自动控制技术(整理)

1、第一章自动控制系统概述自动控制与自动化的概念：自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令 自动地进行操作或运行。自动控制理论是关于受控系统的分析、设计和运行的理论和技术。自动控制的作用1.提高社会生产率和工作效率2.节约能源和原材料消耗3.保证产品质量 4.改善劳动条件，减轻体力、脑力劳动5.改进生产工艺和管理体制控制理论的发展经典控制理论:20世纪40年 20世纪50年代Nyquist (1932)频域分析技术 Bode (1945)图 根轨迹分析方法(1948)特点：主要从输出与输入量的关系方面分析与研究问题。适用范围：线性定常的单输入、单输出控制系统。以传递函数为基础，在频

2、率域对单输入单输出控制系统进行分析与设计。PID控制规律是古典控制理论最辉煌的成果之一现代控制理论:20世纪60年代获得迅猛发展主要内容：(基础)线性系统理论，最优控制理论，最佳估计理论, 系统辨识等。特点：从输入-状态-输出的关系全面地分析 与研究系统。适用范围：不限于线性定常系统，也适用于线性时变，非线性及离散系统，多输入、多输出的情况。大系统理论：20世纪70年代始将现代控制理论与系统理论相结合核心思想：系统的分解与协调，多级递阶优化与控制适用范围：高维线性系统控制系统结构及仪表的发展从结构看，经历了 4个阶段：（1 ） &地式：如自力式温度揑制器，适用于单回賂（2）单元组合式：按功能分

3、成若干单元，依据实际需要进行适当组合，使用方便、灵活.（3 ）计算机控制系统：直接数字控制（DDC ）,集散控制系统（DCS ）（4 ）二级优化控制：采用上位机和单元组合式相结合在DCS基础上实现先进控制和优化控制自动控制示例锅炉汽包自动控制系统示意图术语被控过程（被控对象）：自动控 制系统中，工艺参数需要控制的 生产过程、设备或机器。（气泡） 被控变董:被控过程内要求保持 设定值的工艺参数（气泡液位）控制变量：受控制器操纵的用以 克服干扰的影响，使被控变量保 持设定值的物理量（水的流量） 扰动：除操纵变量外，作用于被 控过程并引起被控变量变化的 因素（水压力、蒸汽压力） 设定值：工艺参数所要

4、求保持的 数值偏差：被控变量设定值与实际值 之差负反馈:将被控变量送回输入端 并与输入变量相减闭环控制与开环控制闭环控制：在反馈控制系统中，被控变量送回输入端，与设定值进行比较， 根据偏差进行控制，控制被控变量，这样，整个系统构成了一个闭环。优点：按偏差进行控制，使偏差减小或消除，达到被控变量与设 定值一致的目的缺点：控制不够及时；如果系统内部各环节配合不当，系统会引 起剧烈震荡，甚至会使系统失去控制。开环控制：优点：不需要对被控变量进行测量，只根据输入信号进行控制， 控制很及时.缺点：由于不测量被控变量，也不与设定值相比较，所以系统受 到扰动作用后，被控变量偏离设定值，并无法消除偏差 自动控

5、制系统的组成及方框图控制器 检测元件和变送器的作用是把被控变量c(t)转化为测量值y(l) 比较机构的作用是比较设定值r (t)与测量值y (t)并输出其基值e(t). 控制装置的作用是根据偏差的正负、大小及变化情况，按某种预定的控制规律给出 控制作用u(t).比较机构和控制装菱通常组合在一起，称为控制器。 执行器的作用是接受控制器送来的u（t）,相应地去改变控制变量q（t）系统中控制器以外的各部分组合在一起，即过程、执行器、检测元件与变送器的组合称 为广义对象自动控制系统的分类按设定值的不同情况，将自动控制系统分为三类：定值控制系统 设定值保持不变（为一恒定值）的反馈控制系统称为定值控制系统

6、。随动控制系统设定值不断变化，且事先是不知道的，并要求系统的输出（被控变量）随之而变化。程序控制系统设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即根据需要按一定时间程序变化。自动控制系统的过渡过程过渡过程：系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程对于一个稳定的系统（所有正常工作的反馈系统都是稳定系统）要分析其稳定性.准确性和快速性定值控制系统过渡过程的几种形式（阶跃扰动）刃）（e）单调衰减自动控制系统的品质指标单项控制指标(仅适用于衰减振荡过程)稳定性、准确性和快速性主要指标有：最大偏差(或超调量人衰减比.余差.过渡时间.原则：对生产过程有决定性意义的主要品质指标应该优先保证描述被控变量偏

