A石油工程自动控制技术7执行器(一).ppt

1、1,第四章 自动控制仪表,2,本次课程主要内容,五、执行器 1、概述 2、气动执行机构 3、气动调节机构（调节阀）（重点）,3,五、执行器,1、概述 执行器作用：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。执行器安装在生产现场直接与介质接触。 执行器组成：由执行机构和调节机构组成。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。 ,4,执行器分类（按能源形式）：气动、电动、液动 气动应用最广，电动次之。 （1）气动：输入信号为0.020.1MPa的压力信号，其结构简单，维修方便，价格便宜，防火

2、防爆，可以与QDZ、DDZ仪表配用，因而广泛使用。,5,多弹簧精小型气动薄膜执行机构(直行程),6,PRISMA（普利司马）气动执行器PRISMA90旋转型气动执行器,7,（2）电动：动作迅速，其信号便于远传，并便于与计算机配合使用，但不适用于防火防爆等生产场合。,8,DKZ电动直行程执行机构,9,DKJ角行程电动执行机构,10,（3）液动：以液压站提供的流体（液压油）高压为动力源，推动机构动作。 注：气动、电动、液动这三种执行器除执行机构不同外，所用的调节机构(调节阀)都相同。,11,2、气动执行机构 结构组成：膜片、推杆(阀杆)、平衡弹簧 作用：是执行器的推动装置，推动调节机构动作。它接受

3、气动调节器或电气阀门定位器输出的气压信号，经膜片转换成推力，克服弹簧力后，使推杆（阀杆）产生位移，同时可带动阀芯动作。 ,12,13,气动执行机构有正作用和反作用两种形式。 正作用：当输入信号增加时，在薄膜膜片上产生一个推力，克服弹簧的作用力后，阀杆位移，位移方向向外，称为正作用执行机构。 反作用：输入信号连接口在下膜盖上，信号增加时，阀杆位移向内，缩到膜盒里，称为反作用执行机构。,14,气动执行机构有薄膜式和活塞式等。 薄膜执行机构：气压推动薄膜并带动连杆运动。 特点：结构简单、价格便宜、维修方便、应用广泛。 活塞执行机构：气压推动活塞并带动连杆运动。 特点：推力大，应用于大口径、高压降场合

4、。,15,气动执行机构输入输出信号范围： 输入信号 空气压力：0.020.1MPa 输出： 按连杆最大位移行程确定规格： 10，16，25，40，60，100mm,16,3、气动调节机构（调节阀） （1）工作原理： 根据流体力学的观点，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。,17,P1、P2：阀前后压力，：流体密度。 Q：体积流量，A：管道面积， ：调节阀阻力系数，结构和开度决定， 大则Q小。,不可压缩流体，调节阀的流量方程式：,18,（2）调节阀按阀芯(截流元件)的运动方式分为直行程调节阀(直行程阀)和角行程调节阀(角行程阀)两

5、类。 阀的截流元件(阀芯、阀塞、阀板等)在流体通道里做直线运动称直行程阀。 阀的截流元件(阀芯、阀塞、阀板等)在流体通道里做旋转运动称角行程阀。,19,（3）调节阀类型介绍 a、直通单座阀 体内只有一个阀芯做线性运动，阀体内具有一个阀座的阀，见图 (a)。 b、 直通双座阀 体内有两个阀芯做线性运动，阀体内有两个阀座的阀，见图 (b)。 c、套筒阀 在阀体内安装有阀笼(套筒)、阀塞，阀塞做直线运动，图 (c)。,20,d、角形阀 阀芯做线性运动，两阀口中心成直角，见图 (d)。 e、三通调节阀 阀芯做线性运动，阀体上有三个通口，见图 (e)。 f、隔膜阀 阀内装有一块隔膜片，隔膜的上下动作来改

6、变它与阀体堰面间的流通面积，完成调节作用；而当阀芯将隔膜压紧在堰面上时，就将介质完全切断，见图 (f)。 以上均为直行程调节阀。,21,22,g、蝶阀 阀轴带动阀板旋转，实现流体调节或切断，见图 (g)。 h、球阀 阀轴带动球体或部分球体旋转，球体上有一个通过它的流体通道，流体通道中心与管道中心一致时，阀具有最大流量，流体通道中心与管道中心垂直时，则阀处于切断状态，见图 (h)。,23,i、偏心旋转阀 阀轴带动偏心球塞旋转，由于偏心球塞会塞进或偏离阀座，可以减少摩擦和磨损，见图 (i)。 j、全功能超轻型调节阀 综合了旋转类阀的共同特点，配上“日”字形支架与轻便型的活塞执行机构、电子式执行机构

7、相连接，见图 (j)。 以上为角行程调节阀。,24,（4）气动执行器的选用 应根据介质的特点和工艺要求等来合理选用执行器。具体选用时应考虑以下几个主要问题： 调节阀的尺寸选择： 调节阀的尺寸通常用公称直径Dg和阀座直径dg来表示。Dg、dg是根据计算出来的流通能力C来查表选择。(具体计算过程见教材，不作要求),25,26,气开式、气关式阀的选择 在生产过程中，调节阀气开、气关形式的选择，主要是从工艺生产的安全来考虑。 例：蒸气加热器选用气开阀；锅炉进水的调节阀则选用气关式。,27,单座阀和双座阀的选择 单座阀只有一个阀芯的调节阀。（适用小口径的调节阀，Dg25mm）。阀关闭时泄漏小。 双座阀有

8、两个阀芯的调节阀。（适用大口径的调节阀）。阀关闭时泄漏大。,28,流量特性的选择 调节阀的流量特性：指介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度之间的关系，它是调节阀最重要的特性。 相对流量：即调节阀某一开度流量Q与全开流量Qmax之比 相对开度：即调节阀某一开度行程l与全行程L之比,29,理想流量特性就是在调节阀前后压差一定的情况下(p常数)得到的流量特性。它取决于阀芯的形状。阀芯形状有快开、直线、抛物线、等百分比四种，相应有四种流量特性。 工作流量特性实际工作时调节阀前后的压差是变化的，此时调节阀的相对流量与阀芯相对位移之间的关系称为工作流量特性。,30,调节阀流量特性选择考虑的方面： 过程控制系统的控制质量指标：一般要求（KvKo=常数），故当过程的Ko为线性时应选择直线特性的调节阀，否则就选择等百分比特性的调节阀。 配管情况： 负荷变化情况：在负荷变化较大的场合，选择等百分