执行器特性解析实用教案

1、工作流量特性工作流量特性(txng) (P (txng) (P 变化变化) )(1)(1)串联串联(chunlin)(chunlin)管道时管道时(2)(2)并联并联(bnglin)(bnglin)管道时管道时SPPSmin1 m axm axQxQ第1页/共29页第一页，共30页。可调比R R反映调节(tioji)(tioji)阀的调节(tioji)(tioji)能力的大小 定义: :调节(tioji)(tioji)阀所能调节(tioji)(tioji)的最大流量和最小流量之比 minmaxQQR 调节阀前后压差的变化(binhu)(binhu)，会引起可调比变化(binhu)(binhu)

2、，将可调比分为理想可调比和实际可调比。 第2页/共29页第二页，共30页。minmaxQQR 理想可调比由结构设计决定(judng)(judng)，通常 R=30 或 50maxminPKPKminmaxKK第3页/共29页第三页，共30页。串联(chunlin)管道时的可调比 minmaxmaxmin()rPKRPK流量最大时阀门上的压降最小设 SPPSminR SminminmaxSPPRRPP第4页/共29页第四页，共30页。并联(bnglin)管道时的可调比 1max2max1min21min2rQQQRQQQQ1maxmaxQxQ) 1()1 (maxmaxmaxRRRQRQQRrR

3、 1 2max11QQRr设 2max1maxQQQmax(1)x Q1min1max/QQR第5页/共29页第五页，共30页。执行器的选用是否(sh fu)(sh fu)得当，将直接影响控制系统的控制质量、安全性和可靠性 执行器的选择，主要是从以下(yxi)(yxi)三方面考虑：1.1.调节阀的结构(jigu)(jigu)形式；2.2.调节阀的流量特性；3.3.调节阀的口径。第6页/共29页第六页，共30页。执行机构的选择执行机构的选择(xunz) (xunz) 比较项目气动薄膜执行机构电动执行机构可靠性高（简单、可靠）较低驱动能源需另设气源简单方便价格低高输出力大小刚度小大防爆好差工作环境

4、大（4080）小（1055）第7页/共29页第七页，共30页。可以根据实际使用要求(yoqi)，综合考虑确定选择执行机构时，还必须考虑执行机构的输出力（力矩(l j)）应大于它所受到的负荷力（力矩(l j)） 负荷力（力矩）包括(boku)流体对阀芯产生的作用力（不平衡力）或作用力矩（不平衡力矩）阀杆的摩擦力、重量以及压缩弹簧的预紧力 对于气动薄膜执行机构:工作压差小于最大允许压差但当所用调节阀的口径较大或压差较高时，执行机构要求有更大的输出力，此时加上。，也可考虑选用。第8页/共29页第八页，共30页。主要依据是：（1） 流体性质 如流体种类、粘度、腐蚀性、是否含悬浮颗粒（2） 工艺条件 如

5、温度、压力、流量、压差、泄漏量（3） 过程控制要求 控制系统精度、可调比、噪音 根据以上各点进行综合考虑，并参照各种调节机构的特点及其适用(shyng)场合，同时兼顾经济性，来选择满足工艺要求的调节机构。第9页/共29页第九页，共30页。实际上是指如何选择(xunz)(xunz)直线特性和等百分比特性 经验经验(jngyn)(jngyn)准则准则 : :适当地选择(xunz)(xunz)调节阀的特性，以阀的放大系数的变化来补偿控制对象放大系数的变化，使控制系统总的放大系数保持不变或近似不变（1 1）考虑系统的控制品质第10页/共29页第十页，共30页。 调节阀在串联管道(gundo)(gund

6、o)时的工作流量特性与S S值的大小有关，即与工艺配管情况有关。因此，在选择其特性时，还必须考虑工艺配管情况。（2）考虑工艺(gngy)管道情况1.1.根据(gnj)(gnj)系统的特点选择所需要的工作流量特性2.2.考虑工艺配管情况确定相应的理想流量特性P182 P182 表5-55-5具体做法: :第11页/共29页第十一页，共30页。直线特性(txng)(txng)调节阀在小开度时流量相对变化值大，控制过于灵敏，易引起振荡，且阀芯、阀座也易受到破坏，因此在S S值小、负荷变化大的场合，不宜采用。等百分比特性(txng)(txng)调节阀的放大系数随调节阀行程增加而增大，流量相对变化值是恒

