第10章执行器

1、第十章第十章 执行器执行器 内容提要内容提要概述概述第一节第一节 气动执行器气动执行器n气动执行器的组成与分类气动执行器的组成与分类n控制阀的流量特性控制阀的流量特性n控制阀的选择控制阀的选择n气动执行器的安装和维护气动执行器的安装和维护第二节第二节 阀门定位器与电阀门定位器与电- -气转换器气转换器第三节第三节 电动执行器电动执行器概述概述 接受控制器的输出信号,直接控制能量或物料等调节介质的输送量,达到控制温度、压力、流量、液位等工艺参数的目的。 p 气动执行器p 电动执行器p 液动执行器2 2、执行器的分类、执行器的分类根据控制信号产生推力根据控制信号产生推力(薄膜、活塞、马达薄膜、活塞

2、、马达)。 它是执行器的推动装置，它按控制信号的大小产生相它是执行器的推动装置，它按控制信号的大小产生相应的推力，推动控制机构动作，所以它是将信号应的推力，推动控制机构动作，所以它是将信号的大小转换为阀杆位移的装置的大小转换为阀杆位移的装置 根据推力产生位移或转角，改变开度。根据推力产生位移或转角，改变开度。 它是执行器的控制部分，它直接与被控介质接触，控它是执行器的控制部分，它直接与被控介质接触，控制流体的流量。所以它是将阀杆的位移转换为流制流体的流量。所以它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置过阀的流量的装置 手操机构的作用是当控制系统因停电、停气、手操机构的作用是当控制系统因停电、停气

3、、控制器无输出或执行机构失灵时，利用它可以直控制器无输出或执行机构失灵时，利用它可以直接操纵控制阀，以维持生产的正常进行。接操纵控制阀，以维持生产的正常进行。 气动薄膜直通单座阀气动薄膜直通双座阀气动蝶阀气动球阀气动切断阀电动直通单座阀电动隔膜阀电动三通阀气动薄膜角形阀电磁阀手动截止阀第一节第一节 气动执行器气动执行器n 一、气动执行器的组成与分类一、气动执行器的组成与分类1 1、气动执行器气动执行器组的成组的成图11-2 气动薄膜控制阀外形图气动执行器气动执行器结构简单、价格便宜、维修方便，应用广泛。 推力较大，用于大口径、高压降控制阀或蝶阀的推动装置。 行程长、转矩大，适于输出转角（609

4、0）和力矩。结构结构气动执行器气动执行器 通过更换个别零件，两者便能相互改装。图11-3 正作用式气动薄膜执行机构 1上膜盖； 2波纹膜片； 3下膜盖 ；4支架；5推杆；6弹簧；7弹簧座；8调节件；9连接阀杆螺母； 10行程标尺气动执行器气动执行器图11-4 反作用式气动薄膜执行机构 1上膜盖； 2波纹膜片；3下膜盖；4密封膜片；5密封环；6填块；7支架；8推杆；9弹簧；10弹簧座；11衬套；12调节件；13行程标尺气动执行器气动执行器根据有无弹簧可分为有弹簧的及无弹簧的执行机构。根据有无弹簧可分为有弹簧的及无弹簧的执行机构。n 有弹簧的执行机构最为常用。有弹簧的执行机构最为常用。n 无弹簧的

5、执行机构常用于双位式控制。无弹簧的执行机构常用于双位式控制。气动执行器气动执行器根据不同的使用要求，控制阀的结构形式主要有以下几种。阀体内只有一个阀芯与阀座。结构简单、价格便宜、全关时泄漏量少。 直通单座阀在压差大的时候，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。 气动执行器气动执行器 阀体内有两个阀芯和两个阀座。这种阀可分为正作用式（正装）和反作用式（反装）两种形式。图示为正装：当阀体直立、阀杆下移时，阀芯与阀座间的流通面积减小。反之为反装。 流体流过的时候，不平衡力小。 容易泄漏气动执行器气动执行器 角形阀的两个接管呈直角形。 流路简单、阻力较小，适于现场管道要求直角连

6、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。 气动执行器气动执行器 高压控制阀的结构形式大多为角形,阀芯头部,以适应高压差下的冲刷和汽蚀。 为了减少高压差对阀的汽蚀,有时采用阀芯,把高差压分开,各级都承担一部分以减少损失。 气动执行器气动执行器 共有三个出入口与工艺管道连接。 合流型和分流型两种 （A）（B）（A）分流型（一分为二）分流型（一分为二）（B）合流型（合二为一）合流型（合二为一）气动执行器气动执行器 采用耐腐蚀衬里的阀体和隔膜。 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

7、用于高黏度及悬浮颗粒状介质的控制。注意执行机构须有足够的推力注意执行机构须有足够的推力 气动执行器气动执行器结构简单、重量轻、价格便宜、流阻极小。泄漏量大。 气动执行器气动执行器 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。 （A）（B）气动执行器气动执行器 阀芯呈扇形球面状，与挠曲臂及轴套一起铸成，固定在转动轴上。 密封性好。重量轻、体积小、安装方便，适用于要求控制和密封的场合。气动执行器气动执行器 可调比大、振动小、不平衡力小、结构简单、套筒互换性好，更换不同的套

8、筒可得到不同的流量特性，阀内部件所受的汽蚀小、噪声小，是一种性能优良的阀，特别适用于要求低噪声及压差较大的场合。 不适用高温、高黏度及含有固体颗粒的流体。 气动执行器气动执行器n 二、控制阀的流量特性二、控制阀的流量特性 是指被控介质流过阀门的相对是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（相对位移）间的关系，即流量与阀门的相对开度（相对位移）间的关系，即 LlfQQmax式中式中Q某一开度时的流量某一开度时的流量 Qmax全开时的流量全开时的流量 l某一开度的行程某一开度的行程 L全开时的行程全开时的行程气动执行器气动执行器n 三、控制阀的选择三、控制阀的选择2102ppFQ02 FCp

