化工仪表及自动化第六章执行器
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• 插板阀、浆液阀 • 直通单座、直通双座控制阀 • 角阀：高压差、高粘度、含悬浮物和颗粒物的流体；
底进侧出，与单座阀相似。
• 三通阀：适用于配比控制与旁路控制。
• 隔膜控制阀：强酸、强碱、强腐蚀性介质 • 蝶阀：低压差、大流量气体和含悬浮颗粒介质的调节。 • 球阀： • 偏心旋转阀： • 套筒阀、笼式阀、凸轮挠曲阀等。
应加设支撑架； • 控制阀前后一般应安装手动截止阀，以便维
修； • 安装前应进行清洗； • 定期维护检修。注意观察密封与磨损情况。
化工仪表及自动化第六章执行器
四、电—气转换
• 在电控系统中，使用气动执行机构必须 进行电—气转换。
– 将控制器输出的直流电信号转换为气压信 号；
– 将执行器的位置信号（气压）转换为电信 号，反馈给控制器，以便控制器能准确的 进行控制。
一、气动执行机构
• 输入信号
– 空气压力：0.02~0.1MPa
• 输出：
– 按连杆最大位移——行程确定规格：
• 10，16，25，40，60，100mm
• 气动弹簧执行机构
– 在薄膜或活塞上增加弹簧，使其行程与气压成正 比——常用于连续变化量的调节。
– 无薄膜气动执行机构，常用于开关方式调节。
化工仪表及自动化第六章执行器
即：Q小时相对变化值大，Q大时相对变化值小。
结论：小开度时调节作用太强，会产生振荡；大开度时 调节作用弱，不及时。
化工仪表及自动化第六章执行器
b)对数特性：
指单位相对行程变化引起的相对流量变化与此点的相 对流量成正比。即：调节阀的放大系数K随相对流 量的增大而增大。
c)抛物线特性：
Q/Qmax=R （l/L-1）
化工仪表及自动化第六章执行器
§6.3 电—液执行器
• 以直流电信号为控制信号，以液压为动 力的执行器。
• 主要用途：与大功率、大位移控制机构 配套，用于大型设备的控制。 如：大型高压阀门的控制。
• 通常，防爆性能较差，不能用于易燃、 易爆及高温场所。
化工仪表及自动化第六章执行器
电—液执行器的结构原理
化工仪表及自动化第六章执行器
3. 控制阀的理论流量特性
• 理论流量特性：被控介质流过阀门的相对流量与阀门相 对开度（相对位移）间的关系。
理想流量特性（条件：P1-P2 为常数）
Q/Qmax= f（l / L）
• a)直线型流量特性： Q/Qmax=K （l/L）+C
调节阀的相对流量与相对开度成直线。 带入边界条件，得：
流体的流量。
• 因此，除非是简单的两端恒压（如水池放水
阀），阀门的实际流量特性通常是十分复杂 的。
化工仪表及自动化第六章执行器
例 水泵出口阀门的调节特性
H s=0.2 s=0.5 s=0.9 s=1
0
Q
化工仪表及自动化第六章执行器
5. 控制阀的选择
• 结构与特性选择
– 结构选择：依据工艺条件（温度、压力等）和介 质的物理、化学性质（腐蚀性、黏度等）进行选 择。
二、控制机构
• 1. 作用与分类
• 作用：直接作用于对象，并使对象的运 动（如流量）发生变化。
• 由于被控对象千差万别，控制机构的形 式也各不相同，如调节阀、调压变压器、 变速器、振动给料机等等。
• 化工系统中最常用的控制机构为各种形 式的控制阀。
化工仪表及自动化第六章执行器
2. 各种形式的控制阀
输
反
入பைடு நூலகம்
馈
信
信
号
号
电控系统
液压系统
位置 发送器
输出轴
化工仪表及自动化第六章执行器
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/12
化工仪表及自动化第六章执行器
化工仪表及自动化第六章执行器
§6.2 电动执行器
• 以电动机为核心动力源，将控制器输出 的直流电信号直接转换成相应的角位移 或直线行程的机构。
• 电动执行机构的分类：
– 角行程电动执行机构：使输出轴产生0~90º 角位移；
– 直线行程电动执行机构： – 多转式电动执行机构
