动化仪表及过程控制(701)执行器

1、自动化仪表及过程自动化仪表及过程控制控制(7)Automation Instrumentations and Process ControlTANGNAN第4章执行器和防爆栅 Actuator and Explosion-proof Fence 执行器是自动控制系统中的一个重要的组成部分. 它的作用是接收控制器送来的控制信号, 产生相应动作来控制被控变量。 执行器按其使用能源形式可分为气动、电动、液动三大类。气动执行器用压缩空气做为能源，简单、可靠、推力大、防火防爆、价格低廉，电动执行器的能源取用方便，信号传递迅速。TANGNAN气动执行器 TANGNAN气动执行器 TANGNAN气动执行器

2、Pneumatic actuatorTANGNAN带阀门定位器的气动调节阀TANGNAN电动执行器Electrical actuatorTANGNAN调节阀的执行机构气动薄膜阀 气动活塞阀TANGNAN正作用薄膜执行机构Direct acting diaphragm actuatorTANGNAN执行机构的作用型式正作用反作用TANGNAN调节阀的调节机构TANGNAN调节阀的调节机构TANGNAN工业调节阀调节机构的型式结构型式 特点直通单座 压降低，泄漏量小直通双座 压降大，泄漏量大角阀高压降、高粘度、含杂质介质高压阀高压场合蝶阀大流量、低压差、大泄漏量、含杂质隔膜阀腐蚀性介质三通阀分流、

3、合流TANGNAN蝶阀TANGNAN角阀、三通阀TANGNAN常见的直行程阀阀体阀芯阀座推杆TANGNAN常见的直行程阀阀体阀芯阀座推杆TANGNAN调节机构作用型式例：直通单座阀正作用 反作用 TANGNAN调节机构作用型式例：直通单座阀正作用 反作用 TANGNAN气动调节阀气开气关型式AO:air-to-openAC:air-to-closeTANGNAN气开气关组合方式表序号执行机构调节机构执行器1+/正+/正+/气关2+/正-/反-/气开3-/反+ /正-/气开4-/反-反/+/气关TANGNAN控制系统气动执行器AO/AC选择原则：安全安全在事故条件下（如气动阀门气源中断），应尽量

4、使其动作不会引起严重事故。TANGNAN例1：加热炉燃油系统供油阀为防止高温事故，应选气开式TANGNAN例2：工业锅炉汽包水位给水阀在事故条件下需保证有冷水进入汽包，应选气关（闭）式TANGNAN调节阀的流量特性调节阀的流量特性阀芯相对位移和相对流量变化的关系阀芯相对位移和相对流量变化的关系 )(maxLlfQQQmax：阀门最大流量L：阀芯最大行程Q： 实际流量l：实际行程TANGNAN理想流量特性（固有流量特性）取决于阀芯的形状。取决于阀芯的形状。不同的阀芯形状在同样行程变化时不同的阀芯形状在同样行程变化时引起不同的流量变化引起不同的流量变化例：直线阀理想流量特性例：直线阀理想流量特性

5、常数）()()(maxKLldQQdTANGNAN理想流量特性理想流量特性 TANGNAN工作流量特性 取决于阀芯的形状和配管的状况实际管路系统中其它设备对流量特性的影响TANGNAN串联管道工作流量特性串联管道工作流量特性 TggTgTppQpppQppp,0, 000TANGNAN全开阀阻比0minPPsT由于pg的存在，使理想特性变为工作特性TANGNAN管道串联时调节阀的工作特性管道串联时调节阀的工作特性 TANGNAN工程中调节阀口径的确定工程中调节阀口径的确定基本步骤基本步骤 确定工艺最大流量确定工艺最大流量QmaxQmax确定最大流量时的阀压降确定最大流量时的阀压降P PTmin

