1、5.1 概述5.2 執行機構5.3 調理機構5.4 執行器的選擇 第五章 執行器1.作用： 接受來自控制器的控制信號，改動支配變量流量，使丈量值堅持在給定值或一定范圍內 相當于人工控制中執行大腦命令的手的作用。5.1 概述2.重要性 直接與介質接觸，是薄弱環節，和調理質量親密相關。任務在高溫、高壓、腐蝕、振動等惡劣環境中，需求有足夠的功率以影響消費過程。3.種類 根據控制參數不同,分為：調理閥Control Valve最常見: 經過改動阻力元件的阻力來改動流體流量風門Damper：經過改動擋板角度改動氣體流量步進電機Step Motor：將電脈沖轉化為角位移的執行機構變頻調速器Variable

2、-frequence governor：控制動力源的轉速來改動流量5.1 概述4.構造 從構造功能上分：執行構造Valve Actuator： 是執行器的推進安裝，按控制器送來的支配信號產生相應的直線行程或轉角行程調理機構Valve Body： 是執行器的調理部分，在執行機構推理作用下，調理機構產生一定的位移或轉角，改動管道阻力，實現對流量的控制5.1 概述5.1 概述5.2 執行機構5.2.1 分類5.2.2 氣動薄膜執行機構5.2.3 電動執行機構5.3 調理機構5.4 執行器的選擇 第五章 執行器1. 按其能源情勢可分為：1氣動pneumatic 以緊縮空氣(0.14MPa)為能源。輸入

3、信號范圍:0.020.1MPa特點：構造簡單、動作可靠、平穩、輸出推進力大、維修方便、防火防爆，價錢廉價。得到廣泛運用。利用電/氣轉換器(I/P Convertor)420mA 20100KPa315PSI 或閥門定位器(Valve positioner)與電動儀表配用2電動electric motor靠伺服機構帶動，接受電信號，易于電動儀表配用，功率大，易燃易爆場所需防爆3液動hydraulic以液壓為能源、功率大、準確到位；構造復雜、維護要求高，只能在某些特殊場所。如：煉廠催化裂化安裝中催化劑的流量控制待生滑閥、再生滑閥4自力式self-operated利用被調介質能量來動作的。5.2.1

4、 分類2.按構造分：薄膜式(flexible diaphragm)常用，可與各種方式的直行程閥配用。構造簡單、價錢廉價、動作可靠、維修方便。輸出作用力小活塞式(piston)氣缸活塞機構，輸出力大、行程長400mm。兩位式，主要用作大口徑、高靜壓、高壓差的直行程閥和蝶閥的推進安裝，是一種強力的氣動執行機構。長行程式行程長、轉矩大，多與大轉矩的蝶閥、閘閥、風門等角行程閥配用。5.2.1 分類5.2.2 氣動薄膜執行機構 1.構造上膜蓋、波紋膜片、下膜蓋、支架、推桿、緊縮彈簧、彈簧支座、調理件、螺母、行程標尺波紋膜片關鍵部件波紋狀以堅持有效面積根本堅持不變，提高執行機構的線性度膜片有效面積有200

5、，280，400，630，1000和1600cm2有效面積越大，執行機構的推進力越大5.2.2 氣動薄膜執行機構 1.構造緊縮彈簧 剛度全行程范圍內堅持不變，以提高執行構造的線性度調理件 調整彈簧支座的位置，從而調整緊縮彈簧的預緊量，改動信號的起始值行程標尺 指示執行機構的推桿位移 行程規格：10，16，25，40，60和100mm六種緊縮彈簧彈簧支座推桿2.作用：控制信號20100KPa作用在由上膜蓋與波紋膜片組成的氣室中，在波紋膜片中上產生向下的推力，抑制緊縮彈簧的彈力使其產生向下的行程。推桿行程傳送給調理機構。3.任務原理：膜片受力分析：F信 信號壓力在膜片上產生的推力 ： Po薄膜氣室

6、內的信號壓力 Ad薄膜的有效面積 F0 無信號時彈簧的預緊力F彈 彈簧受壓后在膜片上產生的反作用力 推桿位移；Cs彈簧剛度PF信F0F彈5.2.2 氣動薄膜執行機構 PF信F0F彈3.任務原理：膜片受力分析：根據力平衡關系： 可得：結論：無負載時，線性；有負載時無法到達預定行程5.2.2 氣動薄膜執行機構 4.正反作用：正作用Direct-Acting信號由薄膜氣室上方通入信號：20100KPa推桿：0全行程反作用Reverse-Acting信號由薄膜氣室下方通入信號：20100KPa推桿：全行程05.2.2 氣動薄膜執行機構 POPO5.2.3 電動執行機構 接納420mA支配信號，經過控制

