第10章执行器..ppt

执行器：俗称调节阀。作用：接受控制器输出的操纵信号Mv、改变操纵变量q、使被控变量回到给定值。,概述,组成：1-执行机构（产生直线、转角位移）；,2-调节机构（改变阀门开度、控制介质流量）,第一节执行机构,接受气压操纵信号(0.02-0.1MPa)，转换为对应的位移，推动调节机构。,一、气动薄膜执行机构,分类：电动、气动、液动、自力式。(1).气动执行机构：结构简单、动作可靠、维护方便、安全防爆，需专用气源。(2).电动执行机构：易于电动仪表配合，电源便捷。结构复杂、无本安防爆。(3).液动执行机构：功率大、定位准确，需液压系统，结构复杂、维护困难。,气动执行机构类型：薄膜式、活塞式两类。,结构：由上下膜盖、橡胶膜片、弹簧、推杆、支架、调节件、密封件组成。,气动薄膜执行机构有正、反作用两种形式。正作用式：信号压力P作用在膜片之上，P推杆下移。推杆不用密封。反作用式相反。,1、无负载状态：不考虑调节机构反力和摩擦力。操纵信号压力P在膜片A上产生作用力:F=P.A使膜片-推杆下移L压缩弹簧产生弹性反力:F=C.L当F=F平衡时，推杆稳定。,通过调节件，调节弹簧预紧量L0，在信号下限压力P0=20KPa下，推杆刚刚位移，则：,推杆位移L与信号压力P成线性关系。,2、有负载状态：调节机构在实际工作中，被控介质的前后压差及阀杆摩擦，对执行机构产生反作用力:Fl，此时：,阀杆行程缩短、影响控制能力。解决措施：加装阀门定位器、提高信号压力。,3、阀门定位器作用：使阀杆位移L与信号Po成正比(定位)，消除阀芯不平衡力的影响。,(1).气动阀门定位器气动组件（波纹管1、主杠杆2、喷嘴14挡板13、气动放大器16）反馈组件（反馈杆9、反馈凸轮5、副杠杆6、反馈弹簧11）,气动放大器原理：,气动执行机构8阀杆下移l反馈板5偏转副杠杆6偏转反馈弹簧11拉伸弹性反力f=k.l当杠杆上力矩平衡：,l-p成正比关系。实现了信号p对阀位l的控制定位。,操纵信号p波纹管1产生力F=AB.p主杠杆2偏转杠杆下端右移挡板13靠近喷嘴14喷气阻力气动放大器16放大P,(2).电-气阀门定位器,作用：将4-20mA电动调节信号Io转换为20-100KPa气压调节信号Po，并使阀杆位移L与输入信号Io准确定位。,结构原理：与气动定位器相似，电磁线圈将信号电流I0转换成力F作用于杠杆，取代波纹管。,LI。成正比关系。,2、原理电流调节信号Io通过线圈产生磁场受磁铁1作用杠杆3受力:F=Ki.Io偏转杠杆下端右移挡板14靠近喷嘴15气动放大器17放大输出P气动执行机构9阀杆下移拉杆10反馈板6偏转反馈杆7偏转反馈弹簧12拉伸弹性反力f=K.L当杠杆上力矩平衡时：,二、气动活塞式执行机构结构：活塞、气缸原理：通过活塞两边气缸的充、放气实现活塞及推杆的直线位移。特点：由于无弹簧反力定位作用，所以必需与气动阀门定位器配合使用，才能保证阀位与控制信号相对应。类型：单汽缸式、双汽缸式、有弹簧式、无弹簧式,一、组成与类型基本组成：阀座、阀芯、阀杆、阀体,1、直行程调节阀：直通单、双座阀、角阀、三通阀、套筒阀等。,第二节调节机构,2、角行程调节阀：蝶阀、球阀、凸轮挠曲阀等。,特点：.直通单座阀：泄漏量小、不平衡力大。.直通双座阀：泄漏量大、不平衡力小。.角阀：流路简单、阻力小、便于自净、清洗。.