7、离设定值最大程度的物理量,是衡量过渡过程稳 定性的一个动态指标。对于定值控制系统，过渡过程的最大动态偏差是指被控变量第一 个波的峰值与设定值之差，在上图中，最大偏差就是第一个波的峰值。 为IJ冋坊 + CI对于随动控制系统，通常采用超调量这个指标来表示被控变量偏 离设定值的程度，一般超调量以百分数给出。超调量定义：第一个波 的半值与最终稳态值之差，即6 =B(,如果系统的新稳态值等于设定值, 那么最大偏差就等于超调量。o%= xlOO%要求小.特别是对于一些有约束条件的系统，如化学反应器的化 合物爆炸极限、触媒烧结温度极限等，都会对最大偏差的允许值有所 限制.偏差有可能是叠加的，所以要限制最大

8、偏差的允许值.(2)衰减比n,衰减率“衰减比是衡量过渡过程稳定性的动态指标.定义：第一个波的振幅与同方向第二个波的振幅之比.nl:衰减振荡.n越大，则控制系统的稳定度也越高，当n趋于无穷大时， 控制系统的过渡过程接近于非振荡过程n=l:等幅振荡。nl:发散振荡n越小，意味着控制系统的振荡过程越剧烈，稳定度也越低， 根据实际操作经验，为保持足够的稳定裕度，一般希望过渡过程有两个波左 右，与此对应的衰减比在4:1到10:1的范围内.(3)余差 %e=r-y(o)定义：控制系统过渡过程终了时设定值与被控变量稳态值之差。余差是反映控制准确性的一个重要稳态指标，一般希望其为零, 或不超过预定的范围。在控

9、制系统中，对余差的要求取决于生产过程 的要求，并不是越小越好，上假8 = y(s)= C(4)回复时间(过渡时间)Ts表示控制系统过渡过程的长短。定义：控制系统在受到阶跃外作用后，被控变量从原有稳态值达到新 的稳态值所需要的时间。理论上讲，控制系统要完全达到新的平衡状态需要无限长的时间 实际上，被控变量接近于新稳态值的5%或 3%或2%的范围 内且不再越出时为止所经历的时间，可计为过渡时间。一般希望过渡 时间短一些。(5)振荡频率(或振荡周期)CO定义：过渡过程同向两波峰之间的时间间隔称为振荡周期或工作周期。其倒数称为振荡频率 在衰减比相同条件下，周期与过渡时间成正比；振荡频率与回复时间成反比

10、。第二章过程特性与建模过程：需要实现控制的机器、设备或生产过程过程特性：是指被控过程的输入变量（操纵变量或扰动变量）发 生变化时，其输出变量（被控变量）随时间的变化规律。研究过程特性的必要性：为了更好地实施控制描述过程特性的参数:放大系数K,时间常数T,滞后时间i 数学模型及描述方法用于控制的数学模型（a、b）与用于工艺设计与分析的数学模型 （c ）不死全相同。a: 一般是在工艺流程和设备尺寸等都确定的情况，研究过程的输入变量是 如何影响输出变量的.b：研究的目的是为了使所设计的控制系统达到更好的控制效果。c：在产晶规格和产輦已确定的情况下，通过模鹫计算，确定设备的结构、尺寸、工艺流程和某些工

11、艺条件，数学模型建立的途径不同可分为机理建模，实测建模和混合模型机理模型-一从机理出发，即从对象内在的物理和化学规律出发，建立描述 过程输入、输出特性的数学模型实测（经验）模型一一对于已经投产的生产过程,我们可以通过实验测试或依 据积累的操作数据，对系统的输入、输出数据，通过数学回归方法进行处理.混合模型通过机理分析，得出模型的结构或函数形式，而对其中的部分 参数通过实测得到。数学模型的主要形式一一非参量模型和参量模型非多量模型一一数学模型是采用曲线或数据表格等来表示特点：形象、清晰，比较容易看出其定性的特征缺点:直接利用它们来进行系统的分析和设计往往比较困难 参量模型一一数学模型是采用数学方

