1、第四章第四章暖通空調自動控制常用執行器暖通空調自動控制常用執行器執行機構和調節機構第一節第一節 調節閥的種類和結構調節閥的種類和結構電磁閥電磁閥 固定鐵心復位彈簧線圈閥蓋活動鐵心閥塞圖2-2 電磁閥結構2134567891-平衡孔2-活動鐵心 3-固定鐵心4-線圈5-閥蓋6-復位彈簧7-排出孔8-上腔9-主閥塞圖2-3 分導式電磁閥結構原理電動二通閥電動蝶閥連續控制調節閥電動調節閥電動調節閥 調節閥的結構形式 直通單座閥 直通雙座閥閥芯位移與流通面積的關系 三通調節閥 三通閥的旁路調節關系 第二節 調節閥的特性調節閥的工作原理 122()1ppv12Fpphg2ACP1V1P2V2221122

2、1222Fpvpvhhhgggg22Fvhg2122ppvggQvA122()ppAQ12()ppQC12hh12vv閥桿受到的不平衡力閥桿受到的不平衡力 22222122()()444tlggsgsFPdPdddPd P 調節閥最大允許工作壓差2max2svgdPPPd vP廠家樣本中所列的允許使用壓差 調節閥的可調比maxminQRQmaxmaxminmintQCRQC調節閥的理想流量特性 在理想情況下，假設調節閥的壓降不隨閥的開度和流量而變化的情況，因而得到的相對流量和相對開度之間的關系，稱為稱理想流量特性。它是由閥芯形狀決定的。 ( )m axQlfQL=直線流量特性 直線特性調節閥的

3、特點使得小流量調節時調節作用過于靈敏，不易穩定，大流量時又太遲鈍，調節效果不明顯。maxQdQKldLmax11(1)QlQR LR等百分比流量特性 它的放大系數隨行程增大而增大。在小流量的時候，流量變化的絕對值小；在大流量時，流量變化的絕對值大。所以它在小流量時工作平穩，在大流量時工作靈敏，適用于要求負荷變化大的場合。 maxmax(/)QdQK Q QldL1max/lLQ QR快開流量特性 快開流量特性調節閥的閥芯形狀為平板式，閥的有效行程在d0/4（d0為閥座直徑）以內，當行程再增大，閥的流通面積就不再增加了，便起不到調節作用了。快開特性的調節閥適用于要求迅速啟動的場合 2maxmax

4、QdQQKlQdL122max11 (1)QlRQRL拋物線流量特性 這種閥的性能特性介于直線性和等百分比型之間 12maxmaxQdQQKlQdL2max11 (1)QlRQRL流量特性的數學表達式和計算公式各種開度下的相對開度和相對流量調節閥的理想流量特性曲線調節閥的理想流量特性曲線 不同流量特性閥芯形狀(l)直線特性閥芯; (2)等百分比特性閥芯; (3)快開特性閥芯; (4)拋物線特性閥芯; (5)等百分比特性閥芯(開口形); (6)直線 特性閥芯(開口形) 三通調節閥的理想流量特性 調節閥的工作流量特性 串聯管道時調節閥壓差的變化閥權度 就是調節閥全開時，閥上的壓降與管路系統各局部阻

5、力件之和（含閥上的壓降）兩者之間的比值。 112iPPPPP 1112mmmmPPSPPP調節閥的實際工作流量特性結論： 串聯連接調節閥的實際流量特性與閥權度（S值）有關。 12max1111PQllffQLPLlfSL對理想流量特性的影響 （a）直線流量特性 （b）等百分比流量特性結論w結論（1） 對于一個串聯連接調節閥的管道系統，閥權度S值越大，則說明調節閥的壓降占整個系統比重越大，調節閥控制能力越大；當S1時，即管道阻力損失為零，系統的總壓差全部降落在調節閥上，此時調節閥的實際工作特性與理想特性是一致的。結論w結論（2） 閥權度S越小，則說明調節閥的壓降占整個系統的比重越小，調節閥的控制

6、能力也就越差，也就是當流量增加時，調節閥前后壓降逐步減少，雖然調節閥的節流面積增大了，但由于調節閥壓降減少，流量并沒有按理想特性增大，而使流量增大速率變緩。隨著S的減少，即管道阻力損失增加，使系統壓差降落在管道上的部分增加，調節閥全開時的流量減少。 結論w結論（3） 隨著S值的減少，流量特性發生很大的畸變，成為一系列向上拱的曲線。理想的直線特性趨向于快開特性，理想的等百分比特性趨向于直線特性，使小開度時放大系數增大，大開度時放大系數減少。S值太小時將嚴重影響自動調節系統的調節質量。在實際使用中，通常要求S值不低于0.30.5。 調節閥的實際可調比sRR S1minmaxmax1minmaxmi