7、電動機的正、反轉產生推桿的直行程或角行程直行程電動執行機構角行程電動執行機構5.1 概述5.2 執行機構5.3 調理機構5.3.1 構造5.3.2 種類5.3.3 調理機構的性能目的5.3.4 調理機構的任務性能目的5.4 執行器的選擇 第五章 執行器165.3.1 構造主要部件：閥桿、壓板、填料、上閥蓋、閥體、閥芯、閥座、下閥蓋上閥蓋(Bonnet) 導向、密封填料(Packing)防止流體沿閥桿向上泄露針對不同流體分為：普通型散熱型高溫長頸型深冷波紋管密封型有毒氣體 5.3.2 種類按閥芯動作不同分為：直行程和角行程直行程Sliding-stem：閥桿帶動閥芯沿直線運動 直通單座閥、直通雙

8、座閥、角型閥、套筒閥、隔膜閥、三通閥等角行程兩大類：閥芯按轉角運動 蝶閥、球閥、偏心旋轉閥等閘閥(Gate valve)隔膜閥閥Diaphram valve)蝶閥Butterfly Valve球閥Ball Valve1.直通單座閥(Single ported globe valve)直通：出入口在同一條直線上相對角型和三通調理閥構造：閥體內只需一組閥芯和閥座，流通才干小特點：易封鎖，走漏量閥芯壓緊閥座后仍能流過的流量很小，不平衡力大流體對閥芯產生的軸向力，即對執行機構的反作用。適用：低壓差，小口徑場所單座閥 5.3.2 種類18全關full closed 半開half open 全開half

9、open1.直行程式1直通單座閥閥芯安裝閥芯正裝：閥芯向下挪動時，閥芯與閥座間的流通面積減少；閥芯反裝：閥芯向下挪動時，閥芯與閥座間的流通面積增大。5.3.2 種類注：管道口徑小于25mm時閥芯只能正裝不能反裝2.直通雙座閥Double-ported globe valve構造：體內只需兩套閥芯和閥座，流通才干比同口徑的單座閥大特點： 不平衡力小流體從兩個環形間隙流過，對上、下兩個閥芯所產生的軸向力可以部分抵消 走漏量較大兩個閥芯不易同時封鎖適用：壓差大，對泄露量要求不嚴厲的場所。5.3.2 種類不適用于高溫、低溫場所因資料熱膨脹不同引起較嚴重的泄露3.角形調理閥angle valve 構造：

10、除閥體為直角形外，其它和直通單座類似 特點：流道簡單，不易堵塞，流通才干同直通雙座閥，閥芯只能正裝適用：高粘度、高壓、含顆粒的場所，或要求直角配角的地方5.3.2 種類注：普通運用于底進側出，此時穩定性較好；在高壓差場所，可采用側進底出，減輕流體對閥芯的損傷4. 三通閥three-way globe valve 構造： 由三個出入口與管道相連，可分為合流和分流兩種適用： 換熱器溫度控制、簡單的配比調理5.3.2 種類合流(mixing)分流(diverting)注：合流閥冷熱流溫差不宜超越150C235. 蝶閥(翻板閥 butterfly valve)特點：流通才干大為同口徑雙座閥的1.52倍

11、；阻力損失小；具有自潔才干；走漏量大 適用：廣泛適用于含有懸浮顆粒、渾濁流體； 尤其大口徑、大流量、低壓差的場所，用于調理液體、氣體和蒸汽的流量5.3.2 分類 調理閥流通面積可變的節流元件對不可緊縮流體 A調理閥接納面積； P調理閥前后差壓； 調理閥阻力系數； 流體密度。1.流量系數C調理閥容量的大小定義：在給定開度下，閥前、后的差壓為100kPa， 流體密度為1000kg/m3時，每小時經過閥門的流體體積m3 ，稱為調理閥在該開度下的流量系數。額定流量系數開度100%全開下的流量系數，反響了閥的流通才干。5.3.4 調理機構的性能目的2.可調比 R 反映調理閥的可調理才干定義：調理閥所能控

12、制的最大流量Qmax與最小流量Qmin之比注：Qmin是調理閥所能穩定有效控制的最小流量，與完全封鎖的走漏量不同，普通為Qmax的24走漏量是指在一定的上、下游壓差且執行機構使閥完全封鎖(輸入信號為105Kpa)。僅為Qmax的0.10.01分為理想可調比和實踐可調比1理想可調比閥前后壓差不變時的可調比普通國內調理閥R=30，國外R=30505.3.4 調理機構的性能目的260S1管道和閥的阻力配置情況2實踐可調比 Rr實踐串并聯管道閥前后壓差變化串聯管道普通取S=0.30.7進展配管設計5.3.4 調理機構的性能目的RrS301Rr與S的關系曲線270X1 旁通閥對流量的影響 2實踐可調比