12、程式来描述静态数学模型用代数方程式表示动态数学模型形式有:微分方程,传递函数,差分方程和状态方程1 微分方程一阶对象：可以用一个一阶微分方程式来描述其特性 J W)+= x(t)或 Tyf(t)+ y(t) = Kx(i)T = K =其中 “-,如果系统处于平衡状态（静态），变量的导数项均为零，心）曲）2传递函数 一个环节（或对象）的传递函数是在初始条件为零时,这个环节输出变量的拉氏变换与输入变量的拉氏变换之比,记为拉氏变换定义为:F（亠匸/（甘5传递函数的一般形式G（s） = 丫（）= “屛严 i + . + s + boJV（s） ansn +a_I* 4ars + aQ一阶对象的传递函

13、数形式：3-差分方程差分方程是一种时间离散形式的数学模型，用来描 述在各个采样时刻的输入变量与输出变量数值之间的关系。机理建模【见ppt第二章P18】时滞的产生一般是由于介质的输送需要一段时间而引起的。第四章过程检测仪表自动化仪表（过程仪表）包括检测仪表（测量变送），调节仪表（控 制器）和执行器检测仪表:对工艺参数进行测量的仪器仪表，检测仪表包括检测元件.变送器及显示装置。检测元件（或传感器）：是直接与被测对象发生联系（但不一定直接接触）， 感受被测参数的变化，将被测童转换为便于计量的物理量的仪表，也称一次仪表. 变送器：将传感器送来的检测信号进行转换、放大、整形、滤波等处理后，调 制成标准信

14、号的电路，也称为二次仪表.自动化仪表经历了从气动液动仪表、电动仪表、电子式模拟仪表、数 字智能仪表，到计算机集散控制系统等发展阶段自动化仪表根据能源的种类，可分为电动、气动等仪表.气动仪表出现的比电动仪表早，具有价格便宜、结构简单、具有本质安全防爆性能等优点现代电动仪表采用低电压、小电流的集成电路构成，保证了在易燃易 爆场合下的使用，并且传送和处理方便，容易和计算机配合使用，因 此取得了压倒性优势。自动化仪表按组成方式可分为多功能仪表和单元组合仪表。多功能仪表是将测量.记录.调节等功能组合在一起的仪表。单元组合仪表：按功能划分，制成若干种能独立完成一定功能的标准 单元，各单元间以标准联络信号相

15、互联系。 电动单元组合仪表有4代 产品 第一代DDZ- 1 :以电子管和磁放大器为主要放大元件。第二代DDZ-U :以晶体管为主要放大元件第三代DDZ-1I1:以集成电路为主要放丸元件。第四代DDZ-S:以微处理器为核心的数字智能仪表电动单元组合仪表有2种标准信号制度第一代DDZ-I和第二代DDZ-11以0-1 OmA直流为标准信号第三代DDZ-1U和第四代DDZS以国际上统一的4-20mA直流为标准信号釆用直流信号的优点是传输过程易于和交流感应干扰相区别，不存在相移问题， 不受电感、电容和负载性质的限制.气动仪表的信号标准：20-100Kpa对传感器的三个要求高准确性：输出信号与被测参数成严

16、格的单值函数关系高稳定性：不受时间或环境温度变化等因素的影响。高灵敏度：被测参数微小变化时输出量变化明显自动化工程师的主要工作是“系统集成”.测量误差：测量值与真实值之间存在的差别。（真值，约定真值，相对真值） 基本误差:指在仪表制造厂规定使用条件下产生的仪表误差，规定使 用条件包括温度、相对湿度、电源电压、安装方式等附加误差：是仪表在非规定的工作条件下使用时另外产生的误差。如 电源波动附加误差，温度附加误差等。误差来源，按误差出现的规律可分以下三种系统误差：测量仪表本身或其他原因（如零点没有调整好）引起的有规律误差。随机误差：指在测量中出现的没有一定规律的误差。疏忽误差：指观察人员误读或不正

