1、第十章第十章 執行器執行器 內容提要內容提要概述概述第一節第一節 氣動執行器氣動執行器n氣動執行器的組成與分類氣動執行器的組成與分類n控制閥的流量特性控制閥的流量特性n控制閥的選擇控制閥的選擇n氣動執行器的安裝和維護氣動執行器的安裝和維護第二節第二節 閥門定位器與電閥門定位器與電- -氣轉換器氣轉換器第三節第三節 電動執行器電動執行器概述概述 接受控制器的輸出信號,直接控制能量或物料等調節介質的輸送量,達到控制溫度、壓力、流量、液位等工藝參數的目的。 p 氣動執行器p 電動執行器p 液動執行器2 2、執行器的分類、執行器的分類根據控制信號產生推力根據控制信號產生推力(薄膜、活塞、馬達薄膜、活塞

2、、馬達)。 它是執行器的推動裝置，它按控制信號的大小產生相它是執行器的推動裝置，它按控制信號的大小產生相應的推力，推動控制機構動作，所以它是將信號應的推力，推動控制機構動作，所以它是將信號的大小轉換為閥桿位移的裝置的大小轉換為閥桿位移的裝置 根據推力產生位移或轉角，改變開度。根據推力產生位移或轉角，改變開度。 它是執行器的控制部分，它直接與被控介質接觸，控它是執行器的控制部分，它直接與被控介質接觸，控制流體的流量。所以它是將閥桿的位移轉換為流制流體的流量。所以它是將閥桿的位移轉換為流過閥的流量的裝置過閥的流量的裝置 手操機構的作用是當控制系統因停電、停氣、手操機構的作用是當控制系統因停電、停氣

3、、控制器無輸出或執行機構失靈時，利用它可以直控制器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。接操縱控制閥，以維持生產的正常進行。 氣動薄膜直通單座閥氣動薄膜直通雙座閥氣動蝶閥氣動球閥氣動切斷閥電動直通單座閥電動隔膜閥電動三通閥氣動薄膜角形閥電磁閥手動截止閥第一節第一節 氣動執行器氣動執行器n 一、氣動執行器的組成與分類一、氣動執行器的組成與分類1 1、氣動執行器氣動執行器組的成組的成圖11-2 氣動薄膜控制閥外形圖氣動執行器氣動執行器結構簡單、價格便宜、維修方便，應用廣泛。 推力較大，用于大口徑、高壓降控制閥或蝶閥的推動裝置。 行程長、轉矩大，適于輸出轉角（609

4、0）和力矩。結構結構氣動執行器氣動執行器 通過更換個別零件，兩者便能相互改裝。圖11-3 正作用式氣動薄膜執行機構 1上膜蓋； 2波紋膜片； 3下膜蓋 ；4支架；5推桿；6彈簧；7彈簧座；8調節件；9連接閥桿螺母； 10行程標尺氣動執行器氣動執行器圖11-4 反作用式氣動薄膜執行機構 1上膜蓋； 2波紋膜片；3下膜蓋；4密封膜片；5密封環；6填塊；7支架；8推桿；9彈簧；10彈簧座；11襯套；12調節件；13行程標尺氣動執行器氣動執行器根據有無彈簧可分為有彈簧的及無彈簧的執行機構。根據有無彈簧可分為有彈簧的及無彈簧的執行機構。n 有彈簧的執行機構最為常用。有彈簧的執行機構最為常用。n 無彈簧的

5、執行機構常用于雙位式控制。無彈簧的執行機構常用于雙位式控制。氣動執行器氣動執行器根據不同的使用要求，控制閥的結構形式主要有以下幾種。閥體內只有一個閥芯與閥座。結構簡單、價格便宜、全關時泄漏量少。 直通單座閥在壓差大的時候，流體對閥芯上下作用的推力不平衡，這種不平衡力會影響閥芯的移動。 氣動執行器氣動執行器 閥體內有兩個閥芯和兩個閥座。這種閥可分為正作用式（正裝）和反作用式（反裝）兩種形式。圖示為正裝：當閥體直立、閥桿下移時，閥芯與閥座間的流通面積減小。反之為反裝。 流體流過的時候，不平衡力小。 容易泄漏氣動執行器氣動執行器 角形閥的兩個接管呈直角形。 流路簡單、阻力較小，適于現場管道要求直角連

