第4章過程控制裝置教學要求與學習目標：1了解差壓式變送器和溫度變送器的工作原理。2了解防爆安全柵的工作原理。3了解差控制器調節規律實現的方法。4掌握氣動、電動執行器的結構、組成及工作原理。教學內容:§4.3執行器本章思考題：p175:1、4、5、6、7、8、11、14、19、20、22、23、24、25、26。本節作業：P176：16、18、30第4章過程控制裝置教學要求與學習目標：1

§4.3執行器本節主要內容:

氣動薄膜執行器的結構、類型及使用場合▲氣動執行器控制閥的流量特性

控制閥的選擇（

▲閥門氣開、氣關的選擇原則）▲電動執行器▲電氣轉換器及電氣—閥門定位器§4.3執行器本節主要內容:2●執行器的分類

（按能源形式）氣動執行器：（最常用）電動執行器：（應用較少）液動執行器：（不用）結構簡單、動作可靠、平穩、輸出推力大、維修方便、防火防爆、價格低廉能源取用方便、信號傳遞快、但結構復雜、防爆性能差。控制器執行器電—氣轉換器電信號氣信號使用成本高，易泄露，清潔度差，使用在少數大驅動力、高精度的場合執行機構選擇的主要考慮因素是：①可靠性；②經濟性；③動作平穩、足夠的輸出力矩；④結構簡單、維護方便?！駡绦衅鞯姆诸?/p>

（按能源形式）氣動執行器：（最常用）結構簡單3第四章執行器課件4第四章執行器課件5§4.3.1氣動執行器一氣動執行器由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？P176：19氣動執行器①執行機構：②控制機構：（閥）是執行器的推力裝置，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。所以它是將信號壓力的大小轉換為閥桿位移的裝置。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過閥的流量的裝置③輔助裝置：閥門定位器：手輪機構：是利用反饋原理來改善執行器的性能，使執行器能按控制器的控制信號，實現準確的定位當停電、停氣、控制器或執行器失靈時，利用它可直接操縱控制閥，維持生產的正常運行?！?.3.1氣動執行器一氣動執行器由哪幾部分組成？各部6二執行器的執行機構、控制閥分別有哪些結構形式？各有什么特

點？主要用在什么場合？薄膜式：

活塞式：長行程：氣動執行器①執行機構②控制機構（調節閥）結構簡單，價格便宜，維修方便，應用廣泛。中小口徑（薄膜20-100kPa）適用于大口徑，高靜壓、高壓差的控制閥或蝶閥的推動裝置。（汽缸0.5MPa）

行程規格：25-100mm

帶閥門定位器，適合控制質量高的系統適用于輸出轉角（0°～90°）和有力矩的場合，如用于蝶閥或風門的推力裝置。行程規格：10、16、25、40、60、100mm

膜片面積規格：200、280、400、630、1000、1600cm2正作用執行機構：信號壓力通入膜室上方，信號壓力增大，閥桿向下。

反作用執行機構：信號壓力通入膜室下方，信號壓力增大，閥桿向上。二執行器的執行機構、控制閥分別有哪些結構形式？各有什么特7二執行器的執行機構、控制機構分別有哪些結構形式？各有什么特

點？主要用在什么場合？薄膜式：

活塞式：長行程：①直通單座控制閥②直通雙座控制閥③角形控制閥④三通控制閥⑤隔膜控制閥⑥蝶閥⑦球閥⑧凸輪撓曲閥⑨籠式閥氣動執行器①執行機構②控制機構（調節閥）結構簡單，價格便宜，維修方便，應用廣泛。（20-100kPa）適用于大口徑，高靜壓、高壓差的控制閥或蝶閥的推動裝置。（0.5MPa）

行程規格：25-100mm

帶閥門定位器，適合控制質量高的系統適用于輸出轉角（0°～90°）和有力矩的場合，如用于蝶閥或風門的推力裝置。行程規格：10、16、25、40、60、100mm

膜片面積規格：200、280、400、630、1000、1600cm2二執行器的執行機構、控制機構分別有哪些結構形式？各有什么8各種控制閥的結構、特點及使用場合類型①直通單座控制閥②直通雙座控制閥

③角形控制閥④三通控制閥

結構特點使用場合不平衡力小、泄漏量大、最為常用小口徑、低壓差結構簡單、泄漏量小、易于保證關閉、流體對閥芯上、下的推力不平衡流路簡單、阻力較小現場管道要求直角聯接、高壓差、介質粘度大、含有少量懸浮物和顆粒狀固體有三個出入口與工藝管道聯接，可組成分流與合流兩種型式配比控制或旁路控制“節流元件”正作用閥：閥桿Q