三通阀：适于分流、合流调节。.套筒阀：密封严、不平衡力小、无震动、流量特性改变简单。.蝶阀：结构简单、压损小、泄露大。.球阀：流路简单、泄露小、流通力大。.凸轮挠曲阀：流路简单、阻力小、密封严。,二、节流原理,Pvc-阀上最低压力。,1.pvcpv时：,改变阀芯行程阻力系数即可控制流量。,Q与成正比。,2.pvcpv时：,阀上最低压力pvc与介质饱和蒸汽压pv关系,pvcpv气泡破裂冲蚀阀体-汽蚀。,3.pvcpv时：,条件:,Q不随变化-阻塞流,其中：pc为流体的临界压力。,阀上节流过程：AvP1PvP2,不同结构的阀型，其压力恢复情况不同。,用压力恢复系数FL表示：,三、调节机构理想性能指标（阀前后压差恒定）1、流量系数,控制阀上的流量：,流通系数C：一定开度下，P100KPa时通过阀的水(=1g/2)的流量(m3/h)。C表征阀的流体通过能力，与阀结构有关。,对于阻塞流：,注：介质为气体、蒸汽、高粘液体时，计算公式与上式不同。,2、可调比R：可调比R：调节阀开度100%与0%时阀上流量之比。,注：Q0与阀门过度关闭下的泄漏量不同。,R与阀门结构有关，一般R=30，新型阀门可达50.,.直线流量特性：Q/Qmaxl/L呈线性关系。,.等百分比(对数)流量特性：Q/Qmaxl/L与此点相对流量Q/Q100呈正比。,特点：小开度下Q/Q大，调节作用强，易振荡；大开度下Q/Q小，调节作用弱，不灵敏。,特点：小开度时,Q/Q小、调节平稳；大开度时,Q/Q大、调节灵敏。,流量特性：阀前后压差一定时，相对流量Q/Q100与相对开度l/L之间的关系。,流量特性取决于阀芯-阀座的形状。,3、流量特性：,.抛物线流量特性：Q/Qmaxl/L呈抛物线关系。,.快开流量特性：Q/Qmaxl/L呈倒数关系。,特点：介于直线特性与对数特性之间。,特点：小开度时流量大，大开度时，流量变化小。适用于双位控制系统。,实际工作状态下，改变开度时流通阻力变化前后压差变化流量变化,阀全开时，Q100P不变PV100PVmin阀全关时，Q00PV0P阀阻比：,.阀与管道串联时的流量特性：,三、调节机构工作性能指标,受串联管路摩阻影响，阀流量特性发生畸变（直线快开；对数直线）。S值越小、管阻越大，流量特性畸变越厉害。一般希望S不低于0.30.5。,串联管路实际可调比：,.阀与管道并联时的流量特性：QQvQp,阀开时，Qp不变QvQ阀全开时阀上流量Qv100与总流量Q100之比为：流量比：,阀与管路并联，阀对总流量的调节能力变弱，流量特性不畸变，但调节范围减小。X越小越厉害。,并联管道工况下实际可调比:,一、气开、气关选择。气开阀：输入调节信号增加时，阀开度增加，Q；气关阀：输入调节信号增加时，阀开度减小，Q；*电动调节阀信号中断后，保持原位。,执行机构调节机构调节阀正正气关正反气开反*正气开反*反气开,第三节执行器的选择和使用,选择原则：在仪表控制信号中断时，控制阀自由阀位应保证设备和人身安全。例1：加热炉燃油调节阀，选气开，无信号时关，避免烧坏炉管。例2：压缩机回流调节阀，选气关，无信号时开，防止抽瘪设备。,二、调节机构选择,1、结构与材质选择根据工艺条件、介质性质，选阀形、阀盖、填料。,2、泄漏量在全关位置另加一定关闭力时，阀上一定的压差下流体的流量。调节阀的作用在于