项目七执行器课件

南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM项目七项目七 执行器的工作原理认执行器的工作原理认识和校准维护识和校准维护南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM内容提要内容提要n概述概述n控制阀的种类控制阀的种类n控制阀的选择控制阀的选择n阀门定位器及电阀门定位器及电-气转换器气转换器n电动执行器的工作原理电动执行器的工作原理n控制阀的流量特性控制阀的流量特性n执行器的安装校准维护执行器的安装校准维护1南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM3作用作用作用作用 接收控制器送来的控制信号，改变被控介质的流量，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内。按能源形式分类按能源形式分类按能源形式分类按能源形式分类p 气动执行器p 电动执行器p 液动执行器执行器执行器执行器执行器第一节第一节 概述概述南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM第一节第一节 概述概述4结结结结构构构构执行机构执行机构执行机构执行机构 执行器的推动装置，它按控制信号压力的大小产生相应的推力，推动控制机构动作，所以它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置。调节机构调节机构调节机构调节机构 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过阀的流量的装置。南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM第一节第一节 概述概述常用辅助设备常用辅助设备常用辅助设备常用辅助设备阀门定位器阀门定位器手轮机构手轮机构图7-1 气动执行器示意图5n一、气动执行器的组成与分类一、气动执行器的组成与分类1.1.1.1.组成组成组成组成一般由气动执行机构和控制阀两部一般由气动执行机构和控制阀两部一般由气动执行机构和控制阀两部一般由气动执行机构和控制阀两部分组成。分组成。分组成。分组成。南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM气动薄膜执行器南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM第二节第二节 控制阀的分类控制阀的分类7根据不同的使用要求，控制阀的结构形式主要有以下几种。（1 1）直通单座控制阀）直通单座控制阀）直通单座控制阀）直通单座控制阀阀体内只有一个阀芯与阀座。特点特点特点特点结构简单、泄漏量小，易保证关闭，甚至完全切断。缺点缺点缺点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。图7-2 直通单座阀适适用用于于阀阀两两端端压压差差较较小小，对对泄泄漏漏量量要要求求比比较较严严格格，管管径径不不大（公称直径小于大（公称直径小于25mm25mm）的场合。）的场合。南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM8（2 2）直通双座控制阀）直通双座控制阀）直通双座控制阀）直通双座控制阀 阀体内有两个阀芯和阀座。特点特点特点特点流体流过的时候，不平衡力小，流通能力比同口径的单座阀大。缺点缺点缺点缺点容易泄漏图7-3 直通双座阀第二节第二节 控制阀的分类控制阀的分类允允许许使使用用的的压压力力差差较较大大，应应用用比比较较普普遍遍，不不宜宜用用于于高高黏黏度度和含悬浮颗粒或纤维介质的场合。和含悬浮颗粒或纤维介质的场合。南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM（3 3）角形控制阀）角形控制阀）角形控制阀）角形控制阀 角形阀的两个接管呈直角形，一般为底进侧出。特点特点特点特点 流路简单、阻力较小.适适于于现现场场管管道道要要求求直直角角连连接接，介介质质为为高高黏黏度度、高高压压差差和和含含有有少少量量悬悬浮浮物物和和固体颗粒状的场合。固体颗粒状的场合。图7-4 角形阀9第二节第二节 控制阀的分类控制阀的分类南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM（4 4 4 4）三通控制阀）三通控制阀）三通控制阀）三通控制阀 共有三个出入口与工艺管道连接。按照流通方式分按照流通方式分按照流通方式分按照流通方式分合流型和分流型两种 图7-5 三通阀10第二节第二节 控制阀的分类控制阀的分类可可用用来来代代替替两两个个直直通通阀阀，适适用用于于配配比比控控制制和和旁旁路路控控制制。与与直直通通阀阀相相比比，组组成成同同样样的的系系统统时时，可可省省掉掉一一个个二二通通阀阀和一个三通接管。