执行器的种类.ppt
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❖流通能力C被定义为：当控制阀全开时，阀前后压差 ΔP为0.1Mpa、流体重度为1g/cm3时，每小时通过控 制阀流体的流量数。
❖控制阀的尺寸通常用公称直径Dg和阀座直径dg来表 示。主要依据是计算出流通能力C来进行选择 。
三、控制阀的可调比
控制阀的可调比就是控制阀所能控制的最大流
量与最小流量之比。可调比也称为可调范围，用R
表示。
R Q max Q min
1.理想可调比
当控制阀上压差一定时，这时的可调比称为理想可调 比。
2.实际可调比
控制阀在实际工作时，与管路系统相串联或与旁路阀 相并联，此时的可调比就称为实际可调比。
(1)串联管道时的可调比
R实际 R S
S P min P
ΔPmax为控制阀全关时阀前后的压差（近似等于 系统的总压差）； ΔPmin为控制阀全开时阀前后的压差； S为控制阀全开时阀前后压差与系统总压差之比
4.4 阀门定位器
用途： 提高阀杆位置的线性度，克服阀杆的摩擦力，消除被控介 质压力变化与高压差对阀位的影响； 增加执行机构的动作速度，改善控制系统的动态特性； 可用20～100kPa的标准信号压力去操作40～200kPa的非标 准 号压力的气动执行机构； 可实现分程控制，用一台控制仪表去操作两台控制阀 ； 可实现反作用动作； 可修正控制阀的流量特性； 可使活塞执行机构和长行程执行机构的两位式动作变为比例 式动作； 采用电/气阀门定位器后，可用4～20mADC电流信号去操作 气 动执行机构，一台电/气阀门定位器具有电/气转换器和气动阀 门定位器的双重作用。
直通
角形
三通控制阀：合流；分流
合流
分流
碟阀
角行程式阀芯
凸轮挠曲阀
蝶阀
球阀
二、控制阀的流量系数
1、控制阀的节流原理
P入
流量方程：
Q A
2（P1 P2）
P1Fra Baidu bibliotek
P2
实用流量方程：
Q 5.09
A
P
Q
Q
ρ
2、阀门的流量系数C的定义
C 5.09 A
CQ
P
二、控制阀的流量系数
❖C称为流量系数，在控制阀中又称为为阀的流通能力。
2.执行机构
伺服电机：是执行机构的动力部分
减速器 ：将高转速、低转矩变成低转速、高转矩
位置发送器：根据差动变压器的工作原理，利用 输出轴的位移来改变铁芯在差动线圈中的位置，以产 生反馈信号和位置信号。
操作器：是用来完成手动自动之间的切换、远方操作 和自动跟踪无扰动切换等任务
4.3 调节机构
一、控制阀的结构特点
二、电动执行器
电动执行机构由伺服放大器和执行机构两部分组成。 执行机构又包括两相伺服电动机、减速器和位置发 送器
1.伺服放大器
伺服放大器：前置磁放大器、触发器，可控硅主回路及电 源等部分。
作用：综合输入信号和反馈信号，并将该结果信号加以放 大，使之有足够大的功率来控制伺服电动机的转动。
根据综合后结果信号的极性，放大器应输出相应极性的信 号，以控制电动机的正、反运转。
输入 P入 信号
L 执行机构
位移
调节机构
Q 开度
气动薄膜控制阀
外形
正作用式 气动薄膜 控制阀
正作用 执行机
P入
构
气开式 执行器
反装阀
阀芯的正装与反装形成气开、气关
正装
反装
反作用式气动薄膜控制阀
结构 原理
O型环
气关式 控制阀
气开式 执行器
P入
反作用执 行机构
四种组合
气关式
正作用 P入
气开式
第4章 执行器
知识目标
了解执行器的种类、特点及正反作用方式 掌握气动执行机构的结构及工作原理 理解电动执行机构的组成及各部分作用 了解控制阀的结构及特点 理解控制阀的流量系数、可调比和流量特性的概念 了解阀门定位器的作用及使用场合 掌握控制阀的选用原则
技能目标
能够应用控制阀的选用原则正确选用控制阀 能够对执行器进行正确的调校 能够正确的安装执行器 能够处理执行器在使用、维护中的问题
液动执行器
直行程 角行程
三种执行器的特点比较
比较项目 气动执行器
电动执行器
液动执行器
结构 体积 推力 配管配线 动作滞后 频率响应 维护检修 使用场合 温度影响 成本
简单 中 中 较复杂 大 狭 简单 防火防爆 较小 低