反作用閥：閥桿Q各種控制閥的結構、特點及使用場合類9各種控制閥的結構、特點及使用場合類型①直通單座控制閥②直通雙座控制閥

③角形控制閥④三通控制閥

結構特點使用場合不平衡力小、泄漏量大、大口徑，最為常用小口徑、低壓差結構簡單、泄漏量小、易于保證關閉、流體對閥芯上、下的推力不平衡流路簡單、阻力較小現場管道要求直角聯接、高壓差、介質粘度大、含有少量懸浮物和顆粒狀固體有三個出入口與工藝管道聯接，可組成分流與合流兩種型式配比控制或旁路控制“節流元件”正作用閥：閥桿Q

反作用閥：閥桿Q各種控制閥的結構、特點及使用場合類10各種控制閥的結構、特點及使用場合類型①直通單座控制閥②直通雙座控制閥

③角形控制閥④三通控制閥

結構特點使用場合不平衡力小、泄漏量大、最為常用小口徑、低壓差結構簡單、泄漏量小、易于保證關閉、流體對閥芯上、下的推力不平衡流路簡單、阻力較小現場管道要求直角聯接、高壓差、介質粘度大、含有少量懸浮物和顆粒狀固體有三個出入口與工藝管道聯接，可組成分流與合流兩種型式配比控制或旁路控制“節流元件”正作用閥：閥桿Q反作用閥：閥桿Q各種控制閥的結構、特點及使用場合類11⑤隔膜控制閥⑥蝶閥(翻板閥）

⑦球閥⑧凸輪撓曲閥（偏心旋轉閥）類型結構特點使用場合結構簡單、流阻小、流通能力大、耐腐蝕性強強酸、強堿、強腐蝕性、高粘度、含懸浮顆粒狀的介質結構簡單、重量輕、價格便宜、流阻極小、泄漏量大大口徑、大流量、低壓差、含少量纖維或懸浮顆粒狀介質閥芯與閥體都呈球形體流體的粘度高、污穢、雙位控制密閉性好、重量輕、體積小、安裝方便介質粘度高含懸浮物顆粒⑤隔膜控制閥類型結12⑤隔膜控制閥⑥蝶閥(翻板閥）

⑦球閥⑧凸輪撓曲閥（偏心旋轉閥）類型結構特點使用場合結構簡單、流阻小、流通能力大、耐腐蝕性強強酸、強堿、強腐蝕性、高粘度、含懸浮顆粒狀的介質結構簡單、重量輕、價格便宜、流阻極小、泄漏量大大口徑、大流量、低壓差、含少量纖維或懸浮顆粒狀介質閥芯與閥體都呈球形體流體的粘度高、污穢、雙位控制密閉性好、重量輕、體積小、安裝方便介質粘度高含懸浮物顆粒⑤隔膜控制閥類型結13

⑨籠式閥

（套筒型控制閥）類型結構特點使用場合可調范圍大、振動小、不平衡力小、結構簡單、套筒互換性好、汽蝕小、噪音小壓差大，要求噪音小的場合。對高溫、高粘度及含固體顆粒的介質不適合

⑨籠式閥

（套筒型控制閥）類型結14三何謂控制閥的流量特性？又何謂理想流量特性和工作流量特性？P176-20◆控制閥的流量特性——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）之間的關系。即◆理想流量特性——閥前后壓差保持不變的流量特性◆工作流量特性——實際使用過程中，閥前后壓差會隨閥開度的變化而變化，此時的流量特性為工作流量特性三何謂控制閥的流量特性？又何謂理想流量特性和工作流量特性15四控制閥的理想流量特性有哪些？寫出其數學表達式？各有什么特點？①直線流量特性控制閥的相對流量與相對開度成直線關系。即單位位移引起的流量變化是常數。根據直線流量特性可推得：補充圖不同流量特性的閥芯形狀1—快開；2—直線；3—拋物線；4—等百分比根據閥芯形狀的不同，有快開、直線、等百分比（對數）、拋物線等幾種：4-56四控制閥的理想流量特性有哪些？寫出其數學表達式？各有什么16直線流量特性的特點：直線流量特性的特點：17第四章執行器課件18②等百分比（對數）流量特性：是指單位相對開度變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量成正比關系，即控制閥的放大系數隨相對流量的增加而增加，即根據上述關系可推得：②等百分比（對數）流量特性：是指單位相對開度變化所引起的相19第四章執行器課件20③拋物線流量特性：Q/Qmax與l/L成拋物線關系。

④快開特性：這種流量特性在開度較小時就有較大流量，隨開度的增大，流量很快就達到最大，稱快開特性。適合于迅速啟閉的切斷閥或雙位控制系統。③拋物線流量特性：Q/Qmax與l/L成拋物線關系。

④21五控制閥的工作流量特性對理想流量特性的影響？①串聯管道的工作流量特性

△P=△P1+△PV△P△PV（全開）S=S=1時，是理想特性

工作時S＜1，一般S選0.3～0.5

理想的直線流量特性畸變為快開特性理想的等百分比特性即畸變為直線特性閥權度五控制閥的工作流量特性對理想流量特性的影響？①串聯管道22②并聯管道的工作流量特性

Q=Q控+Q旁x=Q控（全開）Qx——并聯管道中的分流比x=1時，是理想特性隨x減小，Q旁增加，控制閥的可調范圍減小當x很小時，控制閥不起作用。所以一般x≥0.8補充圖②并聯管道的工作流量特性

