气动、液动执行器复习总结

气动、液动执行器局部执行器的作用：执行器的作用：在自动掌握系统中，承受调整器的掌握信号，自动地转变操作变量，到达对被控参数〔如温度压力液位等〕进展调整到设定值的目的。使生产过程按预定要求正常运行。执行器的构成：执行器的构成：执行器由执行机构和调整机构组成。执行机构是产生推力或位移的局部，调整机构是指直接转变能量或物料输送量的装置，通常称为调整阀或阀门。应说明的是，在电动执行器中执行机构和调整阀根本是可分的两个局部，在气动执行器中两者是不行分的，是统一的整体。执行器由执行机构和掌握〔调整〕机构两个局部构成：执行机构——依据掌握信号产生推力(薄膜、活塞、马达…)。它是执行器的推动装置，它按掌握信号的大小产生相应的推力F〔或输出力矩M〕和直线位移〔或角位移，推动调整机构作用调整机构——是执行器的调整局部，即执行器的开度发生变化，从而直接调整从阀芯、阀座之间流过的掌握变量的流量阀门定位器和手操机构产的正常运行。执行器的分类:.1〕气动执行器是以压缩空气为能源的执行器。主要特点是：①输出推力大，②本质安全防爆，③维护便利，④廉价等。缺点是需要压缩空气系统，灵敏度和精度差，滞后大，不宜远传〔150m以内。 2〕电动执行器是以电为能源的执行器：主要特点是：①能源取用便利，②便于集中掌握，③停电时执行器保持原位不动，不影响设备安全，④灵敏度和精度高，⑤和电动掌握仪表协作便利。缺点是构造简单，体积大，推力小，价格贵。3)液动执行器以液体为能源的执行器：特点是：①推力最大，②抗偏离力量强，③运行平稳，④响应快缺点是造价昂贵，体积浩大笨重，特别简单和需要特地工程。阀门的分类：1、按驱动方式分类按驱动方式分类分为自动阀门、驱动阀门和手动阀类：减压阀、疏水阀、止回阀、自动调整阀等。动力驱动阀：动力驱动阀可以利用各种动力源进展驱动。分为电动阀、气动阀、液动阀等。电动阀：借助电力驱动的阀门。气动阀：借助压缩空气驱动的阀门。液动阀：借助油等液体压力驱动的阀门。此外还有以上几种驱动方式的组合，如气-电动阀等。手动阀：手动阀借助手轮、手柄、杠杆、链轮，由人力来操纵阀门动作。当阀门启闭力矩较大时，可在手轮和阀杆之间设置齿轮或蜗轮减速器。必要时，也可以利用万向接头及传动轴进展远距离操作按作用和用途分类〔1〕截断类：如闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、蝶阀隔膜阀等。其作用是接通或截断管路中的介质。止回类：如止回阀，其作用是防止管路中的介质倒流、防止泵及驱动电机反转，以及容器介质的泄漏。安全类：如安全阀、防爆阀、事故阀等。作用是防止管路或装置中的介质压力超过规定数值，从而到达安全保护的目的。调整类：如调整阀、节流阀和减压阀，其作用是调整介质的压力、流量等参数。分流类：如安排阀、三通阀、疏水阀。其作用是安排、分别或混合管路中的介质。(6〕真空类：如真空球阀、真空挡板阀、真空充气阀、气动真空阀等。其作用是在真空系统中，用来转变气流方向，调整气流量大小，切断或接通管路的真空系统元件(7〕特别用途类：如清管阀、放空阀、排污阀、排气阀、过滤器等。排气阀是管道系统中必不行少的关心元件，广泛应用于锅炉、空调、石油自然气、给排水管道中。往往安装在制高点或弯头等处，排解管道中多余气体、提高管道路使用效率及降低能耗。按公称通径分类小通径阀门：公称通径DN≤40mm的阀门。DN50～300mm的阀门。DN350～1200mm的阀门。特大通径阀门：公称通径DN≥1400mm的阀门。按公称压力分类(1)真空阀：指工作压力低于标准大气压的阀门。(2)PN≤1.6Mpa的阀门。(3)PN2.5Mpa、4.0Mpa、6.4Mpa的阀门。(4)PN10.0Mpa～80.0Mpa的阀门。超高压阀：指公称压力PN≥100.0Mpa的阀门。PN1.0Mpa、1.6Mpa的阀门5、按介质工作温度分类〔1〕高温阀——T＞450℃的阀门〔2〕中温阀——120℃＜T＜450℃的阀门〔3〕常温阀——-40℃＜T＜120℃的阀门〔4〕低温阀——-100℃＜T＜-40℃的阀门〔5〕超低温阀——T＜-100℃的阀门6、按阀体材质分类非金属材料阀门如陶瓷阀门、玻璃钢阀门、塑料阀门低合金钢阀门、高合金钢阀门金属阀体衬里阀门如衬铅阀门、衬塑料阀门、衬搪瓷阀门7、按与管道的连接方式分类(1)螺纹连接阀门：阀体带有内螺纹或外螺纹，与管道螺纹连接。(2)法兰连接阀门：阀体带有法兰，与管道法兰连接。(3)焊接连接阀门：阀体带有焊接坡口，与管道焊接连接。(4)卡箍连接阀门：阀体带有夹口，与管道夹箍连接。卡套连接阀门：与管道承受卡套连接。对夹连接阀门：用螺栓直接将阀门及两头管道穿夹在一起的连接形式。