复杂 小 小 简单 小 宽 复杂 隔爆型才防火防爆 较大 高
简单 大 大 复杂 小 狭 简单 要注意火花 较大 高
1.理想流量特性
快开
直线 抛物线
2.工作流量特性
在实际使用时，控制阀安装在管道上，与其它设备串 联，或者与旁路管道并联，因而控制阀前后的压差是变 化的。此时，控制阀的相对流量与阀芯相对开度之间的 关系称为工作流量特性。 串联管道的工作流量特性
并联管道的工作流量特性
图中S′为阀全开时的工作流量与总管最大流量之比。 根据实际经验，S′的值不能低于0.8
(2)并联管道时的可调比
1
R实际
1
Q max
1 x 1 Q1 max Q2
Q max
调节阀全开时的流量 x 总管最大流量
Q1 max Q max
四、控制阀的流量特性
Q f ( l ) 式中：Q Qmax相对流量，即某一开度的流量与全开流量之比
Qmax
L
l L
相对开度，即某一开度下的行程与全行程之比
第4章 执行器
4.1 概述
4.2 执行机构 4.3 调节机构 4.4 阀门定位器 4.5 执行器的选择 4.6 气动薄膜控制阀性能测试 4.7 执行器的安装与维护
4.1 概述：
一、执行器的结构组成
组成：
执行机构
调节机构
输入 Ii
L
Q
执行机构
调节机构
信号 P入
位移
开度
二、执行器的分类
气动执行器 Pλ→L→Q 按能源分： 电动执行器 Ii→L→Q
4.2 执行机构
电动执行器
气动执行器
1. 特点
一、气动执行器
它是以140kP的压缩空气为能源，以20 ~ 100kP气压 信号为输入控制信号；
具有结构简单、动作可靠、性能稳定、输出推力大、 维修方便、本质安全防暴和价格低廉等特点。
2.构成原理 （一）结构组成：
执行机构 调节机构
Pλ →L → Q
正作用 P入
气开式
反作用
气关式
反作用
Q
Q
P入
P入
Q
Q
正装阀
反装阀
正装阀
反装阀 Q
气动活塞式执行机构
气动活塞式执行机构按其 作用方式可分成比例式和两 位式两种。
比例式是指输入信号压力 与推杆的行程成比例关系， 这时它必须与阀门定位器配 用。
两位式是根据输入执行机 构活塞两侧的操作压力差来 完成的。活塞由高压侧推向 低压侧，就使推杆由一个极 端位置推移至另一个极端位 置。
❖控制阀的尺寸通常用公称直径Dg和阀座直径dg来表 示。主要依据是计算出流通能力C来进行选择 。
三、控制阀的可调比
控制阀的可调比就是控制阀所能控制的最大流
量与最小流量之比。可调比也称为可调范围，用R
表示。
R Q max Q min
1.理想可调比
当控制阀上压差一定时，这时的可调比称为理想可调 比。
2.实际可调比
控制阀在实际工作时，与管路系统相串联或与旁路阀 相并联，此时的可调比就称为实际可调比。
(1)串联管道时的可调比
R实际 R S
S P min P
ΔPmax为控制阀全关时阀前后的压差（近似等于 系统的总压差）； ΔPmin为控制阀全开时阀前后的压差； S为控制阀全开时阀前后压差与系统总压差之比
4.4 阀门定位器
用途： 提高阀杆位置的线性度，克服阀杆的摩擦力，消除被控介 质压力变化与高压差对阀位的影响； 增加执行机构的动作速度，改善控制系统的动态特性； 可用20～100kPa的标准信号压力去操作40～200kPa的非标 准 号压力的气动执行机构； 可实现分程控制，用一台控制仪表去操作两台控制阀 ； 可实现反作用动作； 可修正控制阀的流量特性； 可使活塞执行机构和长行程执行机构的两位式动作变为比例 式动作； 采用电/气阀门定位器后，可用4～20mADC电流信号去操作 气 动执行机构，一台电/气阀门定位器具有电/气转换器和气动阀 门定位器的双重作用。
直通
角形
三通控制阀：合流；分流
合流
分流
碟阀
角行程式阀芯
凸轮挠曲阀
蝶阀
球阀
二、控制阀的流量系数
1、控制阀的节流原理
P入
流量方程：
Q A
2（P1 P2）
P1Fra Baidu bibliotek
P2
实用流量方程：
Q 5.09
A
P
Q
Q
ρ
2、阀门的流量系数C的定义
C 5.09 A
CQ
P
二、控制阀的流量系数
❖C称为流量系数，在控制阀中又称为为阀的流通能力。
2.执行机构
伺服电机：是执行机构的动力部分