17、确使用仪器与测试方案等人为因素所引起的7天差。误差度量绝对误差：测量值与约定真值或相对真值之差相对误差：仪表的绝对误差与真值之比引用误差：绝对误差与仪表量程之比仪表精度：绝对误差最大值与仪表量程之比（级数越小，精度（准确度）就越高。工业检测用仪表多在014.0级）温度检测温度：表示物体冷热程度，反映物体内部分子运动平均动能的大小测温仪表分接触式和非接触式两类。接触式测温主要方法：基于物体受热体积膨胀性质的膨胀式温度检测仪表； 基于导体或半导体电阻随温度变化的热电阻式温度检测仪表； 基于热电效应的热电偶式温度检测仪表等。特点：简单，可靠，精度高，但测温元件有时可能会破坏被测介质的 温度场或和被测

18、介质发生化学反应，有高温材料的限制，上限有界 非接触式测温特点：通过热辐射测温，不会破坏被测介质的温度场，测温上限原则 上不受限制，可测运动体温度，比如轧钢过程中钢板表面温度，但易 受被测物体热辐射率和环境因素（物体与仪表间的距离、烟尘和水汽 等）的影响热电偶测温测温原理：将任意两种不同的导体A、B组成一个闭合回路只要其连接点1、2温度不同，在回路中就产生热电动势的现象冷端温度补偿常用方法有：1、将冷端放入冰瓶里；2、在电路中引入补偿电桥，附加随冷端温度变化的电动势。热电阻测温测温原理：利用某些导体或半导体的电阻随温度的变化而改变的性质来测量温度测温特点：性能稳定、测量精度高，一般可在-270

19、 900C范围内使 用；在中、低温区，热电偶输出的热电动势很小；而用热电阻比用热 电偶时的测量精确度高热电阻=电阻体（最主要部分）+绝缘套管+接线盒热电阻的材料要求：电阻温度系数要大；电阻率尽可能大，热容量要 小，在测量范围内，应具有稳定的物理和化学性能；电阻与温度的关 系最好接近于线性；应有良好的可加工性，且价格便宜.测温元件选型原则：根据工艺要求对参数允许误差的大小确定仪表的精度等级；仪表测量上限应比实际使用的最高温度高一些，一般取最高温 度为仪表上限的90%, 30%以下的刻度最好不用； 一般优先选择热电偶，只在测量温度低于150C时才选用热电 阻；传感器、变送器及显示仪表要匹配压力检测

20、 压力：即压强，指垂直作用于单位面积上的力，国际单位是帕，工程 上常用单位有，毫米汞柱，毫米水柱和标准大气压等。绝对压力：相对零压力（绝对真空）的压力表压力：相对于当地的大气压力。真空度（负压）：当压力 大气压力时，大气压力与绝对压力之差 压差：两个压力之间的相对差值，绝对压力4q1表压（正压）大气压力线真空度1绝对压力绝对压力的零线压力表的分类：按工作原理可分为以下四类：厂液柱式：根据流体静力学原理把压力转换成液柱高度弹性式：根据弹性元件受力变形原理把压力转换成位移活塞式：把压力转换成活塞上平衡硅码的重量电气式：把压力转换成电势、电容、电阻等电量常用压力计弹力式压力计测压原理：在被测介质压力

21、作用下会产生弹性变形特点及适用场合：结构简单，价格便宜、测压范围宽，测 量精度也比较高，在生产过程中获得了广泛的应用 电气式压力计测压原理：把压力转换为电阻、电容、电感或电势等电量, 从而实现压力的间接测量。特点及适用场合：反应较快，测量范围较广.精度可达0.2%,便于远距离传送.在生产过程中可以实现压力 自动检测、自动控制和报警，适用于测量压力变化快、 脉动压力、高真空和超高压的场合压力检测仪表的选择仪表种类和型号的选择工艺要求 现场指示、远传指示、自动记录、自动调节或信号报警 介质性质 温度、粘度、脏污程度、腐蚀性、易燃性现场环境 温度、湿度、有无振动、有无腐蚀性仪表量程的确定被测压力较稳

22、定的情况，最大压力值应不超过满量程的2/3;y被测压力波动较大的情况，最大压力值应不超过满量程的1/2被测压力的最小值也不应低于全量程的1/3流量监测瞬时流量：单位时间内流过管道横截面的流体数量总流量或累积流量：在某一段时间内流过管道横截面的流体总和流童可以用体积表示，也可以用质量表示.体积流量：流体的数量以体积表示，记q、.单位是m/s质董流量：流体的数量以质量表示，记q.单位是kg/s流量仪表的分类：按工作原理可分成以下三类：容积式：是利用机械测量元件把流体连续不断地分隔成单位体积并进行累计的仪表。如椭圆齿轮流量计、刮板流量计-速度式：通过测量管道内流体的平均速度来求得流量的仪表，如涡轮

