执行器讲义的种类
全面讲解各种执行器的原理及其使用场合（图文并茂）
全面讲解各种执行器的原理及其使用场合（图文并茂）执行器的种类及应用一.基本概念:执行器是接受调节器输出信号对调节对象施加作用的装置。
根据执行器使用的控制介质不同，可以分为?:?气动、电动和液动执行器三种。
按输出位移的形式，执行器有转角型和直线型两种。
按动作规律，执行器可分为开关型、积分型和比例型三类。
按输入控制型号，执行器分为可以输入空气压力信号、直流电流信号、电接点通断信号、脉冲信号等几类。
二. 气动执行器及应用:气动执行机构是以压缩空气为动力，实现对阀门的控制，具有结构简单、动作可靠、性能稳定、维修方便、防火防爆，并且易于制成较大推力的执行机构、价格便宜、检修维护简单，对环境的适应性好等优点。
缺点是实现控制必须敷设专用的气源管道，对于双作用的气动执行器,断气源后不能回到预设位置,单作用的气动执行器，断气源后可以依靠弹簧回到预设位置。
气动执行机构按照控制气压转换成位移的方式不同,可分为薄膜式、活塞式和齿轮齿条式。
1. 气动薄膜执行机构是最常用的执行机构,气动薄膜执行机构的结构简单，动作可靠，维护方便，成本低廉，得到广泛应用。
它分为气开式和气关式两种执行方式。
气开式执行机构在输入信号增加时，在薄膜膜片下方产生一个推力，克服弹簧的作用力后而将阀门打开。
如图:气开式执行机构应用范围：1、2 号炉过热器一级减温水调整门，过热器左右二减调整门，左右再热器减温水调整门。
气关式执行机构在输入信号增加时，在薄膜膜片上产生一个推力，克服弹簧的作用力后而将阀门关闭。
如图：气关式执行机构应用范围：1、2 号机高加正常疏水调整门，1、2 号炉分隔屏和后屏减压站调整门。
气动薄膜阀的实物图：2. 活塞式气动执行器气动活塞式执行机构，以控制气作为动力，推动活塞在汽缸里运动，输出轴产生转角位移或直行程位移，活塞式执行机构可在活塞上施加较大的控制气压，所以可做成比薄膜执行机构更大推力或更大力矩的执行机构，而且，其相对的体积还可以做得较小。
执行器讲义(PPT72页)(1)
低噪音调节阀
角 行 程
蝶阀 凸轮挠曲调节阀 V型球阀
式 O型球阀
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
10
执行器的作用方式 从安全生产的角度来确定正反作用
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
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
回放
17
(2) 伺服放大器
供参考
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Ⅰ、Ⅱ的导通或截止 可控硅交流开关Ⅰ、Ⅱ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
回放
18
伺服放大器工作原理示意图
供参考
放大器的作用是将输入信 号Ii和反馈信号If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Ⅰ、Ⅱ的导通 或截止。
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。
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，它也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
14
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
P1
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。
P2
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
执行器的种类
±10
%
（C≤5为±15）
±10
单座、角型
允许泄漏量 %
0.01
0.1
双座0.1
控制阀种类
高压阀
不带定 带定 位器 位器
±4
±1
2.5
1
1.5
0.3
±10
±10
0.01
低温阀
隔膜阀
不带定 带定 位器 位器
±6
±1
5
1
2
0.3
不带定 带定 位器 位器
±10 ±1
6
1
3
0.3
±10 （C≤5为±15）
±20
控制阀流量特性的选择目前较多采用经验法。 一般可以从下面的几个方面来考虑： 根据过程特性选择 根据配管情况选择 根据负荷变化情况选择