7、定不变的，因此它对负荷变化有较强的适应性。 （3）考虑(kol)负荷变化情况第12页/共29页第十二页，共30页。首先必须要合理确定调节(tioji)(tioji)阀流量和压差的数据。通常把代入计算公式中的流量和压差分别称为计算流量和计算压差。而在根据计算所得到的流量系数选择调节(tioji)(tioji)阀口径之后，还应对所选调节(tioji)(tioji)阀开度和可调节(tioji)(tioji)比进行验算，以保证所选调节(tioji)(tioji)阀的口径能满足控制要求。 PQK10依据(yj)流量系数说穿了，就是根据工艺参数计算出K K，然后根据K K来选取一个K Kv v值差不多的调

8、节阀。第13页/共29页第十三页，共30页。 最大计算流量是指通过调节阀的最大流量，其值应根据工艺设备的生产能力、对象负荷的变化、操作条件变化以及系统的控制(kngzh)质量等因素综合考虑，合理确定。 避免两种倾向：过多考虑(kol)(kol)余量 只考虑眼前(ynqin)(ynqin)生产 选择调节阀口径的步骤选择调节阀口径的步骤第14页/共29页第十四页，共30页。计算压差(y ch(y ch ) )是指最大流量时调节阀上的压差(y ch(y ch ) )，即调节阀全开时的压差(y ch(y ch ) )确定(qudng)(qudng)计算压差时必须兼顾调节性能和动力消耗两方面，即应合理选

9、定S S值。第15页/共29页第十五页，共30页。2) 2) 在最大流量的条件下，分别计算系统内调节阀之外在最大流量的条件下，分别计算系统内调节阀之外的各项局部阻力所引起的压力损失，再求出它们的各项局部阻力所引起的压力损失，再求出它们(t (t men)men)的总和的总和PF PF 。 3) 3) 选取(xunq)S(xunq)S值 S S值一般希望不小于0.30.3，常选 5 . 03 . 0S4) 4) 求取调节阀计算(j sun)(j sun)压差PV PV VVFPSPP 计算压差确定步骤如下：计算压差确定步骤如下： 1) 1) 选择调节阀前后最近的压力基本稳定的两选择调节阀前后最近

10、的压力基本稳定的两个设备作为系统的计算范围。个设备作为系统的计算范围。 SPSPFV1第16页/共29页第十六页，共30页。根据已求得的KmaxKmax，在所选用的产品 型式的标准(biozhn)(biozhn)系列中，选取大于KmaxKmax并与其最接近的那一挡Kv Kv 值 （P.169,P.169,表6-3)6-3)根据已决定(judng)(judng)的计算流量和计算压差，求得最大流量时的流量系数Kmax Kmax PQK10第17页/共29页第十七页，共30页。最大计算(j sun)(j sun)流量时的开度不大于90%90%最小计算(j sun)(j sun)流量时的开度不小于10

11、% 10% %10003. 011003. 1 22iVQPKSSk%100 1110lg48. 1122iVQPKSSk直线(zhxin)(zhxin)特性调节阀 等百分比特性(txng)(txng)的调节阀 第18页/共29页第十八页，共30页。minmaxQQRrSRRr须满足(mnz)根据值决定根据值决定(judng)(judng)调节阀的公称直径调节阀的公称直径DgDg和阀座直径和阀座直径dgdg（P.169表6-3)第19页/共29页第十九页，共30页。第20页/共29页第二十页，共30页。将控制信号(xnho)（I0或PO），成比例地转换成气压信号(xnho)输出至执行机构，使阀

