执行器的基本原理及分类

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,*,执行器的基本原理及分类,仪表车间刘洪波,1.,概述,1.1,执行器在自动控制系统中的作用,执行器在自动控制系统中的作用，就是接受调节器发出的控制信号，改变调节参数，把被调参数在要求的范围内，从而达到生产过程自动化，因此，执行器是自动控制系统中极为重要的而不可缺少的组成部分。,在生产现场，执行器直接控制工艺介质，尤其是高温、高压、低温、强腐蚀、易燃、易爆、易渗透、剧毒及高粘稠、易结晶等介质情况下，若选择或使用不当，往往会给生产过程自动化带来困难，导致调节质量下降，甚至会造成严重的生产事故。因此，对执行器的正确选用、安装和维修等各个环节都必须十分重视。,执行器按其能源形式可分为气动、电动和液动,3,大类。气动执行器习惯称其为气动薄膜调节阀，以压缩空气为能源，具有结构简单、动作可靠、平稳、输出推力大、本质防爆、价格便宜、维修方便、等独特的优点，大大优于电动和液动执行器，因此，气动薄膜调节阀被广泛应用在石油、化工、冶金、电力等工业部门中。,气动调节阀可以很方便地与气动仪表配套使用，当采用电动仪表或电子计算机控制时，只要用电气阀门定位器或电气转换器，将电量信号转换成,20,100Kpa,的气压信号即可。本次主要介绍气动执行器。,1.2,执行器分类,执行器分为气动执行器、电动执行器和液动执行器,气动执行器按其执行机构形式分为薄膜式、活塞式和长行程式。近年来还研制了增力型薄膜调节阀。,电动和液动执行器按其执行机构的运动方式分为直行程和角行程两类。,目前在石化工业中普遍采用的是气动执行器，电动执行器使用较少，液动执行器只有在特殊要求下才采用。,1.3,执行器构成,执行器常称调节阀，又称控制阀。它由执行机构和调节机构（也称调节阀）两部分组成，见下图,其中执行机构是调节阀的推动部分，它按控制信号的大小产生相应的推力，通过阀杆使调节阀阀芯产生相应的位移（或转角）。,调节机构是调节阀的调节部分，它与调节介质直接接触，在执行机构的推动下，改变阀芯与阀座间的流通面积从而达到调节流量的目的。,气动执行器的外形图,1.3.1,执行机构,（,1,）气动薄膜执行机构 气动薄膜执行机构是一种应用最广泛的执行机构，它通常接受,0.02,0.1Mpa,或,0.04,0.2Mpa,的气动信号。气动薄膜执行机构分正作用和反作用两种形式，当信号压力增加时推杆向下移动的叫正作用执行机构，反之叫反作用执行机构。,执行机构的正反作用,（,2,）气动活塞式执行机构,气动活塞式执行机构的活塞随气缸两侧压差而移动。气动活塞式执行机构的气缸允许操作压力可达,0.5,0.7Mpa,，因为没有反力弹簧抵消推力，所以有很大的输出推力，故特别适合高静压、高压差的工艺场合。,气动活塞式执行机构,1,活塞；,2,气缸,（,3,）长行程执行机构,长行程执行机构具有行程长（,200,400mm,）、转矩大的特点，适用于输出转角（,0,90,）和力矩大的场合，如蝶阀、风门等，它将,0.02,0.1Mpa,（或,0.04,0.2Mpa,）的气动信号压力或,4,20mA DC,的电流信号转变成相应的位移或转角。,（,4,）侧装式气动薄膜执行机构,这种执行机构同时融合了气动薄膜执行机构和活塞式执行机构的特点，采用杠杆传动进行力矩放大，可使执行机构的输出力增大,3,5,倍。,侧装式气动薄膜执行机构适用于高压差、重负荷、噪声控制等多方面要求的控制系统。,侧装式气动薄膜执行机构,1,左膜盖；,2,波纹管；,3,右膜盖；,4,支架；,5,推杆；,6,压缩弹簧；,7,转板；,8,轴；,9,连杆；,10,滑快；,11,手轮机构；,12,阀杆,1.3.2,调节机构,调节机构又简称阀。