8、按操纵方式分类手动阀门：借助手轮、手柄、杠杆或链轮等，由人力来操纵的阀门电动阀门：用电动机、电磁或其他电气装置操纵的阀门液压或气压阀门：借助液体或空气的压力来操纵的阀门9、按构造特征依据关闭件相对于阀座移动的方向分截门形：关闭件沿着阀座中心移动；如截止阀旋塞和球形：关闭件是柱塞或球，围绕本身的中心线旋转；如旋塞阀、球阀闸门形：关闭件沿着垂直阀座中心移动；如闸阀、闸门等旋启形：关闭件围绕阀座外的轴旋转；如旋启式止回阀等；蝶形：关闭件的圆盘，围绕阀座内的轴旋转；如蝶阀、蝶形止回阀等滑阀形：关闭件在垂直于通道的方向滑动。如滑阀11、按构造种类分旋塞阀、闸阀、截止阀、球阀：用于开启或关闭管道的介质流淌止回阀：用于自动防止管道内的介质倒流节流阀：用于调整管道介质的流量蝶阀：用于开启或关闭管道内的介质。也可做调整用。安全阀：用于锅炉、容器设备及管道上，当介质压力超过规定数值时，能自动排出过剩介质压力，保证生产运行安全减压阀：用于自动降低管道及设备内压力。疏水器：用于蒸汽管道上自动排解冷凝水，防止蒸汽损失或泄漏。12、按阀芯的动作形式分直行程式：阀杆带动阀芯沿直线运动的调整阀，如闸阀、截止阀、角座阀等。角行程式：阀芯按转角运动的调整阀，如球阀、蝶阀、旋塞阀等。常用阀门的特点和工作场合：常用调整阀构造示意图及特点——直通单座调整阀双导向构造单导向构造直通单座调整阀：阀体内只有一个阀芯和一个阀座。构造简洁、泄漏量小〔甚至可以完全切断〕允许压差小〔双导向构造的允许压差较单导向构造大。防止阀门关不死。常用调整阀构造示意图及特点——直通双座调整阀直通双座调整阀：阀体内有两个阀芯和阀座。由于流体对上、下两阀芯上的作用力可以相互抵消，因此双座阀具有允许压差大上、下两阀芯不易同时关闭，因此泄漏量较大的特点。合。常用调整阀构造示意图及特点——角形调整阀角形调整阀：阀体为直角形流路简洁、阻力小，适用于高压差、高粘度、含有悬浮物和颗粒状物质的调整。角形阀一般使用于底进侧出，此时调整阀稳定性好，在高压差场合下，为了延长阀芯使用寿命，也可承受侧进底出。但侧进底出在小开度时易发生振荡。角形阀还适用于工艺管道直角形配管的场合。常用调整阀构造示意图及特点——三通调整阀合流三通调整阀分流三通调整阀三通调整阀：阀体有三个接收口，适用于三个方向流体的管路掌握系统，大多用于热交换器的温度调整、配比调整和旁路调整。在使用中应留意流体温差不宜过大，通常小于是150℃，否则会使三通阀产生较大应力而引起变形，造成连接处泄漏或损坏。三通阀有三通合流阀和三通分流阀两种类型。三通合流阀为介质由两个输入口流进混合后由一出口流出；三通分流阀为介质由一入口流进，分为两个出口流出。常用调整阀构造示意图及特点——隔膜掌握阀隔膜掌握阀：1、承受耐腐蚀材料作隔膜，将阀芯与流体隔开。2、构造简洁、流阻小、流通力量比同口径的其他种类的阀要大。由于介质用隔膜与外界隔离，故无填料，介质也不会泄漏。3、耐腐蚀力量强，适用于强酸、强碱、强腐蚀性介质的掌握，也能用于高粘度及悬浮颗粒状介质的掌握。常用调整阀构造示意图及特点——蝶阀蝶阀：蝶阀是通过挡板以转轴为中心旋转来掌握流体的流量。构造紧凑、体积小、本钱低，流通力量大特别适用于低压差、大口径、大流量的气体形或带有悬浮物流体的场合泄漏较大蝶阀通常工作转角应小于70℃，此时流量特性与等百分比特性相像多用于开关阀常用调整阀构造示意图及特点——套筒阀套筒阀套筒阀：又称笼子，利用套筒导向，阀芯可在套筒中上下移动。套筒上开有肯定外形的窗口〔节流孔实现流量调整。套筒阀分为单密封和双密封两种构造，前者类似于直通单座阀，适用于单座阀的场合；后者类似于直通双座阀，适用于双座阀的场合。常用调整阀构造示意图及特点——偏心旋转阀偏心旋转阀：转轴带动阀芯偏心旋转体积小，重量轻，使用牢靠，修理便利，通用性强，流体阻力小等优点，适用于粘度较大的场合，在石灰、泥浆等流体中，具有较好的使用性能。常用调整阀构造示意图及特点——“O”形球阀“O”形球阀：阀芯为一球体阀芯上开有一个直径和管道直径相等的通孔，转轴带动球体旋转，起调整和切断作用。该阀构造简洁，修理便利，密封牢靠，流通力量大流量特性为快开特性，一般用于位式掌握。常用调整阀构造示意图及特点——“V”形球阀“V”形球阀：阀芯也为一球体但球体上开孔为V形口，随着球体的旋转，流通截面积不断发生变化，但流通截面的外形始终保持为三角形。该阀构造简洁，修理便利，关闭性能好，流通力量大，可调比大流量特性近似为等百分比特性，适用于纤维、纸浆及含颗粒的介质。阀门的编制方法：调整阀工作原理：从流体力学的观点，调整阀是一个局部阻力可以变化的节流元件。对于不行压缩的流体，由能量守恒原理可以推导出调整阀的流量方程式为：当A肯定〔－〕不变时，流量仅随阻力系ξ变化。阻力系数主要与流通面积〔阀开度〕有关，也与流体的性质和流淌状态有关。调整阀阻力系数的变化是通过阀芯行程的转变来实现的。即转变开度就转变ξ，到达调整Q的目的〔开度↑→ξ ↓→Q〕调整阀特点：局部阻力可变的节流元件。介质的流量。2p2pppA 2(pA 2(pp)122令K 2

