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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,控制仪表和计算机控制装置,5.,执行器,执行器是指,：,阀门调节阀(连续的)、开关阀,(过程控制范畴),电机连续的、开关的,(属于流体机械的范畴，起执行器的作用),执行器是控制系统必不可少的环节,。,执行器工作，使用条件恶劣，,它是控制系统最薄弱的环节,原因：执行器与介质（操作变量）直接接触,(强)腐蚀性、(高)粘度、(易)结晶、,高温、深冷、高压、高差压,执行器在自控系统中的作用：接收调节器（计算机）输出的控制信号，使调节阀的开度产生相应变化，从而达到调节,操作变量流量,的目的。,通常专,指阀门,1,执行器由执行机构和控制（调节）机构两个部分构成,辅助装置：阀门定位器 和 手动操作机构,执行机构,调节机构,P,O,I,O,F,l,M,流通截面积,操纵变量的流量,执行器的构成,执行机构,根据控制信号产生推力(薄膜、活塞、马达)。,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，所以它是将信号的大小转换为阀杆位移的装置,控制机构,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,手操机构,手轮机构的作用是当控制系统因停电、停气、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。,2,气动执行器,分类,按使用的能源形式：,电动执行器,液动执行器,气动阀,电动阀,在过程控制领域应用很少,按阀门的输出：,连续式(0100),开关式(,ON/OFF),调节阀,*,3,气动调节阀采用气动执行机构,输出直线位移,l,输出角位移,直行程式调节机构,角行程式调节机构,气动调节阀,气动执行机构：薄膜式,活塞式,长行程式,配,配,优点：结构简单、动作可靠稳定、输出力大、,安装维修方便、价格便宜和防火防爆,缺点：响应时间大，信号不适于远传,采用电/气转换器或电/气阀门定位器，使传送信号,为电信号，现场操作为气动信号。,4,输出直线位移,l,直行程式调节机构,输出角位移,角行程式调节机构,电动执行机构,电动调节阀,电动调节阀采用电动执行机构,直行程式,角行程式,配,配,优点：,动作较快、能源获取方便,特别适于远距离的信号传送,缺点,：,输出力较小、价格贵，,且一般只适用于防爆要求不高的场合,5,直通双座调节阀,直通单座调节阀,笼式（套筒）调节阀,角型调节阀,三通调节阀,高压调节阀,隔膜调节阀,波纹管密封调节阀,超高压调节阀,小流量调节阀,低噪音调节阀,直,行,程,式,调,节,机,构,角,行,程,式,调,节,机,构,同一类型的气动/电动调节阀，分别采用气动执行机构和电动执行机构,蝶阀,凸轮挠曲调节阀,V,型球阀,O,型球阀,分类,按使用的调节机构：,6,反作用：,当输入信号增大时，流过执行器的流量减小,气动调节阀通常称为气关阀,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,气动调节阀通常称为气开阀,执行器的作用方式,从安全生产的角度来确定正反作用,H,如果，介质是由强腐蚀性的，再生产过程中不允许溢出，调节阀的作用形式？,如果后面的环节不允许没有物料，调节阀的作用形式？,7,根据控制信号的大小，产生相应的输出力,F,和位移,M,(,直线位移,l,或角位移,),输出力,F,用于克服调节机构中流动流体对阀芯产生的作用力或作用力矩，以及摩擦力等其他各种阻力；,位移,(,l,或,),用于带动调节机构阀芯动作,5.2.执行机构,气动执行机构,电动执行机构,8,气动执行机构主要分为两大类：薄膜式与活塞式,薄膜式与活塞式执行机构又可分为：有弹簧和无弹簧两种,5.2.1.气动执行机构,9,气源,P,O,5.2.1.1.气动薄膜式执行机构基本结构和工作原理,气源,P,O,气动执行机构的动态特性为一阶滞后环节。其时间常数的大小与薄膜气室大小及引压导管长短粗细有关，一般为数秒到数十秒之间。,10,5.2.1.2.气动活塞式执行机构基本结构和工作原理,基本部件：活塞和气缸,活塞在气缸内随活塞两侧压差而移动,两侧可以分别输入一个固定信号和一个变动信号，或两侧都输入变动信号。,它的输出特性有比例式及两位式两种。,两位式是根据输入执行活塞两侧的操作压力的大小，活塞从高压侧推向低压侧，使推杆从一个位置移到另一极端位置,比例式是在两位式基础上加有阀门定位器后，使推杆位移与信号压力成比例关系。,P,1,P,2,11,构成原理,5.2.2.电动执行机构,RETURN,输入信号,伺服放大器,伺服电机,减速器,输出,位置发生器,12,(1)伺服电机,作用,:,将伺服放大器输出的电功率转换成机械转矩,伺服电机实际上是一个二相电容异步电机，由一个用冲槽硅钢片叠成的定子和鼠笼转子组成，定子上均匀分布着两个匝数、线径相同而相隔,90,电角度的定子绕组,W,1,和,W,2,。,回放,13,作用:,将输入信号和反馈信号进行比较，,得到差值信号，,根据差值信号的极性和大小，,控制可控硅交流开关、的导通或截止,可控硅交流开关、用来接通伺服电机的电源,伺服电机的状态：,正转,反转,停止不转,(2)伺服放大器,回放,14,伺服放大器工作原理示意图,放大器的作用是将输入信号,I,i,和反馈信号,I,f,进行比较，得到差值信号，并根据的极性和大小，控制可控硅交流开关、的导通或截止。