化工仪表及自动化精品第六章执行器.ppt
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化工仪表及自动化第6章
20
第一节 气动执行器
三、控制阀的选择
1.控制阀结构与特性的选择 结构形式选择 主要根据工艺条件，如温度、压力及介质的物 理、化学特性（如腐蚀性、黏度等）来选择。 特性选择 先按控制系统的特点来选择阀的希望流量特性，然 后再考虑工艺配管情况来选择相应的理想流量特性。 目前使用比较多的是等百分比流量特性。
缺点
图6-11 笼式阀
14
第一节 气动执行器
二、控制阀的流量特性
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 l f Qmax L
15
第一节 气动执行器
1.控制阀的理想流量特性 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）直线流量特性 指控制阀的相对流量与相对开 度成直线关系。
执行机构
结
构
控制机构 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。
3
第一节 气动执行器
常用辅助设备 阀门定位器 手轮机构
图6-1 气动执行器示意图
4
第一节 气动执行器
一、气动执行器的结构与分类
1.执行机构 结 构 薄膜式 活塞式 长行程 结构简单、价格便宜、维修方便，应用广泛。 推力较大，用于大口径、高压降控制阀或蝶 阀的推动装置。
C Qmin 1 , Qmax R K 1 C 1 1 R
（6-4）
R为控制阀的可调范围或可调比。
注意！ Qmin不等于控制阀全关时的泄漏量，一般是Qmax的2％～4％。
17
第一节 气动执行器
将式（6-4）代入式（6-3），可得
课件：化工仪表自动化第6章 自动控制系统的基本概念
置外，还必须具有控制装置所控制和操纵的对象即生产设备。 在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机 器叫做被控对象，简称对象。
化工工艺控制流程图
PID图
工艺流程和控制方案的确定后，根据 工艺设计给出的流程图，按其流程顺序标 注出相应的测量点、控制点、控制系统及 自动信号与联锁保护系统等， 便成了工艺 管道及控制流程图 （PID图）。
自动控制系统的组成
在自动控制系统的组成中,除必须具有前面所述的自动
化装置外,还必须具有控制装置所控制的生产设备。
在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设备、
机器、一段管道或设备的一部分叫做被控对象,简称对象。
6
自动控制系统的组成
测量元件与变送器 是基于负反馈原理的，包括测
量、放大和反馈三部分。其作用是将检测元件的 输出信号转换成统一标准信号，送到显示仪表或 控制装置进行显示、记录或控制 由于变量种类多，因此，变送器的类型也较多 温度变送器 压力变送器 液位变送器 流量变送器
各系统间的相互关系
自动检测系统只能完成“了解”生产过程进行 情况的任务；
自动信号联锁保护系统只能在工艺条件进入某 种极限状态时采取安全措施以免发生生产事故；
自动操纵系统只能按照预先规定好的步骤进行 某种周期性操作；
只有自动控制系统才能自动地排除各种干扰因 素对工艺参数的影响，使它们始终保持在预先 规定的数值上，保证生产维持在正常或最佳的 工艺操作状态。所以，自动控制系统是自动化 生产中的核心部分。
自动报警联锁保护系统的组成
3.自动操纵及自动开停车系统
自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产 设备进行某种周期性操作。
自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤，将生产 过程自动地投入运行或自动停车。
化工工艺控制流程图
PID图
工艺流程和控制方案的确定后，根据 工艺设计给出的流程图，按其流程顺序标 注出相应的测量点、控制点、控制系统及 自动信号与联锁保护系统等， 便成了工艺 管道及控制流程图 （PID图）。
自动控制系统的组成
在自动控制系统的组成中,除必须具有前面所述的自动
化装置外,还必须具有控制装置所控制的生产设备。
在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设备、
机器、一段管道或设备的一部分叫做被控对象,简称对象。
6
自动控制系统的组成
测量元件与变送器 是基于负反馈原理的，包括测
量、放大和反馈三部分。其作用是将检测元件的 输出信号转换成统一标准信号，送到显示仪表或 控制装置进行显示、记录或控制 由于变量种类多，因此，变送器的类型也较多 温度变送器 压力变送器 液位变送器 流量变送器
各系统间的相互关系
自动检测系统只能完成“了解”生产过程进行 情况的任务；
自动信号联锁保护系统只能在工艺条件进入某 种极限状态时采取安全措施以免发生生产事故；
自动操纵系统只能按照预先规定好的步骤进行 某种周期性操作；
只有自动控制系统才能自动地排除各种干扰因 素对工艺参数的影响，使它们始终保持在预先 规定的数值上，保证生产维持在正常或最佳的 工艺操作状态。所以，自动控制系统是自动化 生产中的核心部分。
自动报警联锁保护系统的组成
3.自动操纵及自动开停车系统
自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产 设备进行某种周期性操作。
自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤，将生产 过程自动地投入运行或自动停车。
化工仪表及自动化 ppt课件
特点及适用场合：
反应较快，测量范围较广、精度可达0.2％， 便于远距离传送。所以在生产过程中可以实现压 力自动检测、自动控制和报警，适用于测量压力 变化快、脉动压力、高真空和超高压的场合。
第四节：智能型压力变送器
高可靠性的微控制器及高精度温度补偿； 将被测介质的压力信号转换成4~20mADC标准
第二节：弹性式压力计
测压原理： 各种弹性元件在被测介质压力作用下会产生弹
性变形。 特点及适用场合：
结构简单，价格便宜、测压范围宽，测量精 度也比较高，在生产过程中获得了最广泛的应用。
压力表图片
普通压力表
耐震压力表
电接点压力表
双刻度压力表
隔膜压力表
第三节：电气式压力计
测压原理：
把压力转换为电阻、电容、电感或电势等电 量，从而实现压力的间接测量。
1975年出现了以微处理器为基础的过程控制仪表：集中分 散型控制系统,把自动化技术推到了一个更高的水平。电子 技术、计算机技术的发展,也促进了常规仪表的发展,新型的 数字仪表,自动化仪表,程序控制器,自动化仪表的分类
化工自动化仪表的分类方法很多,根据不同原 则可以进行相应的分类。
综合控制装置:
按仪表安装形式:可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表(架装仪表是针对 常规仪表的盘装表而言，不需要操作的仪表就装成架装仪表，需要操作的安
装成盘装仪表)。
根据仪表信号的形式：可分为模拟仪表和数字（开关量）仪表等等。
第三节：化工自动化控制仪表优势功能