7、n1maxmin1maxminsPCCPQRQPCPCmaxmaxmaxminminminPCQCRQCPC1min1maxsPRRP1min1maxPSP調節閥的流通能力 w調節閥流通能力的定義為： 當 調 節 閥 全 開 時 ， 閥 兩 端 壓 差 為1X105Pa，流體密度1g/cm3，每小時流經調節閥的流量數，以m3/h計。w例如 有一臺C值為25的直通調節閥，當閥兩端壓差為1X105Pa，每小時能流過的水量是25m3。液體流通能力的計算公式 1212316316316()QQGCPPPPP第三節 調節閥的選擇閥門功能的考慮 w三通閥與兩通閥具有不同功能，因而也有著不同的使用場所。當水

8、系統為變水量系統時，應采用兩通閥；當水系統為定水量系統時，應采用三通閥。w在采用兩通閥時，為保證變水量系統的運行及節能，應采用常閉型閥門。當不需要工作時應能自動關閉（彈簧復位或者電動復位）。閥門工作范圍 w介質種類w 在空調系統中，調節閥通常用于水和蒸汽。這些介質本身對閥件無特殊的要求，因而一般通用材料制作的閥件都可以使用的。對于其他流體，則要考慮閥件材料。如雜質較多的流體，應采用耐磨材料；腐蝕性流體，應采用耐腐蝕性材料。w工作壓力w 工作壓力也和閥的材質有關，一般來說，在生產廠家的樣本中對其都是有所提及的，使用時實際工作壓力只要不超過其額定工作壓力即可，通常在暖通空調中常用到的有PN16、P

9、N25兩種閥門，耐壓值分別為1.6Mpa和2.5Mpa，前者多用于水系統，后者多用于高壓蒸汽系統。w工作溫度w 閥門資料中一般也提供該閥所適用的流體溫度，只要按要求選擇即可。常用閥門的允許工作溫度對于空調冷、熱水系統都是適用的。閥門工作介質的考慮 在空調系統中，調節閥通常用于水和蒸汽。這些介質本身對閥件無特殊的要求，因而一般通用材料制作的閥件都可以使用的。對于其他流體，則要考慮閥件材料。 如雜質較多的流體，應采用耐磨材料；腐蝕性流體，應采用耐腐蝕性材料。工作壓力的考慮 工作壓力也和閥的材質有關，一般來說，在生產廠家的樣本中對其都是有所提及的，使用時實際工作壓力只要不超過其額定工作壓力即可，通常

10、在暖通空調中常用到的有PN16、PN25兩種閥門，耐壓值分別為1.6Mpa和2.5Mpa，前者多用于水系統，后者多用于高壓蒸汽系統。工作溫度的考慮 閥門資料中一般也提供該閥所適用的流體溫度，只要按要求選擇即可。常用閥門的允許工作溫度對于空調冷、熱水系統都是適用的。調節閥流量特性的選擇1. 從控制系統的品質出發，選擇閥的工作特性。 熱水加熱器的靜特性 蒸汽加熱器的靜特性 調節閥流量特性的選擇2. 根據調節閥的希望工作特性選擇閥的流量特性。配管狀態S=11.6S=0.60.3S0.3理想特性直線對數直線對數不宜調節實際特性直線對數直線或接近快開對數或接近直線不宜調節雙位控制閥門口徑選擇 只用雙位控

11、制即可滿足要求的場所（如大部分建筑中的風機盤管所配的兩通閥以及對濕度要求不高的加濕器用閥等），無論采用電動式或電磁式，其基本要求都是盡量減少閥門的流通阻力而不是考慮其調節能力。因此，此時閥門的口徑可與所設計的設備接管管徑相同。調節用閥門口徑的選擇 w 調節用的閥門，直接按接管管徑選擇閥口徑是不合理的。因為閥的調節品質與接管流速或管徑是沒有關系的，它只與其水阻力及流量有關。換句話說，一旦設備確定后，理論上來說，適合于該設備控制的閥門只有一種理想的口徑而不會出現多種選擇。因此，選擇閥門口徑的依據只能是其流通能力。某一廠家產品隨閥門口徑變化時流通能力的變化調節閥電動執行機構的選擇 要注意以下幾點：