和一个三通接管。南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM11（5 5 5 5）隔膜控制阀）隔膜控制阀）隔膜控制阀）隔膜控制阀 采用耐腐蚀衬里的阀体和隔膜。特点特点特点特点结构简单、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。适适用用于于强强酸酸、强强碱碱、强强腐腐蚀蚀性性介介质质的的控控制制，也也能用于高黏度及悬浮颗粒状介质的控制。能用于高黏度及悬浮颗粒状介质的控制。图7-6 隔膜阀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 第二节第二节 控制阀的分类控制阀的分类南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM（6 6 6 6）蝶阀）蝶阀）蝶阀）蝶阀 特点特点特点特点结构简单、重量轻、价格便宜、流阻极小。缺点缺点缺点缺点泄漏量大。图7-7 蝶阀12第二节第二节 控制阀的分类控制阀的分类适适用用于于大大口口径径、大大流流量量、低低压压差差的的场场合合，也也可可用用于于浓浓浊浊浆浆状状或或悬悬浮浮颗颗粒粒状状介质的控制。介质的控制。南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM13（7 7）球阀）球阀）球阀）球阀 球阀的阀芯与阀体都呈球形体，转动阀芯使之与阀体处于不同的相对位置时，就具有不同的流通面积，以达到流量控制的目的。“V”形和“O”形两种开口形式。球阀阀芯分类球阀阀芯分类球阀阀芯分类球阀阀芯分类图7-8球阀图7-9球阀阀芯的形状第二节第二节 控制阀的分类控制阀的分类适用于纤维、纸浆、含有颗粒等介质的控制。适用于纤维、纸浆、含有颗粒等介质的控制。南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM（8 8）凸轮挠曲阀）凸轮挠曲阀）凸轮挠曲阀）凸轮挠曲阀 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。特点特点特点特点密封性好。重量轻、体积小、安装方便。适用于既要求控制，又要求密封的场合。适用于既要求控制，又要求密封的场合。图7-10凸轮挠曲阀14第二节第二节 控制阀的分类控制阀的分类南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM15（9 9）笼式阀）笼式阀）笼式阀）笼式阀 特点特点特点特点 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，特特别别适适用用于于要要求求低低噪声及压差较大的场合噪声及压差较大的场合。缺点缺点缺点缺点不适用高温、高黏度及含有固体颗粒的流体不适用高温、高黏度及含有固体颗粒的流体。图7-11笼式阀第二节第二节 控制阀的分类控制阀的分类南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM第三节第三节 控制阀的选择控制阀的选择301.1.1.1.控制阀的尺寸选择控制阀的尺寸选择控制阀的尺寸选择控制阀的尺寸选择 口径选择得过小，会使流经控制阀的介质达不到所需要的最大流量。口径选择得过大，会浪费设备投资，且使控制阀经常处于小开度工作，控制性能变差，易使控制系统变得不稳定。控制阀的口径选择是由控制阀流量系数控制阀的口径选择是由控制阀流量系数KV值决定的。值决定的。流量系数流量系数KV的定义为：当阀两端压差为的定义为：当阀两端压差为100100kPa，流体密度，流体密度为为1 1g/cm3，阀全开时，流经控制阀的流体流量。，阀全开时，流经控制阀的流体流量。南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM第三节第三节 控制阀的选择控制阀的选择312.2.2.2.控制阀结构与特性的选择控制阀结构与特性的选择控制阀结构与特性的选择控制阀结构与特性的选择 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。结构形式选择结构形式选择结构形式选择结构形式选择特性选择特性选择特性选择特性选择 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。目前使用比较多的是等百分比流量特性。目前使用比较多的是等百分比流量特性。目前使用比较多的是等百分比流量特性。目前使用比较多的是等百分比流量特性。南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM第三节第三节 控制阀的选择控制阀的选择 主主要要从从工工艺艺生生产产上上安安全全要要求求出出发发。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，则应选用气开阀。