化工自动化控制仪表，主要特点是采用先进的微 电脑芯片及技术,减小了体积,并提高了可靠性及抗干 扰性能。实现劳动强度逐渐降低、生产效率逐步提 高、人为干预越来越少、产品产出率越来越高。
反应较快，测量范围较广、精度可达0.2％， 便于远距离传送。所以在生产过程中可以实现压 力自动检测、自动控制和报警，适用于测量压力 变化快、脉动压力、高真空和超高压的场合。
第四节：智能型压力变送器
高可靠性的微控制器及高精度温度补偿； 将被测介质的压力信号转换成4~20mADC标准
第二节：弹性式压力计
测压原理： 各种弹性元件在被测介质压力作用下会产生弹
性变形。 特点及适用场合：
结构简单，价格便宜、测压范围宽，测量精 度也比较高，在生产过程中获得了最广泛的应用。
压力表图片
普通压力表
耐震压力表
电接点压力表
双刻度压力表
隔膜压力表
第三节：电气式压力计
测压原理：
把压力转换为电阻、电容、电感或电势等电 量，从而实现压力的间接测量。
1975年出现了以微处理器为基础的过程控制仪表：集中分 散型控制系统,把自动化技术推到了一个更高的水平。电子 技术、计算机技术的发展,也促进了常规仪表的发展,新型的 数字仪表,自动化仪表,程序控制器,自动化仪表的分类
化工自动化仪表的分类方法很多,根据不同原 则可以进行相应的分类。
综合控制装置:
按仪表安装形式:可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表(架装仪表是针对 常规仪表的盘装表而言，不需要操作的仪表就装成架装仪表，需要操作的安
装成盘装仪表)。
根据仪表信号的形式：可分为模拟仪表和数字（开关量）仪表等等。
第三节：化工自动化控制仪表优势功能
化工自动化控制仪表，主要特点是采用先进的微 电脑芯片及技术,减小了体积,并提高了可靠性及抗干 扰性能。实现劳动强度逐渐降低、生产效率逐步提 高、人为干预越来越少、产品产出率越来越高。
化工仪表及自动化ppt课件
控制系统实施
选用适当的控制器和执行器，搭建液位控制系统，并进行调试和优 化。
06
化工仪表及自动化
的未来发展趋势
化工仪表及自动化的技术发展趋势
智能化
随着人工智能和机器学习技术的发展，化工仪表将实现更高程度的智 能化，包括自适应控制、智能故障诊断和预测性维护等功能。
高精度化
化工生产对仪表的测量精度要求越来越高，未来化工仪表将实现更高 精度的测量，以满足生产过程中的严苛要求。
化工仪表的选型与
安装
化工仪表的选型原则与方法
满足工艺要求
根据工艺流程、介质特性、测量范围等选择合适的仪表类型。
可靠性
选择经过长期实践验证、技术成熟、性能稳定的仪表。
化工仪表的选型原则与方法
化工仪表的选型原则与方法
01
选型方法
02
了解工艺流程和介质特性，确定测量需求 和测量范围。
03
收集各种类型仪表的性能参数、价格等信 息，进行对比分析。
压力传感器选择
01
根据测量范围和精度要求，选择合适的压力传感器，如压电传
感器、应变片等。
控制策略设计
02
根据工艺要求，设计合理的控制策略，如PID控制、自适应控制
等。
控制系统实施
03
选用适当的控制器和执行器，搭建压力控制系统，并进行调试
和优化。
案例三：流量控制系统的设计与实施
流量计选择
根据测量介质和流量范围，选择合适的流量计， 如涡街流量计、电磁流量计等。
化工仪表在工业生产中的重要性
01
02
03
04
保障生产安全
通过实时监测和报警，避免生 产过程中的危险情况。
提高生产效率
选用适当的控制器和执行器，搭建液位控制系统，并进行调试和优 化。
06
化工仪表及自动化
的未来发展趋势
化工仪表及自动化的技术发展趋势
智能化
随着人工智能和机器学习技术的发展，化工仪表将实现更高程度的智 能化，包括自适应控制、智能故障诊断和预测性维护等功能。
高精度化
化工生产对仪表的测量精度要求越来越高，未来化工仪表将实现更高 精度的测量，以满足生产过程中的严苛要求。
化工仪表的选型与
安装
化工仪表的选型原则与方法
满足工艺要求
根据工艺流程、介质特性、测量范围等选择合适的仪表类型。
可靠性
选择经过长期实践验证、技术成熟、性能稳定的仪表。
化工仪表的选型原则与方法
化工仪表的选型原则与方法
01
选型方法
02
了解工艺流程和介质特性，确定测量需求 和测量范围。
03
收集各种类型仪表的性能参数、价格等信 息，进行对比分析。
压力传感器选择
01
根据测量范围和精度要求，选择合适的压力传感器，如压电传
感器、应变片等。
控制策略设计
02
根据工艺要求，设计合理的控制策略，如PID控制、自适应控制
等。
控制系统实施
03
选用适当的控制器和执行器，搭建压力控制系统，并进行调试
和优化。
案例三：流量控制系统的设计与实施
流量计选择
根据测量介质和流量范围，选择合适的流量计， 如涡街流量计、电磁流量计等。
化工仪表在工业生产中的重要性
01
02
03
04
保障生产安全
通过实时监测和报警，避免生 产过程中的危险情况。
提高生产效率
化工自动化及仪表第六章
目前使用较多的单元组合式控制器属电 动Ⅲ型，而在一些老装置上电动Ⅱ型控制器 还在使用，气动单元控制器由于控制滞后太 大已经很少使用。
组装式控制仪表
是在单元组合仪表的基础上发展起来的一种 功能分离、结构组件化的成套仪表装置。
集散控制系统
随着计算机技术的发展，出现了各种以 微处理器为基础的控制器，在结构、功能、 可靠性等各个方面都使控制器进入一个新阶 段。近二十多年来出现了基于集散控制系统 或者现场总线的控制器，它们除了控制功能 外，还具有网络通信等功能，适应信息社会 大规模生产需要。
① 在扰动（如负荷）及设定值
y
变化时有余差存在。
y
② 比例度越大，过渡过程曲线
越平稳，余差越大。比例度越
y
小，过渡过程曲线振荡越厉害。
当比例度δ减小到某一数值时， y
系统会出现等幅振荡，此时的
比例度称为临界比例度δk。
y
δ 小于临界值
t δ 等于临界值
t δ 偏小
t δ 适当
t δ 偏大
t δ 太大
1 100%
Kc
结论：比例度δ 与放大倍数Kc成反比。比例度
δ越小，放大倍数Kc越大，它将偏差（控制器输
入）放大的能力越强，反之亦然。
例题：一台比例作用的温度控制器，其温度的变 化范围为400~800℃，控制器的输出范围是 4~20mA。当温度从600℃变化到700℃时，控制器 相应的输出从8mA变为12mA，试求该控制器的比 例度。
设定值
e(t)
f(t)
广义对象
被控变量
r(t) -
控制装置 u(t)
执行器
过程
q(t)
c(t)
控制规律就是控制器的输出信号u(t)随输入
组装式控制仪表
是在单元组合仪表的基础上发展起来的一种 功能分离、结构组件化的成套仪表装置。
集散控制系统
随着计算机技术的发展，出现了各种以 微处理器为基础的控制器，在结构、功能、 可靠性等各个方面都使控制器进入一个新阶 段。近二十多年来出现了基于集散控制系统 或者现场总线的控制器，它们除了控制功能 外，还具有网络通信等功能，适应信息社会 大规模生产需要。
① 在扰动（如负荷）及设定值
y
变化时有余差存在。
y
② 比例度越大，过渡过程曲线
越平稳，余差越大。比例度越
y
小，过渡过程曲线振荡越厉害。
当比例度δ减小到某一数值时， y
系统会出现等幅振荡，此时的
比例度称为临界比例度δk。
y
δ 小于临界值
t δ 等于临界值
t δ 偏小
t δ 适当
t δ 偏大
t δ 太大
1 100%
Kc
结论：比例度δ 与放大倍数Kc成反比。比例度