减速器 ：将高转速、低转矩变成低转速、高转矩
位置发送器：根据差动变压器的工作原理，利用 输出轴的位移来改变铁芯在差动线圈中的位置，以产 生反馈信号和位置信号。
操作器：是用来完成手动自动之间的切换、远方操作 和自动跟踪无扰动切换等任务
4.3 调节机构
一、控制阀的结构特点
二、电动执行器
电动执行机构由伺服放大器和执行机构两部分组成。 执行机构又包括两相伺服电动机、减速器和位置发 送器
1.伺服放大器
伺服放大器：前置磁放大器、触发器，可控硅主回路及电 源等部分。
作用：综合输入信号和反馈信号，并将该结果信号加以放 大，使之有足够大的功率来控制伺服电动机的转动。
根据综合后结果信号的极性，放大器应输出相应极性的信 号，以控制电动机的正、反运转。
输入 P入 信号
L 执行机构
位移
调节机构
Q 开度
气动薄膜控制阀
外形
正作用式 气动薄膜 控制阀
正作用 执行机
P入
构
气开式 执行器
反装阀
阀芯的正装与反装形成气开、气关
正装
反装
反作用式气动薄膜控制阀
结构 原理
O型环
气关式 控制阀
气开式 执行器
P入
反作用执 行机构
四种组合
气关式
正作用 P入
气开式
第4章 执行器
知识目标
了解执行器的种类、特点及正反作用方式 掌握气动执行机构的结构及工作原理 理解电动执行机构的组成及各部分作用 了解控制阀的结构及特点 理解控制阀的流量系数、可调比和流量特性的概念 了解阀门定位器的作用及使用场合 掌握控制阀的选用原则
技能目标
能够应用控制阀的选用原则正确选用控制阀 能够对执行器进行正确的调校 能够正确的安装执行器 能够处理执行器在使用、维护中的问题
液动执行器
直行程 角行程
三种执行器的特点比较
比较项目 气动执行器
电动执行器
液动执行器
结构 体积 推力 配管配线 动作滞后 频率响应 维护检修 使用场合 温度影响 成本
简单 中 中 较复杂 大 狭 简单 防火防爆 较小 低
复杂 小 小 简单 小 宽 复杂 隔爆型才防火防爆 较大 高
简单 大 大 复杂 小 狭 简单 要注意火花 较大 高
1.理想流量特性
快开
直线 抛物线
2.工作流量特性
在实际使用时，控制阀安装在管道上，与其它设备串 联，或者与旁路管道并联，因而控制阀前后的压差是变 化的。此时，控制阀的相对流量与阀芯相对开度之间的 关系称为工作流量特性。 串联管道的工作流量特性
并联管道的工作流量特性
图中S′为阀全开时的工作流量与总管最大流量之比。 根据实际经验，S′的值不能低于0.8
(2)并联管道时的可调比
1
R实际
1
Q max
1 x 1 Q1 max Q2
Q max
调节阀全开时的流量 x 总管最大流量
Q1 max Q max
四、控制阀的流量特性
Q f ( l ) 式中：Q Qmax相对流量，即某一开度的流量与全开流量之比
Qmax
L
l L
相对开度，即某一开度下的行程与全行程之比
第4章 执行器
4.1 概述
4.2 执行机构 4.3 调节机构 4.4 阀门定位器 4.5 执行器的选择 4.6 气动薄膜控制阀性能测试 4.7 执行器的安装与维护
4.1 概述：
一、执行器的结构组成
组成：
执行机构
调节机构
输入 Ii
L
Q
执行机构
调节机构
信号 P入
位移
开度
二、执行器的分类
气动执行器 Pλ→L→Q 按能源分： 电动执行器 Ii→L→Q
4.2 执行机构
电动执行器
气动执行器
1. 特点
一、气动执行器
它是以140kP的压缩空气为能源，以20 ~ 100kP气压 信号为输入控制信号；
具有结构简单、动作可靠、性能稳定、输出推力大、 维修方便、本质安全防暴和价格低廉等特点。
2.构成原理 （一）结构组成：
执行机构 调节机构
Pλ →L → Q
正作用 P入
气开式
反作用
气关式
反作用
Q
Q
P入
P入
Q
Q
正装阀
反装阀
正装阀
反装阀 Q
气动活塞式执行机构
气动活塞式执行机构按其 作用方式可分成比例式和两 位式两种。
比例式是指输入信号压力 与推杆的行程成比例关系， 这时它必须与阀门定位器配 用。
两位式是根据输入执行机 构活塞两侧的操作压力差来 完成的。活塞由高压侧推向 低压侧，就使推杆由一个极 端位置推移至另一个极端位 置。