門與管道連接處的密封性能。當初次通人介質時，應使閥門管道連接處的密封性能。當初次通人介質時，應使閥門處于全開位置以免雜質卡住處于全開位置以免雜質卡住。（施工）。（施工）(8)在日常使用中，要在日常使用中，要對控制閥經常維護和定期檢修對控制閥經常維護和定期檢修。應。應注意填料的密封情況和閥桿上下移動的情況是否良好，注意填