化工仪表及自动化第六章执行器
化工仪表及自动化第六 章执行器
2020/11/12
化工仪表及自动化第六章执行器
• 执行器的作用：将控制器的输出转化为 对被操作对象的实际操作（动作）。
• 根据动作能源的不同，执行器可以分为 以下三类：
–气动执行器：以气压为动力，推动机构动
作。
–电动执行器：以电动机作为动力源，推动
机构动作。
–液动执行器：以液压站提供的流体（液压
介于直线型与等百分比曲线之间。
d)快开特性：
在小开度时流量变化很大； l / L》1/4Dg时，流量迅速增大；
适用于快速开、闭的切断阀。
化工仪表及自动化第六章执行器
4. 控制阀的实际流量特性
• 控制阀在调节过程中，同时将引起管道工况
点的变化，进而使阀门两端压差发生变化。
• 阀门两端压差的变化又反过来影响通过阀门
油）高压为动力源，推动机构动作。
化工仪表及自动化第六章执行器
§6.1 气动执行器
• 执行机构
– 执行器的推动装置。
• 薄膜执行机构：气压推动薄膜并带动连杆运动。 • 活塞执行机构：气压推动活塞并带动连杆运动。
• 控制机构
– 直接作用于对象，并使对象的运动发生改变 的装置。
气 气
化工仪表及自动化第六章执行器
– 流量特性选择：依据工艺需要并结合整个管路系 统的工况点（管路流量特性）选择。
• 气开式与气关式的选择
– 依据气源断开的安全性结合执行机构形式选择。
• 阀门口径的选择
– 依据实际流量调节范围选择。
化工仪表及自动化第六章执行器
三、气动执行机构的安装与维修保养
• 位置选择应注意方便安装维修； • 环境温度：+60ºC~-40ºC • 尽量直立安装在水平管道上，其它安装方式
电动执行器的结构原理
操作器
手轮
输入信号 伺服 放大器
伺服 电动机
离
输出轴
合 减速机
器
位置 发送器
化工仪表及自动化第六章执行器
电动执行器的选择
• 电动执行器与气动执行器的差异主要执 行机构，其控制机构基本相同。
• 电动执行器的选择：
– 根据控制机构选择执行机构； – 根据扭矩选择角行程执行器； – 根据轴位移选择直线行程执行器； – 根据阀门型号选择多转式执行器。
底进侧出，与单座阀相似。
• 三通阀：适用于配比控制与旁路控制。
• 隔膜控制阀：强酸、强碱、强腐蚀性介质 • 蝶阀：低压差、大流量气体和含悬浮颗粒介质的调节。 • 球阀： • 偏心旋转阀： • 套筒阀、笼式阀、凸轮挠曲阀等。
应加设支撑架； • 控制阀前后一般应安装手动截止阀，以便维
修； • 安装前应进行清洗； • 定期维护检修。注意观察密封与磨损情况。
化工仪表及自动化第六章执行器
四、电—气转换
• 在电控系统中，使用气动执行机构必须 进行电—气转换。
– 将控制器输出的直流电信号转换为气压信 号；
– 将执行器的位置信号（气压）转换为电信 号，反馈给控制器，以便控制器能准确的 进行控制。
一、气动执行机构
• 输入信号
– 空气压力：0.02~0.1MPa
• 输出：
– 按连杆最大位移——行程确定规格：
• 10，16，25，40，60，100mm
• 气动弹簧执行机构
– 在薄膜或活塞上增加弹簧，使其行程与气压成正 比——常用于连续变化量的调节。
– 无薄膜气动执行机构，常用于开关方式调节。
化工仪表及自动化第六章执行器
即：Q小时相对变化值大，Q大时相对变化值小。
结论：小开度时调节作用太强，会产生振荡；大开度时 调节作用弱，不及时。
化工仪表及自动化第六章执行器
b)对数特性：
指单位相对行程变化引起的相对流量变化与此点的相 对流量成正比。即：调节阀的放大系数K随相对流 量的增大而增大。
c)抛物线特性：
Q/Qmax=R （l/L-1）
化工仪表及自动化第六章执行器
§6.3 电—液执行器
• 以直流电信号为控制信号，以液压为动 力的执行器。
• 主要用途：与大功率、大位移控制机构 配套，用于大型设备的控制。 如：大型高压阀门的控制。
• 通常，防爆性能较差，不能用于易燃、 易爆及高温场所。
化工仪表及自动化第六章执行器
电—液执行器的结构原理