Q=Q控+Q旁x=Q控（全開）Qx231串、并聯管道都會使閥的理想流量特性發生畸變，串聯管道尤為嚴重。2串、并聯管道都會使閥的可調范圍降低，并聯管道尤為嚴重。3串聯管道使系統總流量減少，并聯管道使系統總流量增大。4串、并聯管道會使控制閥的放大系數減小，即輸入信號變化引起的流量變化值減少。總結：1串、并聯管道都會使閥的理想流量特性發生畸變，串聯管道尤為24六如何選擇控制閥？11選用控制閥時，一般要根據被控介質的特性（溫度、壓力、腐蝕性、粘度等）、控制要求、安裝地點，參考各類控制閥的特點合理選用?？紤]因素：2選流量特性：一般先按控制系統的特點選擇閥的希望流量特性，再考慮工藝配管情況來選擇相應的理想流量特性，使控制閥安裝在具體的管道系統中，畸變后的工作流量特性能滿足控制系統對它的要求。等百分比流量特性最常用。1選結構：根據工藝條件選擇結構。選擇執行器的氣開式與氣關式▲氣關式：有氣壓信號時閥關、無氣壓信號時閥開的氣動執行器?！鴼忾_式：有氣壓信號時閥開、無氣壓信號時閥關的氣動執行器。六如何選擇控制閥？11選用控制閥時，一般要根據被控25①何謂氣動薄膜執行機構的正、反作用？正作用：信號壓力增大時，閥桿向下動作的叫正作用執行機構（ZMA型）。信號壓力是通入波紋膜片上方的薄膜室。反作用：信號壓力增大時，閥桿向上動作的叫反作用執行機構（ZMB型）。信號壓力是通入波紋膜片下方的薄膜室。兩者可改裝。②何謂氣動薄膜控制機構的正、反作用？（正裝、反裝）反正正作用閥：閥桿Q；反作用閥：閥桿Q①何謂氣動薄膜執行機構的正、反作用？正作用：信號壓力增大26③執行器的正、反作用方向如何確定？∴作用方向取決是氣開閥還是氣關閥“正”方向：當執行器的輸入信號增加時，氣開閥的開度增加。因而流過閥的流體流量也增加，故氣開閥是“正”方向“反”方向：當執行器的輸入信號增加時，氣關閥的開度減小。因而流過閥的流體流量也減小，故氣關閥是“反”方向正正正反正反反反①②③④正正反反氣關式氣關式氣開式氣開式執行器的氣開與氣關形式是由閥門執行機構的正、反作用和控制機構的正裝、反裝組合而定的。③執行器的正、反作用方向如何確定？∴作用方向取決是氣開閥還274控制閥口徑的選擇

根據控制閥流量系數C的值查表4-5的公式計算流量系數C——在給定的行程下，當閥兩端壓差為100KPa，流體密為1g/cm3時，流經控制閥的流體流量（m3/h）。最大流量系數Cmax——閥全開時的流量系數。對不可壓縮流體，且閥前后壓差p1-p2不太大時，流量系數按下式計算：▲氣開、氣關的選擇原則

主要從工藝生產安全要求出發?？紤]原則：信號壓力中斷時，應保證設備與操作人員的安全。例如：燃料氣TC氣開型易結晶介質TC氣關型具體計算見Pg169：4控制閥口徑的選擇對不可壓縮流體，28§4.3.2電動執行器一電動執行器有什么功能？電動執行器的功能是接收來自控制器的0～10mA或4～20mA的直流電流信號，并將其轉換成相應的角位移或直行程位移，去操縱閥門、擋板等控制機構，以實現自動控制。Ⅰ電子管型：已淘汰

電動單元組合儀表Ⅱ晶體管：將近淘汰（0～10mA）

（DDZ）Ⅲ集成電路：應用中（4～20mA）電信號位移§4.3.2電動執行器一電動執行器有什么功能？29二電動執行器的類型、組成？它也是由執行機構和調節機構兩部分組成。其中調節機構和氣動執行器是通用的，不同的只是電動執行機構，它用電動機產生推力啟閉調節閥。電動執行機構用控制電機作動力裝置。輸出形式有角行程（DKJ）：電機轉動經減速器后輸出。直行程(DKZ)：電機轉動經減速器減速并轉換為直線位移輸出。二電動執行器的類型、組成？它也是由執行機30相對氣動、液動執行器而言，電動執行器主要有3點優勢：(1)無需特殊的氣源和空氣凈化等裝置。(2)可遠距離傳輸信號，電纜敷設比