EXIT
第38页
三、控制阀口径的确定
控制阀口径的大小决定于流通能力C 控制阀口径的选择需经以下几个步骤： ❖ 计算流量的确定 ❖ 计算压差的确定 ❖ 流通能力的计算 ❖流通能力C 值的选用 ❖ 控制阀开度验算 ❖ 控制阀实际可调比的验算 ❖ 控制阀口径的确定
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。
EXIT
第21页
(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
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。
执行器精华版PPT课件
其他领域
总结词
除了上述领域外，执行器还广泛应用于 其他领域，如航空航天、交通运输、能 源等。
VS
详细描述
在航空航天领域中，执行器用于控制航天 器的姿态和轨道；在交通运输领域中，执 行器用于控制交通工具的运行状态；在能 源领域中，执行器用于控制能源的输送和 分配。总之，执行器在各个领域中都发挥 着重要的作用，是实现自动化和智能化控 制的关键部件之一。
执行器的发展历程
初期阶段
智能化阶段
早期的执行器主要采用机械传动方式， 结构复杂，精度低，可靠性差。
现代的执行器已经逐渐向智能化方向 发展，具有自诊断、自调整、自适应 等功能，能够更好地适应工业生产中 的各种复杂环境和要求。
发展阶段
随着电子技术和计算机技术的不断发 展，执行器的控制精度和可靠性得到 了显著提高，电动、气动、液动等各 种类型的执行器相继出现。
机器人领域
总结词
在机器人领域中，执行器是实现机器人运动的关键部件之一，主要用于驱动机器人的关节和执行特定 任务。
详细描述
机器人的运动需要依靠执行器来实现，执行器能够接收来自控制系统的指令，驱动机器人的关节进行 动作，从而实现机器人的各种运动。同时，执行器还可以根据机器人的任务需求进行定制和优化，例 如在工业机器人中使用的伺服电机、在服务机器人中使用的舵机等。
输出力是指执行器输出的机 械力，它决定了执行器能够
驱动的负载大小。
执行器的性能参数包括输出 力、行程、速度、精度等。
02
01
03
行程是指执行器输出的机械 运动范围，它决定了执行器
的控制范围。
速度是指执行器输出的机械 运动速度，它决定了执行器
的响应速度。
04
05
执行机构讲义
执行机构讲义Prepared on 21 November 2021执行机构讲义一、执行机构的由来执行机构，又称执行器，是一种自动控制领域的常用机电一体化设备（器件），是自动化仪表的三大组成部分（检测设备、调节设备和执行设备）中的执行设备。
主要是对一些设备和装置进行自动操作，控制其开关和调节，代替人工作业。
按动力类型可分为气动、液动、电动、电液动等几类；按运动形式可分为直行程、角行程、回转型（多转式）等几类。
由于用电做为动力有其它几类介质不可比拟的优势，所以电动型近年来发展最快，应用面较广。
电动型按不同标准又可分为：组合式结构和机电一体化结构；电器控制型、电子控制型和智能控制型（带HART、FF协议）；数字型和模拟型；手动接触调试型和红外线遥控调试型等。
它是伴随着人们对控制性能的要求和自动控制技术的发展而迅猛发展的：1．早期的工业领域，有许多的控制是手动和半自动的，在操作中人体直接接触工业设备的危险部位和危险介质（固、液、气三态的多种化学物质和辐射物质），极易造成对人的伤害，很不安全；2．设备寿命短、易损坏、维修量大；3．采用半自动特别是手动控制的控制效率很低、误差大，生产效率低下。
基于以上原因，执行机构逐渐产生并应用于工业和其它控制领域，减少和避免了人身伤害和设备损坏，极大的提高了控制精确度和效率，同时也极大提高了生产效率。
今年来随着电子元器件技术、计算机技术和控制理论的飞速发展，国内外的执行机构都已跨入智能控制的时代。
二、执行机构的英文名：ACTUATORS三、执行机构的应用领域执行机构主要应用在以下三大领域：1．发电厂典型应用有：①火电行业应用送风机风门挡板一次进风风门挡板空气预热风门挡板烟气再循环旁路风门挡板二次进风风门挡板主风箱风门挡板燃烧器调节杆燃烧器摇摆驱动器液压推杆驱动器叶轮机调速烟气调节阀蒸气调节阀球阀和蝶阀控制滑动门闸门②其它电力行业的阀门执行器应用球阀除尘控制喷水叶轮机转速控制控制大型液压阀燃气控制阀燃烧器点火启动蒸气控制阀冷凝水再循环, 脱氧机，锅炉给水，过热控制器，再加热恒温控制器，及其它相关阀门应用2．过程控制用于化工、石化、模具、食品、医药、包装等行业的生产过程控制，按照既定的逻辑指令或电脑程序对阀门、刀具、管道、挡板、滑槽、平台等进行精确的定位、起停、开合、回转，利用系统检测出的温度、压力、流量、尺寸、辐射、亮度、色度、粗糙度、密度等实时参数对系统进行调整，从而实现间歇、连续和循环的加工过程的控制。
