第六章调节阀执行器

第六章执行器

基本要求

1.掌握控制阀的流量特性的意义，了解串联管道中阻力比：和并联管道中分流比z对流量特性的影响。

2.了解气动薄膜控制阀的基本结构、主要类型及使用场合。

3.理解气动执行器的气开、气关型式及其选择原则。

4.了解电气转换器及电一气阀门定位器的用途及工作原理。

5.了解电动执行器的基本原理。

问题解答

1.气动执行器主要由哪两部分组成各起什么作用

答气动执行器由执行机构和控制机构（阀）两部分组成。执行机构是执行器的推动装置，它根据控制信号（由控制器来）压力的大小产生相应的推力，推动控制机构动作，所以它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置。控制机构是指控制阀，它是执行器的控制部分，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。

2.气动执行机构主要有哪几种结构形式各有什么特点

答气动执行机构主要有薄膜式和活塞式两种结构形式。

薄膜式执行机构的结构简单、价格便宜、维修方便、应用最为广泛。它可以用作一般控制阀的推动装置，组成气动薄膜式执行器，习惯上称为气动薄膜控制阀。

气动活塞式执行机构的特点是推力大，主要适用于大口径、高压降的控制阀或蝶阀的推动装置。

除薄膜式和活塞式执行机构外，还有长行程执行机构，它的行程长、转矩大，适用于输出转角(0°～90°）和力矩的场合，如用于蝶阀或风门的推动装置。

3.控制阀的结构形式主要有哪些各有什么特点主要使用在什么场合

答简单列表说明如下：

4.控制阀的流量特性是指什么

答 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（或相对位移）之间的关系，即

)(max L

l f Q Q 式中相对流量若m ax

Q Q 是控制阀某一开度时的流量Q 与全开时的流量Q max 之比。相对开度L

l 是控制阀某一开度时的阀杆行程l 与阀杆全行程L 之比。 5.何为控制阀理想流量特性和工作流量特性

答 阀前后压差保持不变时的流量特性称为理想流量特性；在实际使用过程中，阀前后 的压差会随阀的开度变化而变化，此时的流量特性称为工作流量特性。

6.何为直线流量特性试写出直线流量特性控制阀的相对流量与相对开度之间的关系式。 答 直线流量特性是指控制阀的相对流量与相对开度成直线关系，即单位位移变化所引 起的流量变化是常数，即

⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛L l d Q Q d max =K 式中K 为常数，即控制阀的放大系数。

直线流量特性的控制阀，其相对流量与相对位移之间的关系式可推得为：

()⎥⎦

⎤⎢⎣⎡-+=L l R R Q Q 111max 式中R 为可调范围，是控制阀所能控制的最大流量Q max 与最小流量Q min 的比值。

7.为等百分比（对数）流量特性试写出等百分比流量特性控制阀的相对流量与相对 开度之间的关系式。

答 等百分比流量特性是指单位相对开度变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系，即控制阀的放大系数随相对流量的增加而增加，即

⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛L l d Q Q d max =K m ax Q Q 等百分比流量特性的控制阀，其相对流量与相对位移之间的关系式可推得为：

()1max

-=L l R Q Q 式中R 为可调范围。

8.什么是串联管道中的阻力比ss 值的减少为什么会使理想流量特性发生畸变

答 s 值表示控制阀全开时阀上压差与系统总压差之比。当s=1时，说明系统总压差全部降在控制阀上，所以控制阀在工作过程中，随着阀开度的变化，阀两端的压差是不变的，故工作流量特性与理想流量特性是一致的。当s 值小于1时，系统的总压差一部分降在控制阀，另一部分降在与控制阀串联的管道上。随着阀的开度增大，流量增加，降在串联管道上的压差增加，从而使降在控制阀上的压差减少，因而流过控制阀的流量也减少。所以随着：值减小，会使理想流量特性发生畸变，阀的开度越大，使实际流量值离开理想值越大。具体来说，会使理想的直线流量特性畸变为快开特性，使理想的等百分比流量特性畸变为直线特

性。

9.什么是并联管道中的分流比x试说明x值的变化对控制阀流量特性的影响。

答x值表示并联管道时，控制阀全开时流过控制阀的流量与总管的总流量之比。当x ＝1时，说明流过控制阀的流量等于总管的流量，即旁路流量为零，如果这时阀的流量为理想流量特性，那么，随着x值的减少，说明流过旁路的流量增加。这时，控制阀既使关死，也有一部分流体从旁路通过，所以控制阀所能控制的最小流量比原先的大大增加，使控制阀的可调范围减小，阀的流量特性发生畸变。严重时，会使控制阀几乎失去控制作用，因为当x值很小时，大部分流量都从旁路通过，控制阀对这部分流量是不起控制作用的。

10.什么叫气动执行器的气开式与气关式其选择原则是什么

答随着送往执行器的气压信号的增加，阀逐渐打开的称为气开式，反之称为气关式。气开、气关式的选择主要是由工艺生产上安全条件决定的。一般来讲，阀全开时，生产过程或设备比较危险的选气开式；阀全关时，生产过程或设备比较危险的应选择气关式。

11.什么是控制阀的流量系数C

答在给定的行程下，当阀的两端压差为100kPa,流体密度为1g/cm3时流经控制阀的体积流量m3/h数定义为阀的流量系数C。控制阀全开时的流量系数C100控制阀的最大流量系数C max。流量系数是表示控制阀流通能力大小的参数，因此，控制阀的流量系数C亦可称为控制阀的流通能力。

12.试简述电动执行器的功能与主要类型。

答电动执行器的功能是接收来自控制器的0 ～ l 0mA或4～20mA的直流电流信号，并将其转换成相应的角位移或直行程位移，去操纵阀门、挡板等控制机构，以实现自动控制。

电动执行器的主要类型有角行程、直行程和多转式等。角行程电动执行机构以电动机为动力元件，将输入的直流电流信号转换为相应的角位移(0°～90°)，这种执行机构适用于操纵

蝶阀、挡板之类的旋转式控制阀。直行程执行机构接收输入的直流电流信号后，使电动机转动，然后经减速器减速并转换为直线位移输出，去操纵单座、双座、三通等各种控制阀和其他直线式控制机构。多转式电动执行机构主要用来开启和关闭闸阀、截止阀等多转式阀门，一