6、接，介質為高黏度、高壓差和含有少量懸浮物和固體顆粒狀的場合。流向一般是底進側出。 氣動執行器氣動執行器 高壓控制閥的結構形式大多為角形,閥芯頭部,以適應高壓差下的沖刷和汽蝕。 為了減少高壓差對閥的汽蝕,有時采用閥芯,把高差壓分開,各級都承擔一部分以減少損失。 氣動執行器氣動執行器 共有三個出入口與工藝管道連接。 合流型和分流型兩種 （A）（B）（A）分流型（一分為二）分流型（一分為二）（B）合流型（合二為一）合流型（合二為一）氣動執行器氣動執行器 采用耐腐蝕襯里的閥體和隔膜。 結構簡單、流阻小、流通能力比同口徑的其他種類的閥要大。不易泄漏。耐腐蝕性強，適用于強酸、強堿、強腐蝕性介質的控制，也能

7、用于高黏度及懸浮顆粒狀介質的控制。注意執行機構須有足夠的推力注意執行機構須有足夠的推力 氣動執行器氣動執行器結構簡單、重量輕、價格便宜、流阻極小。泄漏量大。 氣動執行器氣動執行器 節流元件是帶圓孔的球形體（A）或是一種V形缺口球形體（B）。特點特點（A）轉動球體可起到控制和切斷的作用（B）轉動球心使V形缺口起節流和剪切的作用,其特性近似于等百分比型。 （A）（B）氣動執行器氣動執行器 閥芯呈扇形球面狀，與撓曲臂及軸套一起鑄成，固定在轉動軸上。 密封性好。重量輕、體積小、安裝方便，適用于要求控制和密封的場合。氣動執行器氣動執行器 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

8、筒可得到不同的流量特性，閥內部件所受的汽蝕小、噪聲小，是一種性能優良的閥，特別適用于要求低噪聲及壓差較大的場合。 不適用高溫、高黏度及含有固體顆粒的流體。 氣動執行器氣動執行器n 二、控制閥的流量特性二、控制閥的流量特性 是指被控介質流過閥門的相對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，即流量與閥門的相對開度（相對位移）間的關系，即 LlfQQmax式中式中Q某一開度時的流量某一開度時的流量 Qmax全開時的流量全開時的流量 l某一開度的行程某一開度的行程 L全開時的行程全開時的行程氣動執行器氣動執行器n 三、控制閥的選擇三、控制閥的選擇2102ppFQ02 FCp

9、QC流經控制閥的流量為令代入式 (11-13) ,得(11-13)(11-14)C稱為,它與閥芯與閥座的結構、閥前后的壓差、流體性質等因素有關。 氣動執行器氣動執行器 主要根據工藝條件，如溫度、壓力及介質的物理、化學特性（如腐蝕性、黏度等）來選擇。 先按控制系統的特點來選擇閥的希望流量特性，然后再考慮工藝配管情況來選擇相應的理想流量特性。 氣動執行器氣動執行器 主要從工藝生產上安全要求出發。主要從工藝生產上安全要求出發。信號壓力中斷時，應保證設備和操作人員的安全。如果閥處于打開位置時危害性小，則應選用氣關式，以使氣源系統發生故障，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性小，