第4讲执行器分析培训课件
其数学表达式
100
q Q Rl1
80
Q100
(qv/qymax)%
行程变化相同的百分数，流量 60
在原来基础上变化的相对百分 40
数是相等的，即具有等百分比
流量特性。
20
等百分比流量特性特点：
小开度时，控制缓和平稳； 大开度时，控制灵敏有效。
3.3
0
20
40
60
80
100
(l/L)%
23
调节阀的选择主要包括：
阀体结构 公称直径 流量特性 开关型式
31
（四）调节机构的选择
1、阀体结构的选择
工艺介质的种类 流体介质的温度、压力等 流经阀的最大、最小流量等
32
（四）调节机构的选择
2、公称直径的选择
主要考虑工艺管道的直径，满足工艺生产要求。
3、流量特性的选择
目前均基于工程经验，不同的过程控制系统有相对 成熟的选择经验供参考。
流量。
C AF Qv
v
P
流量系数反映了阀的流通能力
19
（二）流量特性
1、流量特性定义
指介质流过阀门的相对流量与相对开度之间的关系。
qfl
q —— 相对流量，即调节阀某一开度的流量与
全开流量之比；
l —— 相对开度，即调节阀某一开度的行程与
全行程之比。
20
2、理想流量特性
调节阀前后压差不变时，得到的理想流量特性， 它完全取决于阀芯的形状。
调节阀安装在生产现场，直接与介质接触。通常在 高温、高压、强腐蚀、易燃易爆、剧毒等场合下工 作。它是过程控制中除传感器外，另一种易出现故 障的设备。
3
4.1 调节阀
第四讲3-执行器
(4)调节阀的流量系数和口径计算
流量系数的定义 为了使各类调节阀在比较时有一个共同的 基础，引用流量系数定义。 我国规定的流量系数定义为： 在给定行程下，阀两端的压差为0.1 MPa、 流体密度为1000 kg／m3时每小时流经调节阀的 1000 kg m 流量数(m3／h)，以C表示。 当调节阀全开时的流量系数称为额定流量 系数，以C100表示。C100表征了调节阀容量大小， 是确定调节阀口径大小的主要依据，由阀门制 造厂提供给用户。 工程计算中都通过计算流量系数来确定调 节阀的公称通径。
(2)电—气阀门定位器 阀门定位器是气动执行器的 辅助装置，与气动执行机构配套使用，安装在调节阀 的支架上。它直接接受气动调节器的输出或电动调节 器的输出经过转换后的气压信号，产生与调节器输出 成比例的气压信号，去控制气动执行器。
(2)调节机构(调节阀)
碟阀 其结构如图4—60 所示，具有流阻小、流量系 数大、结构简单、成本低等 特点，适用于大口径、大流 量、低压差的场合，但泄漏 量大。 在转角小于700时流量特 性与等百分比特性相似。 碟阀有常温碟阀(—20～ 450℃)、高温碟阀(450～ 600℃和600～850℃)、低温 碟阀(—40～—200℃)和高压 碟阀(pN≤3200 kPa)四种。节阀的理想流量特性 在 调节阀前后压差一定情况下的 流量特性称为调节阀理想流量 特性。 直线流量特性 当调节阀的 相对流量与相对开度成直线关 系，即阀杆单位行程变化所引 起的流量变化为常数时，称阀 具有直线流量特性。 具有直线流量特性的调节 阀，单位行程变化所引起的流 量变化是相等的。如以原来阀 位在10％、50％、80％三点为 例来看，当行程变化10％时所 引起的流量变化近似相等(分别 是9.7％、9.6％、9.8％)，但引 起的流量变化的相对值不同。
执行器的原理、分类、特点及作用
执行器的原理、分类、特点及作用一、执行器的原理。
1.电动执行器的工作原理：执行器由伺服电机、机械减速和位置发送器三部分组成。
执行器接受伺服放大器或电动操作器的输出信号，控制伺服电机的正反转，经机械减速器后变成输出力矩去推动调节机构动作。
与此同时，位置发送器将调节机构的角位移转换成相对应的4-20mADC信号，作为阀位指示，并反馈到前置磁放大器的输入端作为位置反馈信号以平衡输入信号。
2.气动执行器的工作原理：气动执行机构接受气动调节器或阀门定位器输出的气压信号，并将其转换成相应的推杆直线位移，以推动调节机构动作。
二、执行器的分类及特点。
执行器按其使用的能源形式可以分为气动、电动和液动三大类。