A KK 为调整阀流量系数〔表示调整阀的构造参数〕QA〔由阀体构造打算；p1、p2、△p为阀前压力、阀后压力、阀前后压差；ρ为液体密度；流量系数是反映调整阀口径大小的一个重要参数QQP式中，△p为调整阀前后压差〔，为流体密〔3〕KV表示。K流量系数KV

的定义:调整阀全开时，每小时通过阀门的流体量〔m3〕则：10Q10QPVVK32100KPaV℃32m3/h。K的大K的影响，例如对低雷诺数的液体、气体、蒸汽等，都不能直接承受以上公式，需要对以上公式进展修正，在使用时，查阅相关手册。C：给定行程下，温度为5～40℃的水，阀两端压差为1kgf/cm2时每小〔m³表示〕1磅/平方英寸[1lb/in2(7kpa)]压降下，每分钟流过调整阀的美加仑数C为工程单位制的流量系数。Cv为英制单位的流量系数。Kv为国际单位的流量系数。vC＝C＝调整阀的流量特性：相对流量与阀门的〔即相对位移〕之间的关系。QlL之比。由于流过调整阀的流量变化不仅与阀的开度有为了分析便利，我们将流量特性分为抱负流量特性和实际的工作流量特性。先假定阀门压差固定〔即抱负流量特性，然后再争论阀门在管路中实际工作的状况〔即实际流量特性。直线流量特性化是常数。等百分比流量特性〔对数流量特性〕QQd( )Qmax k Q