23、流量计、涡街流量计、超声流量计丄压式：根据节流元件前后压差来测量流量大小，历史悠久、技术成 熟、应用最广泛差压式流量计组成节流装置：安装于管道中产生差压，节流件前后的差压与流量成开方关系。-引压导管：取节流装置前后产生的差压，传送给差压变送器。差压变送器：产生的差压转换为标准电信号（4-20mA）节流式特点：结构简单使用寿命长，适应能力强几乎能测量各种工况下的流量标准节流元件包括标准孔板，标准喷嘴，标准文氏管选用流量计考虑要点仪表性能方面：(1)精确度、重复性、线性度、流量范围压力损失流体特性方面：流体扬理特性性参数的确定(2)流体的腐蚀、磨蚀、结垢、脏污等、安装条件方面：流量计前后直管段长度

24、，是否要引压管等物位测量物位是指存放在容器中物质的高度或位置，如液位，料位，界位等常用物位计厂直读式液位计差压式物位计浮力式液位计：利用浮力原理测量液位的，利用漂浮于液面上浮子的升降位移反映液面变化电容式物位计超声波式物位计：利用超声波入射到两种不同介质的分界面时会产生核辐射物位计：反射、折射和透射现象来测量液位的利用核辐射线强度随介质厚度增加而呈指数观律衰减雷达式物位计：利用雷达往返液面的时间正比于天线到液面的距离选用物位检测仪表考虑的主要因素检测精度工作条件测量范围刻度选择：最高液位或上限报警点为最大刻度的90%;正常液位为最大 刻度的50%;最低液位或下限报警点为最大刻度的10%.其他：

25、容器条件、测量介质的状态、安装条件、安全性、信号输出方式等。成分测量工厂中常用的成份分析仪表有气体成分分析器、湿度计、酸度计等。 氧化辖氧量分析仪：分析烟气中的含氧量。氧化错是一种对氧离子具 有良好传导特性的固体电介质，其电动势随氧浓度而变化 酸度计：据氢离子浓度引起电极电位变化的原理来实现PH值测量。 红外线气体分析仪:各种气体分子都具有特定的振动频率，只有当 红外光谱的频率和气体分子的频率相同时，气体分子才能吸收红外线 的辐射能，并转化为热能，气体温度升高。利用不同波长红外线具有 选择性吸收的特性确定混合物中某气体的含量热导式气体分析仪：根据不同种类气体具有不同的热传导能力，通过 测定气体

26、的导热系数来推算气体成分的组成。安全防爆知识危险场所的划分：含有易燃材料的场所是危险场所根据可燃物质的形态、形成爆炸混合物的频度和爆炸混合物的持续时 间，将危险区分为三类八级。气体和蒸汽爆炸危险环境粉尘爆炸危险环境火灾危险环境危险物品的划分根4居自燃温度T将易燃性气体或蒸汽混合物分为五组，即a、b、 c、d、e 组。其自燃温度分别为 450C、300C、200C、135C和 100C 防爆技术的划分，常用防爆技术隔爆型是把/i殳备可能点燃爆炸性气体混合物的部件全部封闭在一个 外壳内，不会引起外部可燃性混合物的点、燃；适用于1、2区场所 本安型（安全火花防爆仪表）指其设备内部电路是不能点燃规定的

27、爆 炸性气体的本质安全性电路。适用于0、1、2区防爆等级高于隔爆型。非卒安问跻本安冋路图3 本安防W察统斥盘图安全栅安装在安全场所，一方面传输信号，另一方面将流入危险场所 的能量控制在爆炸性气体或混合物的点火能量以下构成防爆系统的充要条件仃诡险现场的仪表必须是防爆的。防爆栅只能限制进入现场的 瞬时功率，对于仪表内部储能元件积累的能量无能为力。现场仪表与安全场所之间的电路连接必须经过防爆隔离栅， 防爆仪表只能保证自己内部防爆，对外部电源线是否安全无法保证。补充：过程控制SAMASAMA图主要有3种外形，分别表示的含义是:O测量或信号读出功能自动信号处理手动信号处理在过程控制系统中，每一个仪表都有

