化工执行器知识培训(高端培训)

4.2.3 气动调节机构
1.功能 控制信号使执行机构的推杆发生位移，
该位移使阀芯与阀座间的流通面积发生变 化，从而改变被控介质的流量。它是一个 局部阻力可以改变的节流元件。
2.结构
由阀杆、阀芯、阀座及法兰盘组成。 阀芯有正装和反装方式，如下图所示
正装
反装
3.工作方式
执行机构的作用方向及调节机构装配方式 决定了执行器的工作方式
电气转换器：将标准电信号转换成气压信号
4.2.2 气动执行机构
1. 作用：将输入气压信号线性地转换为位移量 构成：主要分为薄膜式和活塞式
薄膜式
活塞式
2.作用形式
正作用形式: 信号压力增大,推杆向下。 反作用形式: 信号压力增大,推杆向上。
这种执行机构的输 出位移与输入气压信号 成比例关系。当压力与 弹簧的反作用力平衡时, 推杆稳定在某一位置,信 号压力越大,推杆的位移 量也越大
阀门定位器。
（2）直通双座阀
• 结构：
• 结构特征：两个阀芯、两个阀座。流 体从左侧进入，通过上、下阀芯后， 再汇合在一起，由右侧流出。
• 特点及适用场合：流通能力大，泄漏 量大，不平衡力小。适用于低粘度、 不含纤维、悬浮颗粒的洁净介质及高 压差、高静压且允许有泄漏的场合。
(3)角型阀
• 结构特点：流体进出口成 直角型。
• 特点：流路简单，阻力小， 耐压高。
• 适用于：高差压，高粘度， 含有悬浮物和颗粒的流体。
(4）三通阀
• 结构特点：有三个出 入口与管道相连。
• 有分流式和合流式
(5）隔膜阀 特点：流路简单，几乎无泄漏 适用于强腐蚀介质和高粘度及有 悬浮颗粒的介质。
注意执行机构须有足够的推力
(6)蝶形阀
• 适用：低差压，大口径， 大流量的气体，及含少量 悬浮物及纤维或粘度不大 的液体。
• 特点：泄漏量大
(7)笼式阀
• 特点：可调比大，振动小， 不平衡力小，
• 结构简单，套筒互换性好， 部件气蚀小。
• 适用于：差压较大和要求 降低噪声的场合。
(8)球阀 • 结构特点：阀芯与阀体都呈球形。 • 适用于：高粘度和污秽介质场合
5.控制阀的流量特性
是指被控介质流 过阀门的相对流量与阀门的相对开度 （相对位移）间的关系，即
Q f l
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Q max
L
16
在不考虑控制阀前后压差变化时 得到的流量特性称为理想流量特 性。它取决于阀芯的形状
1—快开；2—直线； 3—抛物线；4—等百分比
不同流量特性的阀芯形状
指控制阀的相对流量与相 对开度成直线关系。
d
Q Q max
K
d l
L
将上式积分可得
Q K l C
Q max
4.2 气动执行器
气动执行器的执行机构和调节机构是统一的整体。
4.2.1 气动执行器组成
电—气转换器 电流 4~20mA
气动执行 机构 气压
20~100Kpa
气动调节 机构
阀杆位移
阀门开度
执行机构：气动执行机构是指根据气压信 号产生推力或位移的装置。
调节机构：调节机构是根据执行机构输出信 号去改变能量或物料输送量的装 置，通常指控制阀。
气动执行器的执行机构和调节机构是统一 的整体，是用压缩空气为能源，其执行机 构有薄膜式和活塞式两类。结构简单、动 作可靠、平稳、输出推动力大、维修方便、 防火防爆、价格较低。
电动
其执行机构都是以两相交流电机为动力的 位置伺服机构。安全防爆性能较差，电机 动作不够迅速，在行程受阻或阀杆被轧住 时电机易受损。
工程师培训资料
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概述
1.执行器作用
接收控制器输出的控制信号，改变操 纵变量，使生产过程按预定要求正常 进行。
控制信号
执行器
操纵变量
蒸汽加热反应器工艺控制图
温度给定
﹢
‐
温度控制器 TC
干扰 蒸汽流量
控制阀
反应器
出料温度
温度传感与变送器 TT
反应器温度控制系统方框图
薄膜式
3.动作过程（正作用）
输入↑→膜片↓→作用力推推杆↓→产生向下位移↑→弹簧 压缩→反作用力↑ 平衡时，位移与输入一一对应 推杆的位移就是执行机构的直线输出位移，称行程。
4.行程规格
气动薄膜执行机构的行程规格有： 10、16、25、40、60、100mm 薄膜有效面积有200、280、400、630、1000、 1600cm2 有效面积越大，执行机构的位移和推力也就越大。
阀，三通阀，高压主角阀，隔膜阀，波纹管 密封阀，起高压阀，小流量阀，笼式（套筒） 阀，低噪音阀…… • 转角阀：蝶阀，凸轮挠曲阀，V型球阀，O型 切断球阀……
（1）直通单座阀
• 结构：
• 结构特征：一个阀芯、一个阀座 • 特点：
– 泄漏量小，易于关闭，可将流体完全切 断。
– 有一个阀芯，只适用于低压差的场合。 – 高压时应当选择推力大的执行机构或配
L
：l=0时，Q=Qmin; l=L时Q=Qmax
把边界条件代入上式，可分别得
C Qmin 1 , Qmax R
K 1C 1 1 R
国产控制阀的可调比R=30
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Q Q max
1 R
1
R
1
l L
上式表明流过阀门的相对流量与阀杆相对 行程是直线关系。
线性控制阀的放大系数Kv是一个常数，无论阀杆原 来在什么位置，只要阀杆做相同的变化，流量的数 值也做相同的变化，可见线性控制阀在开度较小时 流量相对变化值大，这是灵敏度过高，控制作用过 强，容易产生震荡，对控制不利；在开度较大时流 量相对变化值小，这时灵敏度又太小，控制缓慢， 消弱了控制作用。
（1）气开式： 输入气信号越大，阀开度也越大。 正作用反装，反作用正装
（2）气关式： 输入气信号越大，阀开度也越小。 正作用正装，反作用反装
气关式
正作用
气开式
正作用
气开式
反作用
气关式
反作用
正装
反装
正装
反装
4.控制阀阀体的主要类型
品种很多，根据阀芯的动作形式，可分为： • 直行程式：直通单座阀，直通双座阀，角型
2.执行器组成
电流 4~20mA
执行机构
调节机构
阀杆位移
阀门开度
执行机构：执行机构是指根据控制器控制信 号产生推力或位移的装置。
调节机构：调节机构是根据执行机构输出信 号去改变能量或物料输送量的装 置，通常指控制阀。
3.执行器分类 根据产生力矩所需能源类型
液动 推力最大，但较笨重，现很少使用
气动
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理想流量特性
在流量小时， 流量变化的相 对值大；在流 量大时，流量 变化的相对值 小。