12、1、模擬量與數字量 選擇執行機構，首先要清楚該執行機構所配合的調節閥是做何用途。如果該閥門是用于連續調節，例如水系統中通過調節電動兩通閥的開度來調節空調機組的供熱量或供冷量，需要閥門的開度在一定范圍內可以連續變化，這時候就需要采用模擬量的執行機構。 如果該閥門只是用于兩位式控制，即只有開/關兩個狀態，例如在水系統中風機盤管二通閥只是通過閥的開閉來控制風機盤管的換熱量，與它們配合的都是數字量的執行機構。 2、電源電壓 數字量執行機構選擇，還需要考慮電源電壓的情況。通常數字量執行器的電源電壓主要有24V AC（24VDC）、110V AC、220V AC，通常需要根據電氣設計的實際情況來選擇。 3

13、、信號值 模擬量執行機構的選擇，要考慮信號制式的選擇，要與控制器模擬輸出信號相一致。通常可以采用的信號制式有0-10V DC、2-10V DC、4-20mA DC等。第四節 電動風量調節閥風閥的結構與原理風閥的結構與原理 葉片角=0全開半開全關風門葉片風道風道葉片角=a葉片角=90風道風閥執行機構 風閥執行器扭矩的計算 設圖示的平行葉片風閥尺寸為A1.2米，B2.4米，則總面積F1.2米2.4米2.88平方米； 風閥在測試條件下（靜壓500Pa，面風速5米/秒），每平方米風閥面積所需的扭矩值為10牛頓/平方米； 則風閥執行機構需要提供的扭矩為：10牛頓/平方米2.88平方米28.8牛米。 在實

14、際選型中，還要考慮現場的環境溫度，電壓，空氣流速和壓力的變化影響，有必要在計算值基礎上乘以一個安全系數。第五節第五節 電氣執行器電氣執行器光電隔離器 光電隔離器由GaAs紅外發光二極管和光敏三極管組成。當發光二極管有正向電流通過時，即產生人眼看不見的紅外光，其光譜范圍為700-1000 nm。光敏三極管接收光以后便導通。 而當該電流撤去時，發光二極管熄滅，三極管截止。利用這種特性即可達到開關控制的目的。由于該器件是通過電一光一電的轉換來實現對輸出設備控制的，彼此之間沒有電氣連接，因而起到隔離作用 光電隔離器供電 值得注意的是輸入、輸出端兩個電源必須單獨供電，否則，如果使用同一電源(或共地的兩個

15、電源)外部干擾信號可能通過電源串到系統中來，這樣就失去了隔離的意義。 繼電器輸出技術 當感應電壓與Vc之和大于晶體管T的集電結反向電壓時，晶體管T有可能損壞。加入二極管D后，繼電器線圈產生的感應電流由二極管D流過，因此，不會產生很高的感應電壓，因而使晶體管T得到保護。 直流型固態繼電器輸出技術 固態繼電器(Solid State Relay)簡稱SSR。它是用晶體管或可控硅代替常規繼電器的觸點開關，而在前級把光電隔離器融為一體，因此，固態繼電器實際上是一種帶光電隔離器的無觸點開關。 交流型過零型 SSR 過零型必須在負載電源電壓接近零且輸入控制信號有效時，輸出端負載電源才導通。而當輸入的控制信

16、號撤消后，流過雙向可控硅負載電流為零時才關斷。 輸出信號波形 SSR控制單向交流控制電動機 改變交流電動機通電繞組，即可控制電動機的旋轉方向。例如用它控制流量調節閥的開和關，從而實現控制管道中流體流量的目的。 大功率場效應管開關 w其中，G為控制柵極，D為漏極，S為源極。對于NPN型場效應管來講，當G為高電平時，柵極與漏極導通，允許電流通過，否則場效應管關斷。w值得說明的是，由于大功率場效應管本身沒有隔離作用，故使用時為了防止高壓對微型機系統的干擾和破壞，通常在它與微機之間加一級光電隔離器。 單向可控硅 單 向 可 控硅的單向導通功能，多用于直流大電流場合。在交流系統中常用于大功率整流回路。 雙向可控硅 這種可控硅具有雙向導通功能。其通斷狀態由控制極G決定。在控制極G上加正脈沖(或負脈沖)可使其正向(或反向)導通。這種裝置的優點是控制電路簡單，沒有反向耐壓問題，因此特別適合于作交流無觸點開關使用。 雙向可控硅控制電爐加熱 w為了提高效率，要求觸發脈沖與交流同步。通常采用檢測交流電過零點來實現。 交流接觸器 交流接觸器是一種遠距離接通或切斷帶有負