δ越小，放大倍数Kc越大，它将偏差（控制器输
入）放大的能力越强，反之亦然。
例题：一台比例作用的温度控制器，其温度的变 化范围为400~800℃，控制器的输出范围是 4~20mA。当温度从600℃变化到700℃时，控制器 相应的输出从8mA变为12mA，试求该控制器的比 例度。
设定值
e(t)
f(t)
广义对象
被控变量
r(t) -
控制装置 u(t)
执行器
过程
q(t)
c(t)
控制规律就是控制器的输出信号u(t)随输入
化工仪表及自动化精品执行器
控制阀种类（构造不同） （1）直通单座控制阀 （3）角形控制阀 （5）隔膜控制阀 （7）球阀 （9）笼阀
（2）直通双座控制阀 （4）三通控制阀 （6）蝶阀 （8）凸轮挠曲阀
直通单座调整阀
直通单座调整阀：
1. 阀体内只有一种阀芯和一种阀座。 2. 构造简朴、泄漏量小（甚至能够完全切断） 3. 允许压差小（双导向构造旳允许压差较单导
Qmax
Δp Q1
Q2
总结（串、并联管道）
串、并联管道都会使阀旳理想流量特征发生畸形，串联管道旳影响尤 为严重。
串、并联管道都会使控制阀旳可调范围降低，并联管道尤为严重。 串联管道使系统总流量降低，并联管道使系统总流量增长。 串、并联管道会使控制阀旳放大系数减小，即输入信号引起旳流量变
化值减小。串联管道时控制若处于大开度，则s值降低对放大系统影 响更为严重；并联管道刊控制阀处于小开度，则x值降低对放大系统 影响更为严重。
(2) 等百分比流量特征（对数流量特征）
单位相对位移变化所引起旳相对流量变化与此点旳相对流量成正比关系
Q
d( )
Qmax k Q
d( l )
Qmax
L
Q
( l 1)
R L
Qmax
对数阀旳放大系数K伴随相对开度增长而增长。在小开度时控 制阀旳放大系数小，控制平稳缓解；在大开度时放大系数大， 控制敏捷。
大旳特点。
它合用于阀两端压差较大，泄漏量要求不高旳洁 净介质场合，不合用于高粘度和含纤维旳场合。
正反作用
正作用：阀芯向下，阀杆向下，流通面积降低。 反作用：阀芯向上，阀杆向下，流通面积增大。
角形调整阀
角形调整阀：
1. 阀体为直角形 2. 流路简朴、阻力小，合用于高压差、高粘度、
化工仪表及自动化全套课件完整ppt课件完整版(2024)
绿色化
环保意识的提高将促使化工仪 表向绿色化方向发展，采用环
保材料和低能耗技术。
9
02
自动化基础知识
2024/1/29
10
自动化概念及原理
2024/1/29
自动化的定义
指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人的直接参与下，按照人 的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。
2024/1/29
39
现场总线技术实践
2024/1/29
01 02 03
现场总线概述
现场总线是一种用于连接智能现场设备和自动化系统的全 数字、双向、多站的通信系统。它将传统的4-20mA模拟 信号传输方式转变为数字信号传输方式，提高了信号传输 的准确性和可靠性。
现场总线技术实践
在化工生产中，现场总线技术被广泛应用于设备间的通信 和数据传输。通过现场总线技术，可以实现设备间的实时 数据交换和远程控制，提高生产过程的透明度和可控性。
控制器
接收变送器输出的标准信号，与
设定值进行比较，得到偏差信号 ，并根据偏差信号的大小和方向
输出控制信号。
执行器
接收控制器输出的控制信号，动 作改变被控对象的参数。
测量元件
用于测量被控对象的各种工艺参 数，如温度、压力、流量等。
被控对象
需要实现自动控制的机器设备、 系统或过程。
2024/1/29
12
易于维护
化工仪表需要定期维护和校准，因此需要具备易于维护的特 点。
8
化工仪表发展趋势
智能化
随着人工智能技术的发展，化 工仪表将越来越智能化，能够 实现自适应控制、远程监控等
功能。
2024/1/29
环保意识的提高将促使化工仪 表向绿色化方向发展，采用环
保材料和低能耗技术。
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02
自动化基础知识
2024/1/29
10
自动化概念及原理
2024/1/29
自动化的定义
指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人的直接参与下，按照人 的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。
2024/1/29
39
现场总线技术实践
2024/1/29
01 02 03
现场总线概述
现场总线是一种用于连接智能现场设备和自动化系统的全 数字、双向、多站的通信系统。它将传统的4-20mA模拟 信号传输方式转变为数字信号传输方式，提高了信号传输 的准确性和可靠性。
现场总线技术实践
在化工生产中，现场总线技术被广泛应用于设备间的通信 和数据传输。通过现场总线技术，可以实现设备间的实时 数据交换和远程控制，提高生产过程的透明度和可控性。
控制器
接收变送器输出的标准信号，与
设定值进行比较，得到偏差信号 ，并根据偏差信号的大小和方向
输出控制信号。
执行器
接收控制器输出的控制信号，动 作改变被控对象的参数。
测量元件
用于测量被控对象的各种工艺参 数，如温度、压力、流量等。
被控对象
需要实现自动控制的机器设备、 系统或过程。
2024/1/29
12
易于维护
化工仪表需要定期维护和校准，因此需要具备易于维护的特 点。
8
化工仪表发展趋势
智能化
随着人工智能技术的发展，化 工仪表将越来越智能化，能够 实现自适应控制、远程监控等
功能。
2024/1/29
化工仪表及自动化(精品)第六章执行器
概述
执行器在自控系统中的作用
回顾
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)
执行器在自控系统中的作用：接收控制器输出的控制信号，使控制阀的 开度产生相应变化，从而达到调节操作变 量流量的目的。
化工仪表及自动化(精品)第六章执行 器
化工仪表及自动化(精品)第六章执行 器
直通双座调节阀
直通双座调节阀：
1. 阀体内有两个阀芯和阀座 。 2. 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
3. 上、下两阀芯不易同时关闭，因此泄漏量较
大的特点。
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。
化工仪表及自动化(精品)第六章执行 器
正反作用
正作用：阀芯向下，阀杆向下，流通面积减少。 反作用：阀芯向上，阀杆向下，流通面积增大。
化工仪表及自动化(精品)第六章执行 器
角形调节阀
角形调节阀：
1. 阀体为直角形 2. 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。
3. 角形阀一般使用于底进侧出，此时调节阀稳
2. 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。
3. 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。
化工仪表及自动化(精品)第六章执行 器
薄膜式
活塞式