Q R(l

1)Ll Q QLd( )L

max

max对变化值是相等的，即流量的变化的百分比是相等的。K小→掌握平稳缓和大开度→K大→掌握灵敏有效串联管道时工作流量特性在实际使用过程中，S过大，阀上的压降大，要消耗过多能量；S过小，流量S0.3的流量降低，这样，S值下降，流量特性畸变，掌握质量恶化。〔2〕并联管道时工作流量特性：了时，只好将旁路阀翻开，此时调整阀就转变为工作流量特性。x x 1max之比，可以得到x不同时的工作流量特性。

与总管最大流量QmaxQx Qmax串、并联管道结论：①串、并联管道都使阀的抱负流量特性发生畸变,串联管道的影响更严峻；②串、并联管道都会使掌握阀的实际可调范围降低,并联管道尤为严峻；③串联管道使系统总流量削减,并联管道使系统总流量增加④串、并联管道都会使调整阀的放大系数减小,即输入信号变化所引起的流量变,,X值降低对放大系数的影响更为严峻调整阀可调比的意义：〔1〕R调整阀前后压差肯定时的可调比(ΔP肯定)R=30或50实际可调比R(ΔP变化)τRτQ的增加，管道的阻力损失也增加。系统的总压差ΔPs不变，压差ΔPv相应减小，调整阀所能通过的最大流量减小，调整阀的实际可调比降低。(2)实际可调比Rτ(ΔP变化)QR maxQ Qmin

()KPminmaxKPminmaxKPmaxminPPmaxminPPSminR R

S设

minPSS其中：△Pmax为调整阀全关时的阀前后压差，它约等于管道系统的压差△P △SPmin为调整阀全开时的阀前后压差。可见，S越小，即串联管道的阻力损失越大，实际可调比越小。五、掌握阀口径的选择1. 1. max

和QminQs值，然后确定计算压差〔阀门全开时的压差〕maxKvmax和minmaxmax

在所选产品型式的标准系列中，选取大于maxKv值10％；实际可调比不小于抱负可调比Kv值打算掌握阀的公称直径和阀座直径计算流量确实定计算压差确实定s差Pv〔s的选择〕大，动力消耗也越多。计算压差确定步骤如下：选择掌握阀前后最近的压力根本稳定的两个设备作为系统的计算范围。在最大流量的条件下，分别计算系统内掌握阀之外的各项局部阻力所引起的P压力损失，再求出它们的总和△。PPSS0.3，常选S0.3~0.5求取掌握阀计算压差△PVP SPVSPVV

Pp

P V

p1S3 3 max10Q 10Q PK

maxVVK

K

并与其最

max值。v

max开度验算90%10%ssss(K2P Q2)1V V i直线特性调整阀k1.03 0.03100% ssss(K2P Q2)1V V i等百分比调整阀k lg 1100%1.48 式中k流量Q时的阀门开度，％iP阀门全开时的压差，即计算压差100kPaVQm3hi介质密度gcm3说明：1.该验算公式只适用于液体，不能用于气体；2.R＝30的状况可调比验算在串联管道状况下，实际可调比按以下公式验算：sR 10s假设,假设,则所选掌握阀符合要求。否则可实行增加系统压力或采用两个掌握阀进展分程掌握的方法来满足可调比的要求。确定掌握阀口径Dgdg3某掌握系统拟选用一台直线特性气动直通单座调整阀(流开型)：流体为液氨,最大计算流量条件下的计算数据为:p=26200kPa,1Δp=24500kPa, W=6300kg/h; ρ=0.58g/cm3,L L

=313K;D=D

=20mm[解]

