1、第十章 执行器,本章内容,10.1 执行器的组成与分类10.2 控制阀的流量特性,10.1 执行器的组成与分类,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。组成：执行机构和调节机构 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。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： 气动执行器的执行机构和调节机构是统一的整体，其执行机构有薄膜式和活塞式两类。活塞式行程长，适用于要求有较大推力的场合，而薄膜式行程较小，只能直接带动阀杆。化工厂一般均采用薄膜式。（习惯称为“气动薄膜控制阀”)是用压缩空气为能源，结
2、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。,图10-1气动薄膜控制阀内部结构图,图10-2 外部结构图,10.1.1 执行机构,气动执行器的执行机构和调节机构是统一的整体。 （1）气动执行机构 气动执行机构主要分为薄膜式（动画）和活塞式（动画）。,图10-3 薄膜式,图10-4 活塞式,薄膜式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。) 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，
3、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、大口径控制蝶阀的推动装置。可用于压缩机气量控制。,（2） 电动执行机构 在防爆要求不高且无合适气源的情况下可以使用电动执行器。电动执行机构是由电动机带动减速装置，在电信号的作用下产生直线运动和角度旋转运动。 电动执行机构一般可以分为直行程、角行程、多转式三种。直行程电动执行机构的输出轴输出各种大小不同的直线位移，通常用来推动单座、双座、三通、,套筒等形式的控制阀。角行程电动执行机构的输出轴输出角位移，转动角度范围小于360o, 通常用来推动蝶阀、球阀、偏心旋转阀等转角式控制阀。多转式电动执行机构的输出轴输出各种大小不等的有效圈数，通
4、常用于推动闸阀或由执行电动机带动旋转式的调节机构，如各种泵等。,10.1.2 控制阀（调节机构）结构,调节阀是一个局部阻力可以改变的节流元件。由于阀芯在阀体内移动，改变了阀芯与阀座之间的流通面积，即改变了阀的阻力系数，被调介质的流量也就相应地改变，从而达到调节工艺参数的目的。,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。,图10-5 控制阀正、反作用,动画三 正作用 负作用,执行器如气动薄膜控制阀的执行机构和调节机构组合起来可以实现气开和气关式两种调节。,图10-6 正反作用组合,气动控制阀的气开、气关特性 气关阀：供气量越大，阀门开度越小，而在失气时
5、则全开。 气开阀：供气量越大，阀门开度越大，而在失气时则全关；,图10-7 气开阀、气关阀,10.1.3 控制阀（调节机构）的类型,调节阀的品种很多，但根据阀芯的动作形式，调节阀可分为直行程式和角行程式两大类。阀杆带动阀芯沿直线运动的调节阀属于直行程类，阀芯按转角运动的调节阀属于角行程类。 调节机构主要由阀体、阀座、阀芯和阀杆或转轴等部件组成。阀芯与阀杆或转轴之间采用螺纹或其它方式连接，阀芯由阀杆或转轴带动，阀,杆或转轴与执行机构相连接。当执行机构带动阀杆移动或带动转轴转动时，阀芯与阀座之间的流通面积发生改变，即阀的开度发生改变，从而使流体的流量也发生相应的变化，达到调节的目的。下面对常用阀的
6、特点及应用作一介绍。,10.1.3.1 直行程式的控制阀,（1）直通单座阀 所谓单座是指阀体内只有一个阀芯和一个阀座。如图（b）、（c）所示。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。（动画）,图10-8 常用调节阀结构示意图,（2）直通双座阀 直通双座调节阀图(a)的阀体内有两个阀芯和阀座。它与同口径的单座阀相比，流通能力约大20%25%。因为流体对上、下两阀芯上的作用力可以相互抵消，但上、下两阀芯不易同时关闭，因此双座阀具有允许压差大、泄漏量较大的特点。 故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
7、合。（动画）,（3）角形阀 角形调节阀的阀体为直角形，其流路简单，服力小，适用于高压差、高粘度、含悬浮物和颗粒状物料流量的控制。 一般使用于底进侧出、此种调节阀稳定性较好。在高压场合下，为了延长阀芯使用寿命，可采用侧进底出，但在小开度时容易发生振荡。（动画）（4）三通阀 三通阀的阀体有三个接管口，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控制、配比控制和旁路控制。在使用中应注意流体温差不宜过大，通常小于150，否则会使三通阀产生较大应力面引起变形，造成连接处泄漏或损坏。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
8、一入口流进，分为两个出口流出。（动画） （5）套筒阀 套筒阀又叫笼式阀，是一种结构比较特殊的,新型调节阀，它的阀体与一般的直通单座阀相似，阀内有一个圆柱形套简。根据流通能力的大小、套筒的窗口可分为为四个、两个或一个。利用套筒导向，阀芯可在套简中上、下移动。由于这种移动改变了节流孔的面积，从而实现流量调节。 此阀具有不平衡力小、稳定性好、噪声低、互换性、通用性强，拆装、维修方便等优点，因而得到广泛应用。但不适用于高温、高粘度、含颗粒和结晶的介质控制。,10.1.3.2 角行程式的控制阀,（1）蝶阀 蝶阀的挡板以转轴的旋转来控制流体的流量。它由阀体、挡板、挡板轴和轴封等部件组成。其结构简单、体积小
9、、重量轻、成本低、流通能力大，特别适用于低压差、大口径、大流量气体和带有悬浮物流体的场合，但泄漏量较大。其流量特性在转角达到70。前和等百分比特性相似，70以后工作不稳定，特性也不好，所以,蝶阀通常在070转角范围内使用。广泛应用于压缩机控制系统中。（动画）（2）凸轮挠曲阀 凸轮挠曲阀又称偏心旋转阀，也是一种新型结构的调节阀。其球面阀芯的中心线与转轴中心偏离，转轴带动阀芯偏心旋转，使阀芯向前下方进入阀座。 偏心旋转阀具有体积小，重量轻，使用可靠，维修方便，通用性强，流体阻力小等优点，适用,于粘度较大的场合，在石灰、泥浆等流体中，具有较好的使用性能。（动画）,返回,10.2 控制阀的流量特性,定义：流量特性是指流过阀门的调节介质的相对流量与阀杆的相对行程（阀门的相对开度）之间的关系。 数学表达式 :,表示控制阀某一开度的流量与全开时流量之比，称为相对流量。,表示控制阀某一开度下阀杆行程与全开时阀杆全行程之比，称为相对开度。,类型：理想特性、工作特性,返回,