化工仪表及自动化(精品)第六章执行 器
化工仪表及自动化精PPT课件
完善维护计划
制定完善的维护计划，包括定期 检查、保养、校准、调试等内容， 确保系统的长期稳定运行。
建立应急预案
建立完善的应急预案，明确系统 故障时的应对措施和恢复流程， 以最大限度地减少故障对生产的
影响。
06
化工仪表及自动化技术的发展趋势与展望
智能化技术在化工仪表ຫໍສະໝຸດ 的应用智能化传感器01
采用先进的微处理器和人工智能技术，实现传感器信号的自适
执行器的类型与特点
电动执行器
以电动机为驱动元件，通过减速机构将电动机的旋转运动转换为输出轴的直线运动或角位移。具有动作快、精度高、体积 小等优点，但需要电源供电。
气动执行器
以压缩空气为动力源，通过气缸将气体的压力能转换为机械能。具有结构简单、动作可靠、维护方便等优点，但需要气源 和配套的气动元件。
验收标准
根据设计要求和相关标准，制定验收标准。对仪表的测量精度、稳定 性、可靠性等进行全面评估。
验收流程
组织专家和相关人员对仪表进行验收。按照验收标准，对仪表的各项 指标进行检查和评估。填写验收报告，提出改进意见和建议。
04
自动化控制系统在化工生产中的应用
温度控制系统
温度传感器
将温度转换为可测量的电信号，常用的有 热电偶、热电阻等。
经济性原则
在满足测量要求的前提下，尽可能选择价 格合理、维护方便的仪表。
先进性原则
在满足以上原则的基础上，优先选择具有 先进技术、高自动化程度的仪表。
化工仪表的安装要求与步骤
安装前准备
熟悉仪表安装图纸和技术要求， 准备安装工具和材料。
01
安装位置选择
02 根据工艺流程和测量要求，选择 合适的安装位置，确保测量准确、 维护方便。
化工自动化及仪表 6
(u max - u min)为控制器输出信号的变化范围。 比例度δ可理解为：要使输出信号作全范围变化， 输入信号必须改变全量程的百分之几。
因为控制器的输入和输出都是标准统一信号，比
((C32))如比比果例例δ度较作小用δ，越及则比大振例，荡度过频δ渡率对过提系高程统，曲过因渡线此过越把程平被的稳控影；变响量随拉着回比到 例设定度值在δ所闭的需环减的运小时行，间下就系比短统例。的度振δ 荡对程系度统加过 渡剧过，程衰的减影比响减由 小较图大，可、一稳见时般定：滞而程较言度小，降的在低情广况。义下过当，程比调的例节放度器大δ的系继比数续例较减度小小可、到选时得某间小常一些数数， 值以提时(高1，) 系在系统扰统的动将灵及出敏设现度定；等值反幅变之振化，荡时必，有须这余适差时当存加的大在比调。例节比度器例称的控为比制例
临度系，界统以比的增例余加度差系δ是统k由，的比稳当例定比调性例节。度通器小常的于要特临求性衰界所减决比比定例在的度4。δ:1k比时~ 例1，0度:1 系的δ范统越围将小内发，。散比例振作荡用。越强，控制系统的余差也越小。
在基本控制规律中，比例作用是最基本、最主 要、也是应用最普遍的控制规律，它能较为迅速地克 服扰动的影响，使系统很快地稳定下来。
控制器的基本控制规律有比例、积分和微分三种。
基本控制规律的不同组合，适用于不同特性的生产工艺过程。若对控制器的控制规律选用不当，就不能满足生 产工艺要求，甚至造成严重的生产事故。因此，必须了解控制器的基本控制规律及其适用条件，根据生产工艺对控 制系统控制指标的各种要求，选用合适的控制器控制规律。
((3124)))由有若为6于了人正.1温消这常度除控样情过余制做 况程差器， 下的，的容发，有量基人现温滞这本温度后样控度为较做一8制大：5℃低，规把当，于阀律出门阀85现开门℃偏启，开差数就度时圈把是，后其蒸 三，数不汽 圈值断阀 。己观门 有较察全 人大测， 开度量门下这低y与量阀或与为阀化)仿 反 从/值 门 关 偏此 门 速5，只一全降样偏5℃积由， 关 闭 差、应外微， 的 度比一有定关，做差控就人积分若小的成分有圈成总温界例e高两多时低，制控分低，速正(开控人数正工t结 度 补控于个于，于温)式制于 直 度 比制再，比有器一操人 为 充制8位 需 供 设 度规可8到，，规补这，一的圈5作8工 一看律规 ℃温而即℃置 要 应 定 高律充样用一。控5，，就出度不：就这可数操 些，律， 量 的 值 于℃对数制则是，回是以是样抑学d就模88全，蒸作热，u应学55慢模只到直规模的制公图(全仿℃℃开温汽经量t反)关慢仿要8接公仿经偏式/律5示d。，关上或度量验。地上有℃决应t这验差表系式=来的可每，述全将一K。开述偏定的种，幅示过表Iu源e蒸大这操差阀见高这操关会定操根度为(（基程t示)于种阀作随门作据，：种，5作。上少汽t础是）℃则门方方时开方u偏易人供做方阀升于加或(上＝轻关为；式式间t启式差于)工需式法门，需=热发若是。而的u一：，的控微T操一称，全超要（D的按高调存圈控变制展圈d开放ue双 直 控开过量0作(于 偏 节在数反制化 。(t起；启）t)热)=8差，器。位 不制时 设 ，规器速/应du5低圈来十的t℃来控输(的度平控 器，定 因律0釜于数K)的，决出制，输即+制 衡 的供值 此，cK为e8＝则定器的。出趋还I（5，，输8应 温∫是例慢阀变输℃3与5势e需t阀 是 +出℃的 度）(慢出在 门化偏来。t，()要8d； u一门蒸将地开总速差开模5t每设(t-把启是度阀个开汽会变启) 持在不续断比振变例荡化控过，制程直的到。偏缺差点为：零在时负，输荷出变才化会时稳有定余在某差一。数值上。
因为控制器的输入和输出都是标准统一信号，比
((C32))如比比果例例δ度较作小用δ，越及则比大振例，荡度过频δ渡率对过提系高程统，曲过因渡线此过越把程平被的稳控影；变响量随拉着回比到 例设定度值在δ所闭的需环减的运小时行，间下就系比短统例。的度振δ 荡对程系度统加过 渡剧过，程衰的减影比响减由 小较图大，可、一稳见时般定：滞而程较言度小，降的在低情广况。义下过当，程比调的例节放度器大δ的系继比数续例较减度小小可、到选时得某间小常一些数数， 值以提时(高1，) 系在系统扰统的动将灵及出敏设现度定；等值反幅变之振化，荡时必，有须这余适差时当存加的大在比调。例节比度器例称的控为比制例
临度系，界统以比的增例余加度差系δ是统k由，的比稳当例定比调性例节。度通器小常的于要特临求性衰界所减决比比定例在的度4。δ:1k比时~ 例1，0度:1 系的δ范统越围将小内发，。散比例振作荡用。越强，控制系统的余差也越小。
在基本控制规律中，比例作用是最基本、最主 要、也是应用最普遍的控制规律，它能较为迅速地克 服扰动的影响，使系统很快地稳定下来。
控制器的基本控制规律有比例、积分和微分三种。
基本控制规律的不同组合，适用于不同特性的生产工艺过程。若对控制器的控制规律选用不当，就不能满足生 产工艺要求，甚至造成严重的生产事故。因此，必须了解控制器的基本控制规律及其适用条件，根据生产工艺对控 制系统控制指标的各种要求，选用合适的控制器控制规律。