28、自己的仪表位号。仪表位号由字 母代号和回路编号两部分组成。顺序号工序号例如1202 ,第一工序第202个温度仪表，具有记录控制功能第五章显示仪表功能：对各种检测变董进行显示.记录 类型：模拟式显示仪表、数字式显示仪表、新型显示仪表模拟式显示仪表原理：检测元件和变送器将被测变量（物理量或化学量）变换成另一 物理量，此物理量随被测变量的变化作相应变化，这种变化是对被测 变量的模拟。方式：利用标尺、指针、曲线等方法组成：信号变换、放大坏节、磁电偏转机构及指示记录机构特点：工作可靠、价格低廉，能够反映和记录测量值的变化趋势缺点：结构较复杂，读数不够直观，测量速度不够迅速，测量重现 性不好 电子电位差计

29、功能：与温度、流量、压力、差压、成分等变送器配接，可以测量和显示能转换成毫伏及直流电压信号的工艺变量电压补偿原理：用已知电压来补偿未知电压，使测量线路的 电流等于零。用这种方法测量电压比较精确，因为没有电流通过测量 线路，也就不存在线路电阻彭响问题电子自动平衡电桥功能：对能转换成电阻值的各种 变量进行测量、显示、记录.电桥平衡原理：刁与21 &成正比 关系，即滑动触点B的位置反映 了电阻的变化，也即反映了温度 的变化数字式显示仪表功能：直接用数字量显示或以数字形式记录打印被测变量值的仪表。 可以和多种传感器配合测量、显示各种工艺参数，并且可以进行巡回 检测、越限报警及实现生产过程自动控制。方式

30、：数字式组成：由一些必要电路组成，没有模拟式显示仪表中所必需的机械运 动机构.模/数转换器特点：显示清晰直观，无读数视差。测量和显示速度、测量准确性高， 重现性好。分类(1) 按功能：显示型、显示报警型、显示调节型、巡回检测型(2) 按输入信号形式：电压型、频率型(3) 按输入信号的点数：单点和多点按显示位数：3位半、4位半等多种半位显示是指最高位是0或1。按测量速率：低速型(每秒钟测量几次到几十次)、中速型(每秒 钟测量几十次到几百次)、高速型(每秒钟测量千次以上)。主要技术指标(1) 显示方式：3位半或4位半数码管显示(2) 分辨率：仪表末位数改变一个字时所代表的输入信号值，表明仪 表所能

31、显示被测参数的最小变化量。精度等级：0. 2级或0. 5级(4) 输入阻抗：仪表在工作状态下呈现在仪表两输入端之间的等效阻 抗，一般在10MQ以上。另外，还有采样速率、干扰拟制系数等基本组成pptl4面】新型显示仪表特点：涉及微处理技术、新型显示技术、记录技术、数据存储技术和 控制技术，把信号检测处理、显示、记录、数据存储、通讯、控制、 复杂数学运算等多个或全部功能集合于一体无纸记录仪特点：以CPU为核心，控制数据的釆集、显示、打印、存储、 报警等，采用液晶显示装置，完全按弃了传统记录仪的机械传动、纸 张和笔。精度高，价格并不高特点：利用计算机来完成显示仪表所有的工作。在计算机屏幕上完全模仿实

32、际使用中的各种仪表，如仪表面盘、操作盘、接线端子多媒体显示等。用户通过计算机键盘、鼠标或触摸屏进行操作输入通道壬采样|一模数! J 撕关|转换个人计算机输入通道插卡飞时| n图5-11虚拟显示仪衣原理框图第六章执行器执行器是接受调节器的控制信号，改变操纵变量，使生产过程按预定 要求正常进行的装置.用于控制流入或流出被控过程的物料或能量, 从而实现对过程参数的自动控制，执行器的组成：由执行机构和调节机构两部分组成.执行机构是指根据调节器控制信号产生推力或位移的装置，调节机构是根据执行机构 输出信号去改变能量或物料输送量的装置，通常指调节阀。执行器分类：按能源形式分为气动、电动、液动三种。执行机构