6、Tmin并计算并计算S S值值计算流量系数计算流量系数C C进行必要的修正进行必要的修正查找合适的查找合适的CgCg（保证保证CgCCgC）代入代入CgCg验算验算由由CgCg查找相应公称通经查找相应公称通经DgDg和阀座直径和阀座直径DgDg产品产品TANGNAN流通能力（流量系数）流通能力（流量系数）CpCQ10C的物理意义：在阀门全开状态下，p=100KPa,=1000kg/m3时的流量(m3/h)。C直接反映了流体流过阀门的能力，同样条件下C大的阀门，Q大。TANGNAN调节阀的可调比调节阀的可调比R（可调范围）（可调范围）minmaxQQR R指所能控制的最大流量和最小流量之比，它反

7、映了阀门的调节能力。目前工程上常用的调节阀的理想可调比有30和50两种。TANGNAN直通双座直线阀选型例直通双座直线阀选型例141510100010010maxpQC已知Qmax=100m3/h，p=50KPa，Qmin=20m3/h，s=0.5，介质为水，试确定阀门口径Dg。解：解： 1.1.2. 2. 查表得合适的查表得合适的Cg=160Cg=160TANGNAN直通双座直线阀选型例直通双座直线阀选型例11310005010160maxQ3.3.验算：验算：阀门开度阀门开度100%100%时有时有4. 4. 按按Cg=160Cg=160查表得合适的选型口径查表得合适的选型口径Dg=100

8、mmDg=100mm且有且有Q=100,l/L=79%,Q=20,l/L=10%Q=100,l/L=79%,Q=20,l/L=10% TANGNAN电气转换器电气转换器 Electric to Pneumatic ConverterTANGNAN电气转换器原理电气转换器原理TANGNAN阀门定位器阀门定位器Value PositionerTANGNAN阀门定位器阀门定位器TANGNAN气动阀控制信号形式TANGNAN电动调节阀电动调节阀TANGNAN电动阀执行机构电动阀执行机构直行程调节阀角行程调节阀多圈行程调节阀电磁阀TANGNAN电动阀工作原理框图电动阀工作原理框图TANGNAN电动阀两相

9、电机伺服电路电动阀两相电机伺服电路TANGNAN变频电动阀原理框图TANGNAN第4章执行器和防爆栅练习：控制阀的工作流量特性与下列哪几项有关？（A）阀门的流量系数；（B）阀芯的形状；（C）阀门的口径；（D）阀门两端的配管情况。 TANGNAN第4章执行器和防爆栅练习：控制阀的工作流量特性与下列哪几项有关？（A）阀门的流量系数；（B）阀芯的形状；（C）阀门的口径；（D）阀门两端的配管情况。答：B,D TANGNAN第4章执行器和防爆栅练习：调节阀串联管路中，管路中其它阻力件的阻力增加会导致全开阀阻比s发生什么变化？（A）增加；（B）减少；（C）1；（D）不变。TANGNAN第4章执行器和防爆栅

10、练习：调节阀串联管路中，管路中其它阻力件的阻力增加会导致全开阀阻比s发生什么变化？（A）增加；（B）减少；（C）1；（D）不变。答：答：b b 0minPPsTTANGNAN第4章执行器和防爆栅练习：图为贮罐液位控制系统，为安全起见，贮罐内液体严禁溢出。当选择流出量Q为操纵变量时，其控制阀和控制器分别应如何选择作用方向？（A）气关式、正作用 （B）气开式、正作用 （C）气关式、反作用 （D）气开式、反作用 TANGNAN第4章执行器和防爆栅练习：图为贮罐液位控制系统，为安全起见，贮罐内液体严禁溢出。当选择流出量Q为操纵变量时，其控制阀和控制器分别应如何选择作用方向？（A）气关式、正作用 （B）气开式、正作用 （C）气关式、反作用 （D）气开式、反作用 答：（C）TANGNAN第4章执行器和防爆栅 题解题解：在系统中，贮罐是被控对象，流出量是操纵变量，贮槽液位高度是被控变量。 当操纵变量流出量增加时，被控变量液位高度下降，因此对象是反作用（-）。 从工艺安全条件出发，为避免当控制信号中断时，控制阀全关而导致液体溢出，执行器应选气关式，即反作用（-）。 为保证系统负反馈，使各环节符号乘积为“负”，控制器须选用反作用（-）。才能当液位上升时，控制器的输出减小，开大输出阀