((3124)))由有若为6于了人正.1温消这常度除控样情过余制做 况程差器， 下的，的容发，有量基人现温滞这本温度后样控度为较做一8制大：5℃低，规把当，于阀律出门阀85现开门℃偏启，开差数就度时圈把是，后其蒸 三，数不汽 圈值断阀 。己观门 有较察全 人大测， 开度量门下这低y与量阀或与为阀化)仿 反 从/值 门 关 偏此 门 速5，只一全降样偏5℃积由， 关 闭 差、应外微， 的 度比一有定关，做差控就人积分若小的成分有圈成总温界例e高两多时低，制控分低，速正(开控人数正工t结 度 补控于个于，于温)式制于 直 度 比制再，比有器一操人 为 充制8位 需 供 设 度规可8到，，规补这，一的圈5作8工 一看律规 ℃温而即℃置 要 应 定 高律充样用一。控5，，就出度不：就这可数操 些，律， 量 的 值 于℃对数制则是，回是以是样抑学d就模88全，蒸作热，u应学55慢模只到直规模的制公图(全仿℃℃开温汽经量t反)关慢仿要8接公仿经偏式/律5示d。，关上或度量验。地上有℃决应t这验差表系式=来的可每，述全将一K。开述偏定的种，幅示过表Iu源e蒸大这操差阀见高这操关会定操根度为(（基程t示)于种阀作随门作据，：种，5作。上少汽t础是）℃则门方方时开方u偏易人供做方阀升于加或(上＝轻关为；式式间t启式差于)工需式法门，需=热发若是。而的u一：，的控微T操一称，全超要（D的按高调存圈控变制展圈d开放ue双 直 控开过量0作(于 偏 节在数反制化 。(t起；启）t)热)=8差，器。位 不制时 设 ，规器速/应du5低圈来十的t℃来控输(的度平控 器，定 因律0釜于数K)的，决出制，输即+制 衡 的供值 此，cK为e8＝则定器的。出趋还I（5，，输8应 温∫是例慢阀变输℃3与5势e需t阀 是 +出℃的 度）(慢出在 门化偏来。t，()要8d； u一门蒸将地开总速差开模5t每设(t-把启是度阀个开汽会变启) 持在不续断比振变例荡化控过，制程直的到。偏缺差点为：零在时负，输荷出变才化会时稳有定余在某差一。数值上。
化工仪表及自动化资料ppt课件
化工仪表及自动化资料ppt课件目录CATALOGUE•化工仪表概述•化工仪表的基本原理•化工仪表的选型与安装•化工自动化概述•化工仪表与自动化的关系•化工仪表及自动化的应用案例01CATALOGUE化工仪表概述用于测量、显示、记录和控制工业生产过程中各种工艺参数的装置或系统。
仪表的定义温度仪表、压力仪表、流量仪表、物位仪表等。
按测量对象分类机械式仪表、电子式仪表、智能式仪表等。
按工作原理分类实验室仪表、工业用仪表、过程控制仪表等。
按使用场合分类仪表的定义与分类高精度测量化工生产对工艺参数的精度要求较高，因此化工仪表需要具备高精度测量的能力。
宽测量范围化工生产过程中工艺参数的变化范围较大，要求化工仪表具有较宽的测量范围。
•高可靠性：化工生产环境恶劣，要求化工仪表能够在高温、高压、腐蚀等环境下稳定工作。
测量工艺参数实时测量并显示生产过程中的温度、压力、流量、物位等工艺参数。
控制生产过程根据工艺要求，通过控制阀等执行机构对生产过程进行自动控制。
保障生产安全及时发现并处理生产过程中的异常情况，保障生产安全。
化工仪表的发展历程早期阶段以机械式仪表为主，如弹簧管压力表、浮子流量计等。
这些仪表结构简单，但精度较低，功能单一。
电子化阶段随着电子技术的发展，电子式仪表逐渐取代机械式仪表。
电子式仪表具有更高的精度和更多的功能，如数字显示、远程传输等。
智能化阶段近年来，随着计算机技术和人工智能技术的发展，智能式仪表开始得到广泛应用。
智能式仪表具有自学习、自适应、自诊断等功能，能够进一步提高生产过程的自动化水平和生产效率。
02CATALOGUE化工仪表的基本原理利用弹性元件受压变形的原理，将压力转换为位移或应变进行测量。
压力测量温度测量流量测量物位测量基于热电偶、热电阻等测温元件，将温度转换为电信号进行测量。
通过测量流体流过管道截面的面积和流速，计算得到流量值。
利用浮力、静压等原理，检测容器内液体或固体的位置高度。
测量原理传输原理模拟信号传输将测量信号转换为标准模拟信号（如4-20mA），通过电缆进行传输。
化工自动化及仪表之执行器培训课件PPT(共 58张)
理想可调比－控制阀前后压差不变时的可调比，取决于 阀芯结构
实际可调比－考虑阀前后压差变化因素时的可调比，取 决于阀芯结构和配管状况
线性阀：是指控制阀的相对流量与相对开度成线性 关系。换句话说，即阀杆单位行程变化所引起的相 对流量变化是常数。
积分后为
d
q q m ax
k
(1) 改善阀的静态特性使其能够准确定位 (2) 改善阀的动态特性 ——改变阀原来的一阶滞后特性，减小时间常数， 使之成为比例特性。
(3) 改善阀的流量特性——通过改善反馈凸轮的形状 (4) 用于分程控制 (5) 用于阀门的反向动作——可改变阀的气开、气关 特性
5.6 气动薄膜控制阀的选用
一般包括： •控制阀结构形式及材质的选择； •控制阀流量特性的选择。 •气开、气关的选择； •控制阀口径选择 •安装使用
• 验证合格后，根据Kv确定控制阀的公称通径和阀座直径。
5.5 阀门定位器
功能：接受控制器的输出信号，然后将该信号成比 例地输出到执行机构，当阀杆移动以后，其位移量 又通过机械装置负反馈作用于阀门定位器，它与执 行机构组成一个闭环系统。
采用阀门定位器，可以增加执行机构的输出功率， 改善控制阀的性能。
控制阀的可调比
可调比（可调范围）：控制阀所能控制的最大流量 qmax与最小流量qmin之比。用R 表示，它反映了控制 阀调节能力的大小。
R q max q m in
应注意最小流量 qmin 与泄漏量的区别： qmin ——控制阀可调的最小流量，为（2～4%）qmax 泄漏量——控制阀全关时的泄漏量，为（0.01～0.1%）qmax
SpV /p
S=1时，系统的总压差全部降在控制阀上， 工作流量特性就表现为理想流量特性。
实际可调比－考虑阀前后压差变化因素时的可调比，取 决于阀芯结构和配管状况
线性阀：是指控制阀的相对流量与相对开度成线性 关系。换句话说，即阀杆单位行程变化所引起的相 对流量变化是常数。
积分后为
d
q q m ax
k
(1) 改善阀的静态特性使其能够准确定位 (2) 改善阀的动态特性 ——改变阀原来的一阶滞后特性，减小时间常数， 使之成为比例特性。
(3) 改善阀的流量特性——通过改善反馈凸轮的形状 (4) 用于分程控制 (5) 用于阀门的反向动作——可改变阀的气开、气关 特性
5.6 气动薄膜控制阀的选用
一般包括： •控制阀结构形式及材质的选择； •控制阀流量特性的选择。 •气开、气关的选择； •控制阀口径选择 •安装使用
• 验证合格后，根据Kv确定控制阀的公称通径和阀座直径。
5.5 阀门定位器
功能：接受控制器的输出信号，然后将该信号成比 例地输出到执行机构，当阀杆移动以后，其位移量 又通过机械装置负反馈作用于阀门定位器，它与执 行机构组成一个闭环系统。
采用阀门定位器，可以增加执行机构的输出功率， 改善控制阀的性能。
控制阀的可调比
可调比（可调范围）：控制阀所能控制的最大流量 qmax与最小流量qmin之比。用R 表示，它反映了控制 阀调节能力的大小。
R q max q m in
应注意最小流量 qmin 与泄漏量的区别： qmin ——控制阀可调的最小流量，为（2～4%）qmax 泄漏量——控制阀全关时的泄漏量，为（0.01～0.1%）qmax
SpV /p
S=1时，系统的总压差全部降在控制阀上， 工作流量特性就表现为理想流量特性。
化工仪表及自动化ppt完整版(第三版
通过采用DCS控制系统和先进的控制策略，实现聚丙烯生 产过程中的温度、压力、流量等参数的自动控制，提高生 产效率和产品质量。
合成氨生产自动控制系统
通过采用PLC控制技术和智能传感器，实现合成氨生产过程 中的氢气、氮气等原料的自动配比和流量控制，提高合成 效率和产品质量。
30
06
化工仪表及自动化的未来发展
