《过程控制技术》课件——第4章 执行器及安全栅.pptxVIP

执行器

执行器是过程控制系统重要组成部分，它将控制器的控制(指令)信号转换成执行动作，通过对进、出过程设备/系统的能量、物料流量控制操作，将被控参数维持在要求的设定值(范围内)、或按工艺要求变化。

过程控制系统的执行器主要有自动调节阀、电压调节器、电流调节器、控制电机等。其中自动调节阀是过程控制应用最多、最常见的执行器。过程控制中的被控参数、工作介质与操作方式多种多样，因此，自动调节阀种类较多。;自动调节阀按照工作所用能源形式可分为：

电动调节阀：电源配备方便，信号传输快、损失小，可远距离传输；不易实现本安防爆。

气动调节阀：结构简单，可靠，维护方便，（本质）防火防爆；传输滞后大、气源配备不方便。

液动调节阀：用液压传递动力，推力最大，但安装、维护麻烦；只在大压力、大口径场合使用。;1.执行机构按控制器输出的控制信号，驱动调节机构动作。气动执行机构的输出方式主要有角行程和直行程两种输出形式。;（1）直通单座阀;正装阀;（2）直通双座阀

阀体内有两个阀芯和阀座。

流体流过调节阀时，作用在上、下两个阀芯上的附加不平衡推力大小相近、方向相反，可以互相抵消，所以作用在阀杆上的不平衡（合）力很小，适用于大口径、大压差场合使用。

由于加工精度的限制，很难保证阀门关闭时，上下两个阀芯与阀座同时密闭，因此阀门关闭时双座阀的泄漏量较大。

;（3）角形控制阀

两个接管呈直角形，一般为底进侧出，阀内流体流路简单、对流体的阻力较小。;（4）三通调节阀

有三个出/入口与工艺管道连接。流通方式有分流型（一种流入介质分成两路输出）和合流型（二种流入介质混合成一路流出）两种。

适用于(入流恒流)旁路控制与(合流)配比控制。;（5）隔膜控制阀

采用耐腐蚀材料作隔膜，将阀芯与流体介质隔开。;（6）蝶阀

又名翻板阀。结构简单、流阻极小，但关闭时泄漏量大。;（7）球阀

阀芯（球体）与阀体（球形腔体）都呈球形，阀芯内开孔。转动阀芯使之与阀体处于不同的相对位置时，流通孔道口的流通面积不同。;（8）笼式(套筒)阀

阀内有一个圆柱形（笼状）套筒。套筒壁上有一个或几个不同形状的孔（窗口），利用套筒导向，阀芯在套筒内上下移动，改变阀的节流面积。;（9）凸轮挠曲阀

又名偏心旋转阀。其阀芯呈球面状，与挠曲臂及轴套一起铸成，固定在转动轴上（此阀属快开型、球阀属快关型）。;调节阀的流量特性

调节阀阀芯位移与流量之间的关系，对控制系统的控制品质有很大影响。

流量特性的定义：

被控介质流过阀门的相对流量Q/Qmax与阀门的相对开度（相对位移）l/L之间的关系称为调节阀的流量特性。;相对流量Q/Qmax是控制阀实际流量Q与全开时流量Qmax之比；相对开度l/L是调节阀实际行程l与全开行程L之比。;为了工程上分析方便，先在阀前后压差固定情况下，确定调节阀的固有流量特性；然后再延伸到阀前后压差变化的实际工况，确定调节阀工作流量特性。

1.调节阀固有（理想）流量特性

在将控制阀前后压差固定时得到的流量特性称为固有流量特性，它取决于阀芯的形状。;（1）直线流量特性

调节阀的相对流量Q/Qmax与相对开度l/L成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是常数。用数学式表示为：;可调比R为调节阀所能控制的最大流量与最小流量的比值。;控制力：阀门开度改变时，相对流量的改变比值（%）。;（2）等百分比（对数）流量特性

单位相对行程变化l/L所引起的相对流量变化Q/Qmax与此点的相对流量成正比关系：;等百分比阀在各流量点的放大系数不同，但对流量的控制力却是相同的。;（4）其它流量特性;2、调节阀工作流量特性

调节阀装在具有阻力的实际管道中，管道对流体的阻力随流量大小变化，阀前后（剩余）压（力）差也会发生变化，使调节阀固有流量特性发生畸变。

（1）与管道串联时调节阀工作流量特性

如图，管道系统总压力ΔP等于管路系统的压降ΔPG与调节阀的压降ΔPT之和。;从串联管道中调节阀两端压差ΔPT的变化曲线可看出，调节阀全关时，阀前后（剩余）压（力）差最大，基本等于系统总压力ΔP；调节阀全开时阀前后（剩余）压（力）差降至最小。

为了表示调节阀两端压差ΔPT的变化范围，以阀权度S表示调节阀全开时，阀前后最小压差ΔPTmin与总压力ΔP之比。;理想流量特性的畸变;结论

串联管道使调节阀的流量特性发生畸变；

串联管道使调节阀的流量可调范围降低，最大流量减小；

串联管道会使调节阀的放大系数减小，调节能力降低，S值低于0.1时，调节能力基本丧失。;（2）与管道并联时调节阀的工作流量特性

实际工程系统中，调节阀除了与管道串联工作之外，还可能与管道或其他阀门（调节阀、闸阀等）并联安装。当并联管道上的阀门打开