9、QC流经控制阀的流量为令代入式 (11-13) ,得(11-13)(11-14)C称为,它与阀芯与阀座的结构、阀前后的压差、流体性质等因素有关。 气动执行器气动执行器 主要根据工艺条件，如温度、压力及介质的物理、化学特性（如腐蚀性、黏度等）来选择。 先按控制系统的特点来选择阀的希望流量特性，然后再考虑工艺配管情况来选择相应的理想流量特性。 气动执行器气动执行器 主要从工艺生产上安全要求出发。主要从工艺生产上安全要求出发。信号压力中断时，应保证设备和操作人员的安全。如果阀处于打开位置时危害性小，则应选用气关式，以使气源系统发生故障，气源中断时，阀门能自动打开，保证安全。反之阀处于关闭时危害性小，

10、则应选用气开阀。 压力信号增加时阀关小、压力信号减小时阀开大的为气关式气关式。反之，为气开式气开式。（或：有压力信号时阀关、无信号压力时阀开的为气关式气关式。反之，为气开式气开式。）气动执行器气动执行器序号序号执行机构执行机构控制阀控制阀气动执行器气动执行器（a a）（b b）（c c）（d d）正正正正反反反反正正反反正正反反气关（正）气关（正）气开（反）气开（反）气开（反）气开（反）气关（正）气关（正）表表11-111-1组合方式表组合方式表（见下页辅助说明）（见下页辅助说明）图11-11 组合方式图气动执行器气动执行器 控制阀控制阀的正装与反装：的正装与反装：正装：当阀体直立、阀杆下移时

11、，阀芯与阀座间的流通面正装：当阀体直立、阀杆下移时，阀芯与阀座间的流通面积减小。反之为反装。积减小。反之为反装。 （表（表11-1）组合方式的说明：组合方式的说明：有压力信号时阀关、无有压力信号时阀关、无信号压力时阀开的为信号压力时阀开的为气关式（正作用）气关式（正作用）。 反之，为反之，为气开式气开式。（反作用）。（反作用）气动执行器气动执行器n 四、控制阀的安装和维护四、控制阀的安装和维护（1 1）为便于维护检修，气动执行器应安装在靠近地面）为便于维护检修，气动执行器应安装在靠近地面或楼板的地方。或楼板的地方。 （2 2）气动执行器应安装在环境温度不高于）气动执行器应安装在环境温度不高于+

12、60+60和不和不低于低于-40-40的地方，并应远离振动较大的设备。的地方，并应远离振动较大的设备。 （3 3）阀的公称通径与管道公称通径不同时，两者之间）阀的公称通径与管道公称通径不同时，两者之间应加一段异径管。应加一段异径管。气动执行器气动执行器（5 5）通过控制阀的流体方向在阀体上有箭头标明，）通过控制阀的流体方向在阀体上有箭头标明，不能装反。不能装反。 （4 4）气动执行器应该是正立垂直安装于水平管道上。）气动执行器应该是正立垂直安装于水平管道上。特殊情况下需要水平或倾斜安装时，除小口径阀外，特殊情况下需要水平或倾斜安装时，除小口径阀外，一般应加支撑。即使正立垂直安装，当阀的自重较大

13、一般应加支撑。即使正立垂直安装，当阀的自重较大和有振动场合时，也应加支撑。和有振动场合时，也应加支撑。 （6 6）控制阀前后一般要各装一只切断阀，以便修理）控制阀前后一般要各装一只切断阀，以便修理时拆下控制阀。考虑到控制阀发生故障或维修时，不时拆下控制阀。考虑到控制阀发生故障或维修时，不影响工艺生产的继续进行，一般应装旁路阀。影响工艺生产的继续进行，一般应装旁路阀。 气动执行器气动执行器（7 7）控制阀安装前，应对管路进行清洗，排去污物和焊）控制阀安装前，应对管路进行清洗，排去污物和焊渣。安装后还应再次对管路和阀门进行清洗，并检查阀门渣。安装后还应再次对管路和阀门进行清洗，并检查阀门与管道连接

14、处的密封性能。当初次通入介质时，应使阀门与管道连接处的密封性能。当初次通入介质时，应使阀门处于全开位置以免杂质卡住。处于全开位置以免杂质卡住。 图11-12控制阀在管道中的安装1调节阀；2切断阀；3旁路阀（8 8）在日常使用中，要对控制阀经常维护和定期检修。）在日常使用中，要对控制阀经常维护和定期检修。 第二节第二节 阀门定位器与电阀门定位器与电-气转换器气转换器电电-气阀门定位器气阀门定位器 采用电-气阀门定位器后，可用电动控制器输出的010 mA 或420 mA DC电流信号去操纵气动执行机构。第三节第三节 电动执行器电动执行器 电动执行器是电动控制系统中的一个重要组成部分。电动执行器是电动控制系统中的一个重要组成部分。它把来自控制仪表的它把来自控制仪表的010mA或或420mA的直流统一电的直流统一电信号信号, ,转换成与输入信号相对应的转角或位移转换成与输入信号相对应的转角或位移, ,以推动各以推动各种类型的控制阀种类型的控制阀, ,从而达到连续控制生产工艺过程中的流从而达到连续控制生产工艺过程中的流量量, ,或简单地开启和关闭阀门以控制流体的通断或简单地开启和关闭阀门以控制流