化工仪表及自动化第六章执行器
3. 控制阀的理论流量特性
• 理论流量特性：被控介质流过阀门的相对流量与阀门相 对开度（相对位移）间的关系。
理想流量特性（条件：P1-P2 为常数）
Q/Qmax= f（l / L）
• a)直线型流量特性： Q/Qmax=K （l/L）+C
调节阀的相对流量与相对开度成直线。 带入边界条件，得：
流体的流量。
• 因此，除非是简单的两端恒压（如水池放水
阀），阀门的实际流量特性通常是十分复杂 的。
化工仪表及自动化第六章执行器
例 水泵出口阀门的调节特性
H s=0.2 s=0.5 s=0.9 s=1
0
Q
化工仪表及自动化第六章执行器
5. 控制阀的选择
• 结构与特性选择
– 结构选择：依据工艺条件（温度、压力等）和介 质的物理、化学性质（腐蚀性、黏度等）进行选 择。
二、控制机构
• 1. 作用与分类
• 作用：直接作用于对象，并使对象的运 动（如流量）发生变化。
• 由于被控对象千差万别，控制机构的形 式也各不相同，如调节阀、调压变压器、 变速器、振动给料机等等。
• 化工系统中最常用的控制机构为各种形 式的控制阀。
化工仪表及自动化第六章执行器
2. 各种形式的控制阀
输
反
入பைடு நூலகம்
馈
信
信
号
号
电控系统
液压系统
位置 发送器
输出轴
化工仪表及自动化第六章执行器
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/12
化工仪表及自动化第六章执行器
化工仪表及自动化第六章执行器
§6.2 电动执行器
• 以电动机为核心动力源，将控制器输出 的直流电信号直接转换成相应的角位移 或直线行程的机构。
• 电动执行机构的分类：
– 角行程电动执行机构：使输出轴产生0~90º 角位移；
– 直线行程电动执行机构： – 多转式电动执行机构
化工仪表及自动化第六章执行器
化工仪表及自动化第六 章执行器
2020/11/12
化工仪表及自动化第六章执行器
• 执行器的作用：将控制器的输出转化为 对被操作对象的实际操作（动作）。
• 根据动作能源的不同，执行器可以分为 以下三类：
–气动执行器：以气压为动力，推动机构动
作。
–电动执行器：以电动机作为动力源，推动
机构动作。
–液动执行器：以液压站提供的流体（液压
介于直线型与等百分比曲线之间。
d)快开特性：
在小开度时流量变化很大； l / L》1/4Dg时，流量迅速增大；
适用于快速开、闭的切断阀。
化工仪表及自动化第六章执行器
4. 控制阀的实际流量特性
• 控制阀在调节过程中，同时将引起管道工况
点的变化，进而使阀门两端压差发生变化。
• 阀门两端压差的变化又反过来影响通过阀门
油）高压为动力源，推动机构动作。
化工仪表及自动化第六章执行器
§6.1 气动执行器
• 执行机构
– 执行器的推动装置。
• 薄膜执行机构：气压推动薄膜并带动连杆运动。 • 活塞执行机构：气压推动活塞并带动连杆运动。
• 控制机构
– 直接作用于对象，并使对象的运动发生改变 的装置。
气 气
化工仪表及自动化第六章执行器
– 流量特性选择：依据工艺需要并结合整个管路系 统的工况点（管路流量特性）选择。
• 气开式与气关式的选择
– 依据气源断开的安全性结合执行机构形式选择。
• 阀门口径的选择
– 依据实际流量调节范围选择。
化工仪表及自动化第六章执行器
三、气动执行机构的安装与维修保养
• 位置选择应注意方便安装维修； • 环境温度：+60ºC~-40ºC • 尽量直立安装在水平管道上，其它安装方式
电动执行器的结构原理
操作器
手轮
输入信号 伺服 放大器
伺服 电动机
离
输出轴
合 减速机
器
位置 发送器
化工仪表及自动化第六章执行器
电动执行器的选择
• 电动执行器与气动执行器的差异主要执 行机构，其控制机构基本相同。
• 电动执行器的选择：
– 根据控制机构选择执行机构； – 根据扭矩选择角行程执行器； – 根据轴位移选择直线行程执行器； – 根据阀门型号选择多转式执行器。