定义
化工仪表是用于化工生产过程中测量 、显示、记录和控制各种工艺参数的 仪表设备。
分类
根据测量原理、使用场合和功能特点 ，化工仪表可分为温度仪表、压力仪 表、流量仪表、物位仪表、分析仪表 等。
2024/1/25
4
化工仪表的发展历程
早期阶段
以机械式仪表为主，如压力表、温度计等，功能单一，精度有限。
中期阶段
2024/1/25
12
化工仪表的安装要求与步骤
安装要求
确保安装位置符合工艺要求，避免干扰和振动，便于观察和操作。
安装步骤
准备工具和材料，检查仪表和附件是否完好，按照安装图纸进行安装，调试并投入使用。
2024/1/25
13
化工仪表的维护与保养
2024/1/25
日常维护
01
保持仪表清洁，定期检查和紧固接线端子，及时处理异常情况
32
自动化技术的发展趋势与展望
2024/1/25
工业互联网
自动化技术将与工业互联网深度融合，实现设备、生产线和工厂之间的互联互通，构建数字化、网络化和智能化的生 产体系。
先进控制技术
随着控制理论的不断发展和计算机技术的不断进步，未来化工自动化将实现更加先进的控制技术，如模型预测控制、 自适应控制等，提高生产过程的稳定性和优化程度。
2024/1/25
合成氨生产自动控制系统
通过采用PLC控制技术和智能传感器，实现合成氨生产过程 中的氢气、氮气等原料的自动配比和流量控制，提高合成 效率和产品质量。
30
06
化工仪表及自动化的未来发展
定义
化工仪表是用于化工生产过程中测量 、显示、记录和控制各种工艺参数的 仪表设备。
分类
根据测量原理、使用场合和功能特点 ，化工仪表可分为温度仪表、压力仪 表、流量仪表、物位仪表、分析仪表 等。
2024/1/25
4
化工仪表的发展历程
早期阶段
以机械式仪表为主，如压力表、温度计等，功能单一，精度有限。
中期阶段
2024/1/25
12
化工仪表的安装要求与步骤
安装要求
确保安装位置符合工艺要求，避免干扰和振动，便于观察和操作。
安装步骤
准备工具和材料，检查仪表和附件是否完好，按照安装图纸进行安装，调试并投入使用。
2024/1/25
13
化工仪表的维护与保养
2024/1/25
日常维护
01
保持仪表清洁，定期检查和紧固接线端子，及时处理异常情况
32
自动化技术的发展趋势与展望
2024/1/25
工业互联网
自动化技术将与工业互联网深度融合，实现设备、生产线和工厂之间的互联互通，构建数字化、网络化和智能化的生 产体系。
先进控制技术
随着控制理论的不断发展和计算机技术的不断进步，未来化工自动化将实现更加先进的控制技术，如模型预测控制、 自适应控制等，提高生产过程的稳定性和优化程度。
2024/1/25
化工仪表及自动化ppt课件教学教程
化工仪表及自动化
目的和意义
在化工等连续性生产设备上，配备一些自动化装置，代替 操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进 行，称为化工自动化。
实现化工自动化的目的是： 1. 加快生产速度，降低生产成本，提高产品数量和质量。 2. 降低劳动强度，改善劳动成本。 3. 确保生产安全 学习本课程的意义在于：扩大知识面，适应生产现代化需
– 在扰动或给定值变化的情况下，被控量偏离给定值 和在控制调节作用下，接近给定值或跟随给定值变 化的过程。
控制系统的动态特性
– 被控参数向给定值变化过程的特性。
控制系统的静态特性
– 经过调节作用后，被控参数处于稳定范围时的特性。
第五节 自动调节的过度过程和 系统品质指标
飞升曲线：
– 在单位阶跃输入（因扰动或设定值变化，使 被控参数和设定值之间出现阶跃性变化）下， 过度参数的变化曲线。
变送器
x+ -
z
流程图表示方式
蒸汽
TC
TT
进料
凝液
出料
控制流程图符号意义
序号
安装位置
图形符号
备注
序号 安装位置
图形符号
备注
1 就地安装仪表
2
集中仪表盘面 安装仪表
3
就地仪表盘面 安装仪表
集中仪表盘后
4
安装仪表
嵌在管道中
就地仪表盘后
5
安装仪表
控制流程图字母意义
字
第一位字母
后继字母 字
母 被测变量 修饰词 功能 母
王骥程 祝和云 主编，化学工业出版社
4. 化工过程控制基础
化学工业出版社
第一章 自动调节系统基本概念
第一节 化工自动化的主要内容 第二节 自动调节系统的组成 第三节 自动调节系统的表示方法 第四节 自动调节系统的分类 第五节 自动调节的过度过程和系统品质指
目的和意义
在化工等连续性生产设备上，配备一些自动化装置，代替 操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进 行，称为化工自动化。
实现化工自动化的目的是： 1. 加快生产速度，降低生产成本，提高产品数量和质量。 2. 降低劳动强度，改善劳动成本。 3. 确保生产安全 学习本课程的意义在于：扩大知识面，适应生产现代化需
– 在扰动或给定值变化的情况下，被控量偏离给定值 和在控制调节作用下，接近给定值或跟随给定值变 化的过程。
控制系统的动态特性
– 被控参数向给定值变化过程的特性。
控制系统的静态特性
– 经过调节作用后，被控参数处于稳定范围时的特性。
第五节 自动调节的过度过程和 系统品质指标
飞升曲线：
– 在单位阶跃输入（因扰动或设定值变化，使 被控参数和设定值之间出现阶跃性变化）下， 过度参数的变化曲线。
变送器
x+ -
z
流程图表示方式
蒸汽
TC
TT
进料
凝液
出料
控制流程图符号意义
序号
安装位置
图形符号
备注
序号 安装位置
图形符号
备注
1 就地安装仪表
2
集中仪表盘面 安装仪表
3
就地仪表盘面 安装仪表
集中仪表盘后
4
安装仪表
嵌在管道中
就地仪表盘后
5
安装仪表
控制流程图字母意义
字
第一位字母
后继字母 字
母 被测变量 修饰词 功能 母
王骥程 祝和云 主编，化学工业出版社
4. 化工过程控制基础
化学工业出版社
第一章 自动调节系统基本概念
第一节 化工自动化的主要内容 第二节 自动调节系统的组成 第三节 自动调节系统的表示方法 第四节 自动调节系统的分类 第五节 自动调节的过度过程和系统品质指
第六章化工仪表及自动化-
第六章 简单控制系统
目录
➢ 简单控制系统的结构与组成 ➢ 被控变量的选择 ➢ 操纵变量的选择 ➢ 测量元件特性对控制系统的影响 ➢ 控制器控制规律的选择 ➢ 控制器参数的工程整定
第一节 简单控制系统的结构与组成
•又称单回路反馈控制系统； •由一个被控对象、一个测量变送器、一个控制器 和一个执行器组成； •利用反馈闭环进行控制的系统； •其组成方框图为：
测量滞后包括测量环节的容量滞后和信号测 量过程的纯滞后。 1.测量环节容量滞后（时间常数）
测量元件，特别是测温元件，存在热阻和热 容，自身具有一定的时间常数，因而造成测量 滞后。
测量元件时间常数的影响
• 测量元件时间常数越大，上述现象越显著。 导致控制系统不能发挥正确的校正作用， 控制质量达不要求。
别组成控制系统时，则很容易产生系统间的相互关 联现象。
➢ 在精馏操作中，塔顶和塔底的产品纯度存 在关联。 ➢若以两个简单控制系统分别控制塔顶、塔 底温度，势必造成相互干扰，使两个系统都 不能正常工作。 ➢ 采用简单控制系统时，通常只能保证塔顶 或塔底一端的产品质量。 ➢ 如果工艺要求塔顶和塔底产品纯度都要保 正，则通常需要组成复杂控制系统，增加解 耦装置、解决相互关联问题。