10、則應選用氣開閥。 壓力信號增加時閥關小、壓力信號減小時閥開大的為氣關式氣關式。反之，為氣開式氣開式。（或：有壓力信號時閥關、無信號壓力時閥開的為氣關式氣關式。反之，為氣開式氣開式。）氣動執行器氣動執行器序號序號執行機構執行機構控制閥控制閥氣動執行器氣動執行器（a a）（b b）（c c）（d d）正正正正反反反反正正反反正正反反氣關（正）氣關（正）氣開（反）氣開（反）氣開（反）氣開（反）氣關（正）氣關（正）表表11-111-1組合方式表組合方式表（見下頁輔助說明）（見下頁輔助說明）圖11-11 組合方式圖氣動執行器氣動執行器 控制閥控制閥的正裝與反裝：的正裝與反裝：正裝：當閥體直立、閥桿下移時

11、，閥芯與閥座間的流通面正裝：當閥體直立、閥桿下移時，閥芯與閥座間的流通面積減小。反之為反裝。積減小。反之為反裝。 （表（表11-1）組合方式的說明：組合方式的說明：有壓力信號時閥關、無有壓力信號時閥關、無信號壓力時閥開的為信號壓力時閥開的為氣關式（正作用）氣關式（正作用）。 反之，為反之，為氣開式氣開式。（反作用）。（反作用）氣動執行器氣動執行器n 四、控制閥的安裝和維護四、控制閥的安裝和維護（1 1）為便于維護檢修，氣動執行器應安裝在靠近地面）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。或樓板的地方。 （2 2）氣動執行器應安裝在環境溫度不高于）氣動執行器應安裝在環境溫度不高于+

12、60+60和不和不低于低于-40-40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。 （3 3）閥的公稱通徑與管道公稱通徑不同時，兩者之間）閥的公稱通徑與管道公稱通徑不同時，兩者之間應加一段異徑管。應加一段異徑管。氣動執行器氣動執行器（5 5）通過控制閥的流體方向在閥體上有箭頭標明，）通過控制閥的流體方向在閥體上有箭頭標明，不能裝反。不能裝反。 （4 4）氣動執行器應該是正立垂直安裝于水平管道上。）氣動執行器應該是正立垂直安裝于水平管道上。特殊情況下需要水平或傾斜安裝時，除小口徑閥外，特殊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。即使正立垂直安裝，當閥的自重較大

13、一般應加支撐。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。和有振動場合時，也應加支撐。 （6 6）控制閥前后一般要各裝一只切斷閥，以便修理）控制閥前后一般要各裝一只切斷閥，以便修理時拆下控制閥。考慮到控制閥發生故障或維修時，不時拆下控制閥。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。影響工藝生產的繼續進行，一般應裝旁路閥。 氣動執行器氣動執行器（7 7）控制閥安裝前，應對管路進行清洗，排去污物和焊）控制閥安裝前，應對管路進行清洗，排去污物和焊渣。安裝后還應再次對管路和閥門進行清洗，并檢查閥門渣。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

14、處的密封性能。當初次通入介質時，應使閥門與管道連接處的密封性能。當初次通入介質時，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。 圖11-12控制閥在管道中的安裝1調節閥；2切斷閥；3旁路閥（8 8）在日常使用中，要對控制閥經常維護和定期檢修。）在日常使用中，要對控制閥經常維護和定期檢修。 第二節第二節 閥門定位器與電閥門定位器與電-氣轉換器氣轉換器電電-氣閥門定位器氣閥門定位器 采用電-氣閥門定位器后，可用電動控制器輸出的010 mA 或420 mA DC電流信號去操縱氣動執行機構。第三節第三節 電動執行器電動執行器 電動執行器是電動控制系統中的一個重要組成部分。電動執行器是電動控制系統中的一個重要組成部分。它把來自控制儀表的它把來自控制儀表的010mA或或420mA的直流統一電的直流統一電信號信號, ,轉換成與輸入信號相對應的轉角或位移轉換成與輸入信號相對應的轉角或位移, ,以推動各以推動各種類型的控制閥種類型的控制閥, ,從而達到連續控制生產工藝過程中的流從而達到連續控制生產工藝過程中的流量量, ,或簡單地開啟和關閉閥門以控制流體的通斷或簡單地開啟和關閉閥門以控制流