1 1 2(1)堵塞流判别查表得FL

=0.9,Pc

=11378kPaP=1621kPa,则vF 0.960.28 PF 0.85

P0.960.28162111378c产生堵塞流的临界压降为:P Fcr L

2(PFP)(0.9)2(262000.851621)1 F v20236kPa由于ΔP=24500kPa>ΔPcr=20236kPa,故为堵塞流。掌握阀流量特性的选择：方面考虑：从掌握系统的掌握品质考虑从工艺配管状况考虑从负荷变化状况考虑等百分比；快开。掌握阀流量特性的选择是指如何选择直线和等百分比流量特性。考虑掌握系统的掌握品质整个操作范围内，保持总的放大系数不变。通常，变送器、掌握器〔在已整定好的状况下〕和执行机构的放大系数是变化而变化。大系数的变化，使系统总的放大系数保持不变或近似不变。考虑工艺的配管状况掌握阀上的压差变化，使抱负的流量特性发生畸变。考虑工艺配管的状况来选择相应的抱负特性。考虑负荷变化的状况不宜承受。化值是不变的，因此对负荷的波动有较强的适应性。执行器的作用方式正作用：当输入信号增大时，执行器的开度增大，即流过执行器的流量增大正作用气动调整阀通常称为气开阀,反作用气动调整阀通常称为气关阀选择原则：从安全要求动身。翻开，保证安全。反之，阀处于关闭时危害性小，则应选用气开阀。调整机构的正反作用:+正装调整机构=气关式执行器+正装调整机构=气开式执行器+反装调整机构=气开式执行器+反装调整机构=气关式执行器气开式－随信号压力的增大流通截面积也增大气关式－随信号压力的增大流通截面积减小调整器的正作用与反作用(如何保证系统是负反响的〕:能否构成负反响系统和系统中各环节的特性有关阀门定位器的原理及用途：过机械装置负反响至定位器，构成一闭环系统。衡力的影响，从而保证阀门的正确定位。它有以下用途：1〕用于高压介质：抑制阀杆产生的静摩擦力，也能抑制流体不平衡力，改善根本特性1MPa时，介质对阀芯产生较大的不平衡力，定位器可以提高输出压力，抑制不平衡力3〕用于高温或低温：温度过高或过低时，摩擦力增大，产生较大误差。这些介质对阀杆移动产生的巨大阻力5〕增加执行机构的动作速度：调整器与调整阀相距较远时，抑制信号的号操作调整阀。阀门定位器。7〕用于活塞式执行机构的比例动作：没有弹簧的活塞执行机构，是两位单向。8〕实现调整阀反向动作：当气关阀需要改成气开式调整阀时，必需把阀20~100kPa，阀杆行0~LL~0，就是反作用。9〕改善调整阀的流量特性：调整阀的流量特性可以通过转变反响凸轮的移之间的关系，即修正了流量特性转变，经过喷嘴-挡板系统及放大器的作用，可使调整阀膜头的气压有大按调整器发出的信号正确定位11)改善调整阀的动态特性：定位器转变了原来阀的一阶滞后特性，减小时间常数，使之成为比例特性12〕操作非标准信号的执行机构：当以调整器的标准信号2-~100kPa去操140kPa提高13)用于分程掌握：两台定位器由一台调整器来操纵，一台定位器的输入20~100kPa14)用于气动、电动仪表的复合调整系统：在调整系统中，检测和调整仪20~100kPa-气阀门定位器15〕用于智能掌握：智能式电-气阀门定位器由于微处理机和功能模块的气动阀门定位器成比例的气压信号，用于掌握气动调整阀。按其工作原理：位移平衡式和力〔力矩〕平衡式两大类气动放大器-档板机构连用,将喷嘴的背压放大,P1转变CA室球阀的开度。A室的空气一局部BCP1成比例。位移平衡式气动阀门定位器：动作原理:当调整器来的掌握信号增大时，被纹管1就相应伸长，并推263就靠近喷嘴4，喷嘴背压上升。此背压经放大器5987和反响凸6O61为支点做逆时针方向偏转，于是挡板3离开喷嘴4，使输出压力下降，即阀杆8向下移动引起的效果是负反响作用。此时，肯定的信号压力就对应于肯定的阀门位置。变化时，它的输出信号也是从20~100kPa；而反作用定位器则相反，当定位器的输入信号100~20kPa变化。大器的气路用背压切换来沟通。阀不同位移折合到定位器喷嘴上的反响量相全都。切换开关：当定位器发生故障时，可将定位器定位位置切换到直使阀门能正常动作。电-气阀门定位器：1的电磁线圈时，与永久磁场作16反时针方向偏转，1514p0p0增加而使阀杆向下移动，并带动反响杆9绕支点451067顺时针偏转，从而使反响弹簧11拉伸，反响弹簧12的推力到达于肯定的阀杆位移，即对应于肯定的阀门开度。电－气转换器的原理及用途：〔变送器〕移，带动挡板接近〔或远离〕喷嘴，引起喷嘴背压增加〔或削减矩平衡时，输入信号与输出压力成一一对应的比例关系。即输入信号从0.02～0.1MPa变化，器的零位，反响波浪管起反响作用。阀位传送器用以将调整阀门的位移变化转换成相对应的气动模拟信号或就能了解现场状况。防爆标志：d爆炸性混合物传爆的电气设备。增安型电气设备e火花或危急温度，并在构造上实行措施，提高其安全程度，以避开在正常和规定过载条件下消灭点燃现象的电气设备。本质安全型电气设备〔i花或热效应均不能点燃爆炸性混合物的电气设备。无火花型电气设备燃作用