,在执行机构工作时，可控硅交流开关、只能其中一组导通。,1.可控硅导通时：分相电容,C,d,与,W,2,串接，由于,C,d,的作用，,W,1,和,W,2,的电流相位总是相差90,其合成向量产生定子旋转磁场,定子旋转磁场又在转子内产生感应电流并构成转子磁场，两个磁场相互作用，使转子顺时针方向旋转（正转）；,2.,可控硅导通时：,使转子,反,时针方向旋转（,反,转）；,3.,可控硅交流开关、均截止时，伺服电机停止运转。,回放,15,作用:,将电动执行机构输出轴的位移线性地转换成反馈信号，反馈到伺服放大器的输入端。,位置发送器包括：位移检测元件和转换电路、,差动变压器,塑料薄膜电位器,位移传感器,(3)位置发送器,回放,16,作用:,将伺服电机高转速、小力矩的输出功率转换成执行机构输出轴的低转速、大力矩的输出功率，以推动调节机构。,减速器一般由机械齿轮或齿轮与皮带轮构成。,(4)减速器,回放,17,伺服放大器是一个具有继电特性的非线性环节：,无输出,输出215,V,5.2.2.2.电动执行机构的特性,电动执行机构输出为角行程或者式直行程：,为不灵敏区,太大会？,太小会？,18,调节机构是执行器的调节部分，在执行机构的输出力和输出位移作用下，调节机构阀芯的运动，改变了阀芯与阀座之间的流通截面积，即改变了调节阀的阻力系数，使被控介质流体的流量发生相应变化。,5.3.调节机构,19,1执行机构,2,阀杆,3,阀芯,4,阀座,5,阀体,6,转轴,7,阀板,主要构成：阀体、阀座、阀心、和阀杆或转轴,5.3.1.调节机构的结构和特点,20,单导向结构,直通单座调节阀：,阀体内只有一个阀芯和一个阀座。,结构简单、泄漏量小（甚至可以完全切断）,允许压差小,（双导向结构的允许压差较单导向结构大）,。,常用调节阀结构示意图及特点直通单座调节阀,双导向结构,它适用于要求泄漏量小，工作压差较小的干净介质的场合。在应用中应特别注意其允许压差，防止阀门关不死。,21,直通双座调节阀：,阀体内有两个阀芯和阀座。,因为流体对上、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。,常用调节阀结构示意图及特点直通双座调节阀,均为双导向结构,它适用于阀两端压差较大，泄漏量要求不高的干净介质场合，不适用于高粘度和含纤维的场合。,22,角形调节阀：,阀体为直角形,流路简单、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节。,角形阀一般使用于底进侧出，此时调节阀稳定性好，,在高压差场合下，为了延长阀芯使用寿命，也可采用侧进底出。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。,常用调节阀结构示意图及特点角形调节阀,23,分流三通调节阀,三通调节阀：,阀体有三个接管口，适用于三个方向流体的管路控制系统，大多用于热交换器的温度调节、配比调节和旁路调节。,在使用中应注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。,常用调节阀结构示意图及特点三通调节阀,合流三通调节阀,24,蝶阀：,蝶阀,是通过挡板以转轴为中心旋转来控制流体的流量。,结构紧凑、体积小、成本低，流通能力大,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似,多用于开关阀,常用调节阀结构示意图及特点蝶阀,蝶阀,25,套筒阀：,套筒阀的,结构比较特殊，阀体与一般的直通单座阀相似，但阀内有一个圆柱形套筒，又称笼子，利用套筒导向，阀芯可在套筒中上下移动。,套筒上开有一定形状的窗口（节流孔），,套筒,移动时，就改变了节流孔的面积，从而实现流量调节。,套筒阀分为单密封和双密封两种结构，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。,套筒阀具有稳定性好、拆装维修方便等优点，因而得到广泛应用，但其价格比较贵。,常用调节阀结构示意图及特点套筒阀,套筒阀,26,偏心旋转阀：,转轴带动阀芯偏心旋转,体积小，重量轻，使用可靠，维修方便，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。,常用调节阀结构示意图及特点偏心旋转阀,偏心旋转阀,27,“,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，起调节和切断作用。,该阀结构简单，维修方便，密封可靠，流通能力大,流量特性为快开特性，一般用于位式控制。,常用调节阀结构示意图及特点“,O”,形球阀,“,O”,形球阀,28,“,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，但流通截面的形状始终保持为三角形。,该阀结构简单，维修方便，关闭性能好，流通能力大，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。,常用调节阀结构示意图及特点“,V”,形球阀,“,V”,形球阀,29,
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