选择要求选择要求选择要求选择要求 有压力信号时阀关、无信号压力时阀开的为气气关关式式。反之，为气开式气开式。3.3.3.3.气开式与气关式的选择气开式与气关式的选择气开式与气关式的选择气开式与气关式的选择32南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM第三节第三节 控制阀的选择控制阀的选择序号执行机构控制阀气动执行器（a）（b）（c）（d）正正反反正反正反气关（反）气开（正）气开（正）气关（反）33表8-1组合方式表图7-12 组合方式图南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM第四节第四节 阀门定位器及电阀门定位器及电-气转换器气转换器 气气动动阀阀门门定定位位器器与与气气动动控控制制阀阀配配套套使使用用，组组成成闭闭环环系系统统，利利用用反反馈馈原原理理来来改改善善控控制制阀阀的的定定位位精精度度和和提提高高灵灵敏敏度度，并并能能以以较较大大功功率率克克服服阀阀杠杠的的摩摩擦擦力力、介介质质的的不不平平衡衡力力等等影影响响，从从而而使使控控制制阀阀门门位位置置能能使使控控制制仪仪表来的控制信号实现正确定位。表来的控制信号实现正确定位。37n一、气动阀门定位器一、气动阀门定位器南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM第四节第四节 阀门定位器及电阀门定位器及电-气转换器气转换器n二、电二、电-气阀门定位器气阀门定位器38作用作用作用作用 具有电-气转换器的作用，可用电动控制器输出的010 mA DC或420 mA DC信号去操纵气动执行机构；具有气动阀门定位器的作用，可以使阀门位置按控制器送来的信号准确定位。改变图8-13中反馈凸轮5的形状或安装位置，还可以改变控制阀的流量特性和实现正、反作用。南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM第四节第四节 阀门定位器及电阀门定位器及电-气转换器气转换器图7-13电-气阀门定位器1力矩马达；2主杠杆；3平衡弹簧；4反馈凸轮支点；5反馈凸轮；6副杠杆；7副杠杆支点；8薄膜执行机构；9反馈杆；10滚轮；11反馈弹簧；12调零弹簧；13挡板；14喷嘴；15主杠杆支点39南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM第四节第四节 阀门定位器及电阀门定位器及电-气转换器气转换器n三、电三、电-气转换器气转换器40按力矩平衡原理工作按力矩平衡原理工作按力矩平衡原理工作按力矩平衡原理工作图7-14电-气转换器原理结构图1喷嘴挡板；2调零弹簧；3负反馈波纹管；4十字弹簧；5正反馈波纹管；6杠杆；7测量线圈；8磁钢；9铁芯；10放大器南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM第五节第五节 电动执行器电动执行器41 电电动动执执行行器器接接收收来来自自控控制制器器的的0 01010mA或或4 42020mA的的直直流流电电流流信信号号，并并将将其其转转换换成成相相应应的的角角位位移移或或直直行行程程位位移移，去操纵阀门、挡板等控制机构，以实现自动控制。去操纵阀门、挡板等控制机构，以实现自动控制。定义定义定义定义优点优点优点优点能源采用方便能源采用方便能源采用方便能源采用方便信号传输速度快信号传输速度快信号传输速度快信号传输速度快传输距离远传输距离远传输距离远传输距离远n一、概述一、概述南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM第五节第五节 电动执行器电动执行器 电动执行器接受来自调节器的输出信号，送入信号转换单元，电动执行器接受来自调节器的输出信号，送入信号转换单元，转换信号制式后与反馈的执行机构位置信号进行比较，其差值作为转换信号制式后与反馈的执行机构位置信号进行比较，其差值作为执行机构的输入，执行机构的输出结果再控制调节器的动作，以实执行机构的输入，执行机构的输出结果再控制调节器的动作，以实现对被控介质的调节作用；其中执行机构的输出通过位置发生器可现对被控介质的调节作用；其中执行机构的输出通过位置发生器可以产生其反馈控制所需要的位置信号。以产生其反馈控制所需要的位置信号。44图7-15 电动执行器的工作原理图南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM第五节第五节 电动执行器电动执行器 主要由伺服放大器、伺服电动机、减速器、位置发送器和操纵器组成。图7-16 电动执行器的组成示意图42n二、电动执行器的结构二、电动执行器的结构南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM第五节第五节 电动执行器电动执行器43 是是能能将将执执行行机机构构输输出出轴轴的的位位移移转转变变 为为 0 0 10mA DC（或或 4 4 20mA DC）反反馈馈信信号号的的装装置置，它它的的主主要要部部分是差动变压器。