要求：T0适当小些，使反应灵敏，控制及时、 减小稳定过渡时间，提高控制质量。
例如，对于提馏段温度的控制。
不同时间常数的影响
y
A
T1
T2
C
D
E
A、B是被控制变量在单位
阶跃干扰作用下系统无
B
校正作用时的响应曲线。
E表示控制器的校正作用
C、D分别表示被控变量
t
在干扰与校正作用同时
作用下的变化曲线。
假设控制与干扰通道时间常数相同
目录
➢ 简单控制系统的结构与组成 ➢ 被控变量的选择 ➢ 操纵变量的选择 ➢ 测量元件特性对控制系统的影响 ➢ 控制器控制规律的选择 ➢ 控制器参数的工程整定
第一节 简单控制系统的结构与组成
•又称单回路反馈控制系统； •由一个被控对象、一个测量变送器、一个控制器 和一个执行器组成； •利用反馈闭环进行控制的系统； •其组成方框图为：
测量滞后包括测量环节的容量滞后和信号测 量过程的纯滞后。 1.测量环节容量滞后（时间常数）
测量元件，特别是测温元件，存在热阻和热 容，自身具有一定的时间常数，因而造成测量 滞后。
测量元件时间常数的影响
• 测量元件时间常数越大，上述现象越显著。 导致控制系统不能发挥正确的校正作用， 控制质量达不要求。
别组成控制系统时，则很容易产生系统间的相互关 联现象。
➢ 在精馏操作中，塔顶和塔底的产品纯度存 在关联。 ➢若以两个简单控制系统分别控制塔顶、塔 底温度，势必造成相互干扰，使两个系统都 不能正常工作。 ➢ 采用简单控制系统时，通常只能保证塔顶 或塔底一端的产品质量。 ➢ 如果工艺要求塔顶和塔底产品纯度都要保 正，则通常需要组成复杂控制系统，增加解 耦装置、解决相互关联问题。
要求：T0适当小些，使反应灵敏，控制及时、 减小稳定过渡时间，提高控制质量。
例如，对于提馏段温度的控制。
不同时间常数的影响
y
A
T1
T2
C
D
E
A、B是被控制变量在单位
阶跃干扰作用下系统无
B
校正作用时的响应曲线。
E表示控制器的校正作用
C、D分别表示被控变量
t
在干扰与校正作用同时
作用下的变化曲线。
假设控制与干扰通道时间常数相同
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3. 角形阀一般使用于底进侧出，此时调节阀稳
定性好，
4. 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。
5. 角形阀还适用于工艺管道直角形配管的场合。
三通调节阀
三通调节阀：
1. 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。
控制阀种类（结构不同） （1）直通单座控制阀 （3）角形控制阀 （5）隔膜控制阀 （7）球阀 （9）笼阀
（2）直通双座控制阀 （4）三通控制阀 （6）蝶阀 （8）凸轮挠曲阀
直通单座调节阀
直通单座调节阀：
1. 阀体内只有一个阀芯和一个阀座。 2. 结构简单、泄漏量小（甚至可以完全切断） 3. 允许压差小（双导向结构的允许压差较单导
按连杆最大位移——行程确定规格： 10，16，25，40，60，100mm
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。
•传统型
国产正作用式执行机构称为ZMA型，反作用式执行机构称为ZMB型。较 大口径的控制阀都是采用正作用的执行机构。信号压力通过波纹膜片的上 方（正作用式）或下方（反作用式）进入气室。
执行器在自控系统中的作用：接收控制器输出的控制信号，使控制阀的 开度产生相应变化，从而达到调节操作变 量流量的目的。
执行器分类
气动执行器
用压缩空气为能源，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、广泛应用于化工、炼油生产。 标准气压信号：0.02-0.1MPa
电动执行器
3. 该阀结构简单，维修方便，关闭性能好，流
通能力大，可调比大
4. 流量特性近似为等百分比特性，适用于纤维、
气动执行器的结构与分类
气动执行器的执行机构和调节机构是统一的整体。 气动执行机构主要分为薄膜式和活塞式。
薄膜式
活塞式
薄膜式
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。(推杆的位移即为执 行机构的直线输出位移,也称行程。)
第六章 执行器
青岛啤酒西安汉斯使用的电动 电动调节阀应用于化工行业 调节阀
主要内容
概述 气动执行器 电动执行器 电-气转换器及电-气阀门定位器 数字阀与智能控制阀
概述
执行器在自控系统中的作用
回顾
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)
蝶阀
蝶阀：
1. 蝶阀是通过挡板以转轴为中心旋转来
控制流体的流。
2. 结构紧凑、体积小、成本低，流通能
力大
3. 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
4. 泄漏较大 5. 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
6. 多用于开关阀
O”形球阀
“O”形球阀：
向结构大）。 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。
直通双座调节阀
直通双座调节阀：
1. 阀体内有两个阀芯和阀座 。 2. 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
3. 上、下两阀芯不易同时关闭，因此泄漏量较
作用是将输入的直流电流信号线性地转换为位移 量。信号传递迅速，安全防爆性能较差，在行程 受阻或阀杆被轧住时电机易受损。
液动执行器
推力最大，但较笨重，现很少使用（化工领域）
第一节 气动执行器
组成：执行机构和控制机构
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。 控制机构：控制（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。 现场有时就将执行器称为控制阀。 辅助装置： （1）阀门定位器：利用反馈原理来改善执行 器的性能，实现准确的定位； （2）手轮机构：控制器无输出或执行机构失 灵时，直接操纵控制阀。
大的特点。
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。
正反作用
正作用：阀芯向下，阀杆向下，流通面积减少。 反作用：阀芯向上，阀杆向下，流通面积增大。
角形调节阀
角形调节阀：
1. 阀体为直角形 2. 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。
1. 阀芯为一球体 2. 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。
3. 该阀结构简单，维修方便，密封可靠，
流通能力大
4. 流量特性为快开特性，一般用于位式控
制。
“V”形球阀
“V”形球阀：
1. 阀芯也为一球体 2. 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。
比例式是指推杆的行程与输入压力信号成 比例关系，必须带有阀门定位器，它适用 于控制质量要求较高的系统。