13、Rr實踐串并聯管道閥前后壓差變化并聯管道旁路流量XRr 5.3.4 調理機構的性能目的RrQ2并聯管道實踐可調比曲線注：實踐運用時應盡量防止翻開旁通閥28例:知 Qmax=100m3/h，R=30。 流體密度為1g/cm3閥全關到全開時，由于串聯管道的影響，假設不思索閥的走漏量的影響，閥兩端的壓差從100kPa降到60KPa。 計算S。并分析串聯對可調比的影響解: S=60/100=0.6 Qmin=Qmax/R=100/30=3.33m3/h R=Qmax/Qmin=23.265.3.3 調理機構的性能目的2實踐可調比 Rr主要有四種：1.快開2.直線3.拋物線4.等百分比對數5.3.3 調

14、理機構的性能目的3.流量特性(1)定義：表示調理閥相對行行程與流過的相對流量之間的關系 Q/Q100相對流量l/L相對開度固有特性，由閥芯的外形決議(2)理想流量特性：閥前后流量不變時的流量特性。直線: 等比分比：特點：小開度過于靈敏， 特點：任何開度下相對靈敏度一樣 大開度過于愚鈍有利于系統穩定，運用最廣拋物線： 快開：特點：介于直線與等百分比之間如三通閥 特點：適用于迅速啟閉的主要為彌補直線特性在小開度時性能差設計 位式或程序控制5.3.3 調理機構的性能目的31例:知Qmax=100m3/h，R=30。 試計算在理想情況下 l/L=0.1, 0.2, 0.8, 0.9 時的流量Q，并比較

15、直線和等百分比流量特性的控制閥在小開度與大開度時流量變化的情況.解: 1.直線Q0.1=13m3/h Q0.2=22.67m3/h Q0.8=80.57m3/h Q0.9=90.33m3/h 0.10.2 Q相對變化量75.4%；0.80.9 12%小開度時：控制強，振蕩大開度，控制弱，不及時 2.等百分比Q0.1=5.68m3/h Q0.2=6.58m3/h Q0.8=50.65mQ0.9=71.17m3/h 0.10.2 Q相對變化量40%；0.80.9 40% 小開度時：變化小, 平緩大開度，變化大，靈敏運用最廣!5.3.3 調理機構的性能目的2理想流量特性:3任務流量特性串聯管道調理閥

16、開度閥前、后壓差流量特性發生畸變當S1時，S愈小畸變愈嚴重。與旁路閥并聯和X值有關S=0.1S=0.5S=1直線S=0.1S=0.5S=1等百分比5.3.4 調理機構的性能目的33結論：1串、并聯管道均會使理想流量特性發生畸變； 畸變程度取決于S和X值。 2串、并聯管道均會使調理閥可調比下降。為保證控制質量，盡能夠不運用旁路閥或串聯截止閥調理流量 5.3.3 調理機構的性能目的5.1 概述5.2 執行機構5.3 調理機構5.4 執行器的選擇5.5.1 執行器氣開、氣關特性的選擇5.5.2 執行構造的選擇5.5.3 調理機構的選擇 第五章 執行器執行機構 調理機構正作用 正裝 氣風關正作用 反裝

17、 氣風開反作用 反裝 氣風關反作用 正裝 氣風開1. 什么是氣動執行器的氣開氣關選擇？氣開：Air to Open (Failure to Close)氣關：Air to Close (Failure to Open)5.5.1 執行器氣開、氣關的選擇注：電動執行器內部具有掉電自鎖功能，故斷電時能堅持原開度不變。普通不涉及電開/電關問題365.5.1 執行器氣開、氣關的選擇2.選擇原那么： 保證氣壓中斷回零后閥門自動歸位到工藝平安位置氣開風開：有氣那么開，無氣那么關，信號，開度氣關風關：有氣那么關，無氣那么開，信號，開度氣開閥信號中斷下自動切斷燃料假設防止液位過低,氣開閥5.2.2 氣動薄膜執

18、行機構 385.5.2 執行構造的選擇思索要素：能源、工藝要求、平安、調理精度、經濟效益及現場情況等普通來說：氣動廉價，平安防爆；電動能源方便，價錢貴如無氣源，運用電動執行機構或自力式閥門調理機構為直行程的，應選用直行程執行機構 調理機構為角行程的，應選用角行程執行機構假設調理機構產生的不平衡力較小，行程較短，選用薄膜執行機構 假設調理機構產生的不平衡力較大，管徑粗，行程較長，選用活塞執行機構1.構造方式和材質的選擇工藝條件：溫度、壓差、流量、走漏量物性：粘度、密度、結晶、結焦切斷、高溫、高壓、大壓差、耐腐蝕、防堵塞、超小流量2.走漏量 走漏量：在全關位置且施加一定的封鎖力時，流體在一定壓力、壓差下流過閥的流量。395.5.2 調理構造的選擇 For a 6 i