12、杆产生位移阀杆位移量通过机械机构反馈到阀门定位器，当位移反馈信号与输入的控制信号相平衡时，阀杆停止动作，调节阀的开度与控制信号相对应。第21页/共29页第二十一页，共30页。按结构形式，阀门定位器可以按结构形式，阀门定位器可以(ky)(ky)分为分为: :电电/ /气阀门定位器气阀门定位器气动阀门定位器气动阀门定位器智能式阀门定位器。智能式阀门定位器。 第22页/共29页第二十二页，共30页。电气阀门定位器作用(zuyng)： 1.将420mA或010mA转换为气信号，用以控制气动调节阀 2.它还能够起到阀门定位的作用(zuyng) 当输入当输入IO 对主杠杆对主杠杆2产生向左的力产生向左的力

13、F1 主杠杆绕支点反时针偏转主杠杆绕支点反时针偏转 挡板挡板13靠近喷嘴靠近喷嘴15 Pa 使阀杆向下移动使阀杆向下移动并带动反馈并带动反馈(fnku)杆杆9绕支点绕支点4偏转偏转凸轮凸轮5也跟着逆时针偏转也跟着逆时针偏转从而使反馈从而使反馈(fnku)弹簧弹簧11拉伸拉伸 最终使阀门定位器达到平衡状态。此时，最终使阀门定位器达到平衡状态。此时，一定的信号压力就对应于一定的阀杆位移，一定的信号压力就对应于一定的阀杆位移，即对应于一定的阀门开度。即对应于一定的阀门开度。 Pa第23页/共29页第二十三页，共30页。KiIoFiliMiK1PaK2LKfFflfMf第24页/共29页第二十四页，共

14、30页。KiIoFiliMiK1PaK2LKfFflfMf120121i iffK KLK lIK K K l121ffK K K li iffK lK l阀杆位移和输入信号之间的关系取决于转换系数阀杆位移和输入信号之间的关系取决于转换系数KiKi、力臂长度、力臂长度lili以及反馈部以及反馈部分的反馈系数分的反馈系数KfKf，而与执行机构的时间常数和放大系数，即执行机构的膜片，而与执行机构的时间常数和放大系数，即执行机构的膜片有效面积和弹簧刚度无关，因此有效面积和弹簧刚度无关，因此(ync)(ync)阀门定位器能消除执行机构膜片有阀门定位器能消除执行机构膜片有效面积和弹簧刚度变化的影响，提高

15、执行机构的线性度，实现准确定位。效面积和弹簧刚度变化的影响，提高执行机构的线性度，实现准确定位。 第25页/共29页第二十五页，共30页。原理与前者完全相同气动(q dn)力矩平衡式阀门定位器要将正作用改装成反作用，只要把波纹管的位置从主杠杆的右侧调到左侧即可。 第26页/共29页第二十六页，共30页。原理和前面(qin mian)两种阀门定位器很相似 第27页/共29页第二十七页，共30页。以CPU为核心，具有许多模拟式阀门定位器无法比拟的优点(yudin)：(1) 定位精度和可靠性高 智能式阀门定位器机械可动部件少，输入信号、反馈信号的比较是数字比较，不易受环境影响，工作稳定性好，不存在机

16、械误差造成的死区影响，因此具有更高的精度和可靠性。(2) 流量特性修改方便 智能式阀门定位器一般都包含有常用的直线、等百分比和快开特性功能模块，可以通过按钮或上位机、手持式数据设定器直接设定。(3) 零点、量程调整简单 零点调整与量程调整互不影响，因此调整过程简单快捷。许多品种的智能式阀门定位器不但可以自动进行零点与量程的调整，而且能自动识别所配装的执行机构规格，如气室容积、作用型式等，自动进行调整，从而使调节阀处于最佳工作状态的。(4) 具有诊断和监测功能 除一般的自诊断功能之外，智能式阀门定位器能输出与调节阀实际动作相对应的反馈信号，可用于远距离监控调节阀的工作状态。接受数字信号的智能式阀门定位器，具有双向的通讯能力，可以就地或远距离地利用上位机或手持式操作器进行阀门定位器的组态、调试、诊断。 第28页/共29页第二十八页，共30页。感谢您