分是差动变压器。位置发送器位置发送器位置发送器位置发送器图7-17差动变压器原理图 电动执行机构不仅可与控制器配合实现自动控制，电动执行机构不仅可与控制器配合实现自动控制，还可通过操纵器实现控制系统的自动控制和手动控制的还可通过操纵器实现控制系统的自动控制和手动控制的相互切换。当操纵器的切换开关置于手动操作位置时，相互切换。当操纵器的切换开关置于手动操作位置时，由正、反操作按钮直接控制电机的电源，以实现执行机由正、反操作按钮直接控制电机的电源，以实现执行机构输出轴的正转或反转，进行遥控手动操作。构输出轴的正转或反转，进行遥控手动操作。小结小结小结小结南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系第六节第六节 调节阀的流量特性调节阀的流量特性7/28/2024 12:20 AM 调节阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对调节阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量和阀门相对开度之间的关系流量和阀门相对开度之间的关系式中式中 为相对流量，即某一开度流量与全开流量之比；为相对流量，即某一开度流量与全开流量之比；l/L为相对行程，即某一开度行程与全行程之比。为相对行程，即某一开度行程与全行程之比。南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系第六节第六节 调节阀的流量特性调节阀的流量特性7/28/2024 12:20 AM 目前常用目前常用阀的理想流量特性分的理想流量特性分为：直：直线特性、特性、对数数（等百分比）特性、快开特性和抛物（等百分比）特性、快开特性和抛物线特性四种曲特性四种曲线，如，如下下图7-18所示：所示：图7-18 调节阀的理想流量特性曲线南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM第七节第七节 执行器的安装和维护执行器的安装和维护34（1 1）为便于维护检修，执行器应安装在靠近地面或楼）为便于维护检修，执行器应安装在靠近地面或楼板的地方。板的地方。（2 2）执执行行器器应应安安装装在在环环境境温温度度不不高高于于+60+60和和不不低低于于-4040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）阀阀的的公公称称通通径径与与管管道道公公称称通通径径不不同同时时，两两者者之之间间应加一段异径管。应加一段异径管。南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM（5 5）通通过过控控制制阀阀的的流流体体方方向向在在阀阀体体上上有有箭箭头头标标明明，不能装反。不能装反。（4 4）执执行行器器应应该该是是正正立立垂垂直直安安装装于于水水平平管管道道上上。特特殊殊情情况况下下需需要要水水平平或或倾倾斜斜安安装装时时，除除小小口口径径阀阀外外，一一般般应应加加支支撑撑。即即使使正正立立垂垂直直安安装装，当当阀阀的的自自重重较较大大和和有振动场合时，也应加支撑。有振动场合时，也应加支撑。（6 6）控控制制阀阀前前后后一一般般要要各各装装一一只只切切断断阀阀，以以便便修修理理时时拆拆下下控控制制阀阀。考考虑虑到到控控制制阀阀发发生生故故障障或或维维修修时时，不不影影响工艺生产的继续进行，一般应装旁路阀。响工艺生产的继续进行，一般应装旁路阀。35第七节第七节 执行器的安装和维护执行器的安装和维护南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM36（7 7）控控制制阀阀安安装装前前，应应对对管管路路进进行行清清洗洗，排排去去污污物物和和焊焊渣渣。安安装装后后还还应应再再次次对对管管路路和和阀阀门门进进行行清清洗洗，并并检检查查阀阀门门与与管管道道连连接接处处的的密密封封性性能能。当当初初次次通通入入介介质质时时，应应使使阀阀门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7-19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。第七节第七节 执行器的安装和维护执行器的安装和维护南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM常见执行器外形常见执行器外形 气动薄膜控制阀角座阀蝶阀三通控制阀气动阀门定位器电-气阀门定位器电-气转换器国产直行程电动执行器（配合单座阀、双座阀）国产直行程电动执行器（配合蝶阀、球阀凸轮扰曲阀）德产电动执行器45南通职业大学南通职业大学 电子工程电子工程系系7/28/2024 12:20 AM46