33、的分类薄膜式：结构简单、价格便宜、维修方便，应用广泛活塞式：推力较大，用于大口径高压降控制阀或蝶阀的推动装置控制阀的分类(1)直通单座控制阀一一阀体内只有一个阀芯与阀座.特点：结构简单、价格便宜、全关时泄漏量少缺点：在压差大的时候，流体对阀芯上下作用的推力不平衡，这种不平衡力会影响阀芯的移动。(2 )直通双座控制阀阀体内有两个阀芯和两个阀座。I| 特点：流体流过的时候，不平衡力小。I匸缺点：容易泄露(3) 角形控制阀一一角形阀的两个接管呈直角形特点：流路简单、阻力较小，适于现场管道要求直角连接, 介质为高黏度、高压差和含有少量悬浮物和固体颗粒状 的场合。流向一般是底进侧出(4) 隔膜控制阀一一

34、釆用耐腐蚀衬里的阀体和隔膜注意执行机构须有足够的推力特点：结构简单、流阻小、流通能力比同口径的其他种类 的阀要大。不易泄漏。耐腐蚀性强，适用于强酸、强碱、 强腐蚀性介质的控制，也能用于高黏度及悬浮颗粒状介质的控制(5) 三通控制阀 共有三个出入口与工艺管道连接.按照流通方式分：分流型(a)和合流型(b)(A)三通阀（6 ）球阀一一节流元件是带圆孔的球形体（A ）或是一种V形缺口球形体（B）.特点：（A ）转动球体可起到控制和切断的作用（B ）转动球心使V形缺口起节流和剪切的作用，其特 性近似于等百分比型。从流体力学观点看，调节阀是一个局部阻力可以改变的节流元件。 从调节原理来看，要保持控制系统

35、在整个工作范围内有较好品质，都 希望系统在整个工作范围内的总放大系数尽可能保持恒定。通常，变送器.控制器的放大系数是常数，但是控制对象的特性往往 是非线性的，就希望以调节阀的非线性补偿控制对象的非线性，从而 保证系统的调节质量，调节阀及其流量特性调节阀是一个局部阻力可变的节流元件，通过改变阀芯的 行程可以改变调节阀的阻力系数，达到控制流量的目的。选用调节阀时，主要关心调节阀的最大流量和流量随开度 的变化情况。调节阀的特性参数有流通能力和流量特性等1、调节阀的流通能力流通能力定义为调节阀两端压差为lOOkPa，流体密度为1000kg/m调节阀全开时，每小时流过阀门的流体体积C = 5.09A其中

36、力为调节阀管截面积，D为直径，力阻力系数。流通能力与调节阀口径大小.阀座尺寸.流体性质有关。调节阀的最大流量为:流过调节阀的最大流量与阀的流通能力，以及阀门前后的压差.流体密度有关。2.调节阀的流量特性：指阀芯位移与流量之间的关系。S 心相对流量即调节阀某一开度的流量与全开流量之比。I/L相对开度，即调节阀某一开度的行程与全行程之比。通过调节阀的流量大小不仅与阀的开度有关，还与阀前后的压差有关 为了分析方便，先把阀前后压差固定为恆值（理想流量特性）进行研 究，再考虑调节阀在管路中的实际工作情况（工作流量特性）。理想（固有）流量特性：调节阀前后压差不变时，得到的流量特性。典型理想流量特性有4种:

37、1、快开2、直线3、抛物线4、等百分比直线流量特性：调节阀的相对流量与阀芯的相对开度成直线关系，即 调节阀相对开度变化所引起的相对流量变化是常数。K 1其中R为调节阀的可调范围，R=qv.ax/qvnin直线流量特性特点：曰阀心相对开度变化所引起的流量变化是相等的；曰流量相对变化量（流量变化量与原有流量之比）是不同的；在 小开度时流量相对变化量大；在大开度时其流量相对变化量小。S直线流董特性调节阀在小开度时，控制作用强，易引起振荡； 在大开度时，控制作用弱，响应缓慢。等百分比流量特性：流量的相对变化量与开度的相对变化董是相同。等百分比流量特性特点:S相对流量与相对开度成对数关系;S调节阀在小开度时，控制缓和平稳；调节阀在大开度时，控制及时有效。从控制角度看，等百分比流量特性是有利的。抛物线流量特性:相对流量与相对开度成抛物线关系，