⑴以气动执行机构操作的执行器称为气动执行器或气动调节阀；⑵以电动执行机构操作的执行器称为电动执行器或电动调节阀；⑶以液动执行机构操作的执行器称为液动执行器或液动调节阀；特点：1.气动执行器具有结构简单、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等优点，广泛应用于石油、化工、冶金、电力等部门。
缺点是滞后大，不适合远传，(传输距离限制在150米以内)。
为了克服此缺点可采用电/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。
2.电动执行器具有动作快、特别适用于远距离的信号传送、便于和电子计算机配合使用等优点。
一般来说，电动执行器不适用于防火防爆的场合。
但如果采用防爆结构，也可以达到防火防爆的目的。
三、气开式调节阀、气关式调节阀的选择原则选择原则：压力信号中断时，应保证设备和操作人员的安全。
四、电/气阀门定位器的作用。
作用：1、提高气动执行机构的灵敏度和精度，改善气动执行器的静特性。
下列影响气动执行机构的灵敏度和精度的因素均可减小。
a.执行机构部分的薄膜和弹簧的不稳定性和各可动部分的摩擦力。
b.当调节阀阀前阀后压差过大时所产生的不平衡力。
c.由于调节介质的黏度大或带有悬浮物、固体颗粒等对阀杆移动所产生的阻力。
执行器.ppt
一、气动执行机构
气动执行机构接受气动调节器或阀门定位器输出的气压信 号，并将其转换成相应的输出力F和直线位移l，以推动调 节机构动作。
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
1) 气动薄膜式执行机构
1-上膜盖 2-波纹膜片 3-下膜盖 4-支架 5-推杆 6-压缩弹簧 7-弹簧座 8-调节件 9-连接阀杆螺母 10-行程标尺
➢工作原理
当信号压力通入由上膜盖1和膜 片2组成的气室时，在膜片上产 生一个向下的推力，使推杆5向 下移动压缩弹簧6，当弹簧的反 作用力与信号压力在膜片上产生 的推力相平衡时，推杆稳定在一 个对应的位置，推杆的位移l即 为执行机构的输出，也称行程。
➢气动薄膜式执行机构的特性
a) 静态特性
气动薄膜式执行机构的力平衡方程 式为：
4) 减速器
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。 直行程式的电动执行机构中，减速器还起到将伺服电机转子 的旋转运动转变为执行机构输出轴的直线运动的作用。 减速器一般由机械齿轮或齿轮与皮带轮构成。
➢电动执行机构的特性
伺服放大器是一个具有继电特性的非线性环节，为不灵敏区
Ii I f
2
无输出；
Ii I f
2
输出～215V
减速器和位置发送器为比例环节
伺服电机接通电源：伺服电机工作在恒速状态，故为一个积分 环节，因此，电动执行机构的动态特性主要取决于伺服电机的 特性，即具有积分特性; 伺服电机停止转动时：
l
1 Kf
Ii
或
1 Kf
Ii
为比例特性
第六章执行器课件
构的信号压力是通入波纹膜片下方的薄膜气室。 国内生产的正作用式执行机构被称为 ZMA 型， 反作用式执行机构被称为ZMB 型。
薄膜式执行机构的工作原理为：输出位
移与输入气压信号成比例关系。当信号压力
（通常为 0.02 ～0.1MPa ）通入薄膜气室时，
时， Q ＝Q min （ Q min 为调节阀能调节的最小 流量）； l=lmax 时， Q ＝Q max 。边界条件代 入式（6-3），可分别得：
（6-4）
时 为积分常数。边界条件：C上式中 ???
式中 R为调节阀所能调节的最大流量 Q max 与 最小流量Q min 的比值，称为调节阀的可调范 围或可调比。
地跟着改变，从而达到调节工艺参数
的目的。
．3气动调节阀的调节方式
执行机构和调节机构按照不同的组合方
式可以实现气开式和气关式两种调节。由于
执行机构有正、反两种作用方式，调节机构
也有正、反两种作用方式，推杆下移时阀门
关小为正（也叫阀芯正装），推杆下移时阀
门开大为负（也叫阀芯反装），因此可以有
四种组合方式组成 气开或气关型式的调节型
阀体内有两个阀芯和阀座，如
右图所示。
流体从左侧流入，经过上下阀
芯后流体再汇合到一起，再从调节
阀的右侧流出。直通双座调节阀是
最常用的一种类型，其特点是由于
流体流过的时候，作用在上、下两
个阀芯上的推力方向相 而大小近 于反相等，可以相互抵消，所以不平 ? 调节阀）直通双座2（
衡力小。但是，由于加工的限制，
执行器根据其使用的能源形式可分为 气动、电动、液动和自力式四大类。
执行器接受来自调节的信号，并将该 ??