阀的种类很多，根据阀的结构、用途来分，其基本形式是直通单座阀、直通双座阀、蝶阀、三通阀等，在此基础上根据特殊用途要求，派生出波纹管密封阀、低温阀、保温夹套阀、隔膜阀、角形阀、以及阀体分离阀等，近年来，随着工业自动化装置向大型化、高性能发展，研制出许多新型调节阀，如高温蝶阀、高压蝶阀和超高压调节阀；在阀的结构方面发展也很快，出现偏心旋转阀、套筒阀、,O,形球阀、,V,形球阀。在特殊要求下使用的有卫生阀、低噪声阀、低压降比阀以及单座塑料阀和全钛钢调节阀等品种。,（,1,）直通单座阀,直通单座阀阀体内只有一个阀芯和一个阀座。由阀杆带动阀芯上、下移动来改变阀芯阀座之间的相对位置，从而改变流过阀的流量，特点是泄露量小，因为它是单阀芯结构，容易密封，甚至可以完全切断，一般情况下单座阀仅适用于低差压的场合，否则必须选用大推力的气动执行机构或配上阀门定位器。,直通单座调节阀,1,阀杆；,2,压板；,3,填料；,4,上阀盖；,5,阀体；,6,阀芯；,7,阀座；,8,衬套；,9,下阀盖,（,2,）直通双座阀,直通双座阀内有两个阀芯和两个阀座，流体从左侧流入，通过上下阀芯后再汇合一起，由右侧流出。双座阀有两个阀芯，流体作用在上下阀芯上的推力的方向是相反的，而大小接近相等，所以双座阀的不平衡力很小，允许压差很大，双座阀的流通能力比同口径的单座阀大。受加工限制，双座阀关闭时泄漏量较大，并且调节精度不高，在压差允许条件下尽量不选用双座阀。,直通双座调节阀,1,阀杆；,2,压板；,3,填料；,4,上阀盖；,5,阀体；,6,阀芯；,7,阀座；,8,衬套；,9,下阀盖,（,3,）角形阀,除阀体为直角形之外，其它结构与直通阀相似。,角形调节阀,1,阀杆；,2,填料；,3,阀盖；,4,衬套；,5,阀芯；,6,阀座；,7,阀体,（,4,）高压阀,上、下阀体为锻造结构形式，填料箱与阀体做成一体，阀座与阀体分开。这种结构加工简单，便于换配阀座，阀芯为单导向结构。,角形高压调节阀,1,压板；,2,填料；,3,上阀体；,4,阀芯；,5,阀座；,6,下阀体,（,5,）三通阀,阀体上有,3,个通道与管道相连，按其作用方式，三通阀可分为分流型和合流型，,三通调节阀,（,6,）蝶阀,又称翻板阀,蝶阀结构示意图,1,阀体；,2,挡板；,3,轴封；,4,挡板轴,（,7,）隔膜阀,用耐腐蚀衬里和耐腐蚀隔膜代替阀芯、阀座组件，隔膜起调节作用。,隔膜调节阀,1,阀杆；,2,阀盖；,3,阀芯；,4,隔膜；,5,阀体,（,8,）偏心旋转阀,又称凸轮挠曲阀，简称偏转阀,（,9,）套筒阀,也叫笼式阀，阀体与一般直通单座阀结构相似，阀内有圆柱型套筒，也叫笼子，阀芯在套筒中上下移动，利用套筒导向，阀芯在套筒中移动，改变了套筒的节流孔面积，形成了各种特性并实现流量的调节。,套筒阀,1,套筒；,2,阀芯,谢谢大家,波纹管调节阀是一种压力平衡式的调节阀，阀体结构紧凑，流体通道呈,S,流线型，压降损失小，流量大、可调范围广。上阀盖采用波管纹密封结构，可彻底消除工艺介质从阀杆运动间隙向外泄漏的可能性，这是波纹管密封阀的显著特点之一。,由于波纹管元件本身变形性和卓著的抗老化性，这种调节阀完全克服了填料密封阀通常存在的填料老化和温差敏感等弱点。其次，采用波纹管一填料双重密封结构，安全可靠性更好。因此，它在剧毒，强腐蚀性，放射性等稀有特殊介质的自动控制系统中得到广泛应用。,调节阀配用多弹簧式薄膜执行机构，其结构紧凑，输出力大。泄漏量：金属阀座：符合标准,ANSIBl6.104,级，小于额定的,Cv,的,0.5,；聚四氟乙烯阀座：标准符合,ANSIBl6.104VI,级，小于额定,Cv,的,10-7,回差：,5(,不带定位器,),；,3(,带定位器,),线性：,11(,不带定位器,),；,3(,带定位器,),备注：采用标准的,V,型聚四氟乙烯填料,