2、控制机构
控制机构即控制阀，实际上是一个局部阻力可以改变的节流元件
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。
2. 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。
3. 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。
隔膜控制阀
隔膜控制阀：耐腐蚀性强。结构简单，流路阻力小，流量系数大，无泄 漏量。
•侧装式气动执行机构（增力式执行机构） 特点：薄膜式膜头装在支架的侧面
(2) 活塞式
活塞式执行机构属于强力气动执行机构。 其气缸允许操作压力高达0.5MPa，且无弹 簧抵消推力，因此输出推力很大，特别适 用于高静压、高压差、大口径场合。
它的输出特性有两位式和比例式。
两位式是根据活塞两侧的操作压力的大小 而动作，活塞由高压侧推向低压侧，使推 杆从一个极端位置移动到另一个极端位置， 其行程达25～100mm，适用于双位控制系 统；
定性好，
4. 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。
5. 角形阀还适用于工艺管道直角形配管的场合。
三通调节阀
三通调节阀：
1. 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。
控制阀种类（结构不同） （1）直通单座控制阀 （3）角形控制阀 （5）隔膜控制阀 （7）球阀 （9）笼阀
（2）直通双座控制阀 （4）三通控制阀 （6）蝶阀 （8）凸轮挠曲阀
直通单座调节阀
直通单座调节阀：
1. 阀体内只有一个阀芯和一个阀座。 2. 结构简单、泄漏量小（甚至可以完全切断） 3. 允许压差小（双导向结构的允许压差较单导
按连杆最大位移——行程确定规格： 10，16，25，40，60，100mm
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。
•传统型
国产正作用式执行机构称为ZMA型，反作用式执行机构称为ZMB型。较 大口径的控制阀都是采用正作用的执行机构。信号压力通过波纹膜片的上 方（正作用式）或下方（反作用式）进入气室。
执行器在自控系统中的作用：接收控制器输出的控制信号，使控制阀的 开度产生相应变化，从而达到调节操作变 量流量的目的。
执行器分类
气动执行器
用压缩空气为能源，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、广泛应用于化工、炼油生产。 标准气压信号：0.02-0.1MPa
电动执行器
3. 该阀结构简单，维修方便，关闭性能好，流
通能力大，可调比大
4. 流量特性近似为等百分比特性，适用于纤维、
气动执行器的结构与分类
气动执行器的执行机构和调节机构是统一的整体。 气动执行机构主要分为薄膜式和活塞式。
薄膜式
活塞式
薄膜式
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。(推杆的位移即为执 行机构的直线输出位移,也称行程。)
第六章 执行器
青岛啤酒西安汉斯使用的电动 电动调节阀应用于化工行业 调节阀
主要内容
概述 气动执行器 电动执行器 电-气转换器及电-气阀门定位器 数字阀与智能控制阀
概述
执行器在自控系统中的作用
回顾
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)
蝶阀
蝶阀：
1. 蝶阀是通过挡板以转轴为中心旋转来
控制流体的流。
2. 结构紧凑、体积小、成本低，流通能
力大
3. 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
4. 泄漏较大 5. 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
6. 多用于开关阀
O”形球阀
“O”形球阀：
向结构大）。 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。
直通双座调节阀
直通双座调节阀：
1. 阀体内有两个阀芯和阀座 。 2. 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
3. 上、下两阀芯不易同时关闭，因此泄漏量较
作用是将输入的直流电流信号线性地转换为位移 量。信号传递迅速，安全防爆性能较差，在行程 受阻或阀杆被轧住时电机易受损。
液动执行器
推力最大，但较笨重，现很少使用（化工领域）
第一节 气动执行器
组成：执行机构和控制机构
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。 控制机构：控制（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。 现场有时就将执行器称为控制阀。 辅助装置： （1）阀门定位器：利用反馈原理来改善执行 器的性能，实现准确的定位； （2）手轮机构：控制器无输出或执行机构失 灵时，直接操纵控制阀。
大的特点。
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。
正反作用
正作用：阀芯向下，阀杆向下，流通面积减少。 反作用：阀芯向上，阀杆向下，流通面积增大。
角形调节阀
角形调节阀：
1. 阀体为直角形 2. 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。
1. 阀芯为一球体 2. 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。
3. 该阀结构简单，维修方便，密封可靠，
流通能力大
4. 流量特性为快开特性，一般用于位式控
制。
“V”形球阀
“V”形球阀：
1. 阀芯也为一球体 2. 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。
比例式是指推杆的行程与输入压力信号成 比例关系，必须带有阀门定位器，它适用 于控制质量要求较高的系统。
2、控制机构
控制机构即控制阀，实际上是一个局部阻力可以改变的节流元件
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。
2. 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。
3. 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。
隔膜控制阀
隔膜控制阀：耐腐蚀性强。结构简单，流路阻力小，流量系数大，无泄 漏量。
•侧装式气动执行机构（增力式执行机构） 特点：薄膜式膜头装在支架的侧面
(2) 活塞式
活塞式执行机构属于强力气动执行机构。 其气缸允许操作压力高达0.5MPa，且无弹 簧抵消推力，因此输出推力很大，特别适 用于高静压、高压差、大口径场合。
它的输出特性有两位式和比例式。
两位式是根据活塞两侧的操作压力的大小 而动作，活塞由高压侧推向低压侧，使推 杆从一个极端位置移动到另一个极端位置， 其行程达25～100mm，适用于双位控制系 统；