化工仪表第5章执行器课件.ppt
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- 化工 仪表 执行 课件
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1、化工仪表及自动化化工仪表及自动化第五章第五章 执行器执行器 储运1202 谷文力概述概述接受控制器的输出信号接受控制器的输出信号,直接控制能量或物料等调直接控制能量或物料等调节介质的输送量节介质的输送量,达到控制温度、压力、流量、液达到控制温度、压力、流量、液位等工艺参数的目的。位等工艺参数的目的。p 气动执行器气动执行器p 电动执行器电动执行器p 液动执行器液动执行器p 执行机构执行机构p 调节调节(控制控制)机构机构在过程控制领域应用很少在过程控制领域应用很少阀门定位器:利用反阀门定位器:利用反馈原理来改善执行器馈原理来改善执行器的性能,使执行器能的性能,使执行器能按控制器的控制信号,按控
2、制器的控制信号,实现准确的定位。实现准确的定位。手轮机构手轮机构阀位指示标牌阀位指示标牌阀杆阀杆推杆推杆阀门阀门气动薄膜室气动薄膜室5.1.1 气动执行器的结构与分类气动执行器的结构与分类气动执行器气动执行器由由执行机构执行机构和和控制机构(控制机构(阀门)两部分组成。阀门)两部分组成。q执行机构是执行机构是推动装置推动装置,它,它是将信号压力的大小转换为相应是将信号压力的大小转换为相应的推力,进而改变阀杆位移的装的推力,进而改变阀杆位移的装置。置。q控制机构是控制机构是阀门阀门,它将阀,它将阀杆的位移转换为流通面积的大小。杆的位移转换为流通面积的大小。结构简单、价格便宜、维修方便,应用广泛。
3、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、高压降控制阀或推力较大,用于大口径、高压降控制阀或蝶阀的推动装置。蝶阀的推动装置。行程长、转矩大,适于输出转角行程长、转矩大,适于输出转角(090)和力矩。和力矩。执行机构按调节器输出的控制信执行机构按调节器输出的控制信号,驱动调节机构动作。气动执号,驱动调节机构动作。气动执行机构的行机构的输出方式输出方式有有角行程输出角行程输出和和直行程直行程输出输出两种。两种。直行程输出直行程输出的气动执行机构有两类。的气动执行机构有两类。薄膜式执行机构薄膜式执行机构气动活塞式执行机构气动活塞式执行机构正作用执行机构正作用执行机构反作用执行机构
4、反作用执行机构P执行机构的作用方式:执行机构的作用方式:正作用形式正作用形式-信号压力增大信号压力增大,推杆向下。推杆向下。反作用形式反作用形式-信号压力增大信号压力增大,推杆向上。推杆向上。2控制(调节)机构控制(调节)机构 调节机构就是阀门调节机构就是阀门,是一个局部阻力可以改变,是一个局部阻力可以改变的的节流元件节流元件。根据不同的使用要求,阀门的结构型。根据不同的使用要求,阀门的结构型式很多。式很多。阀体内只有一个阀芯与阀座。阀体内只有一个阀芯与阀座。结构简单、价格便宜、全关时泄漏量少。结构简单、价格便宜、全关时泄漏量少。直通单座阀在压差大的时候,流体对阀芯上下作用的推在压差大的时候,
5、流体对阀芯上下作用的推力不平衡,这种不平衡力会影响阀芯的移动。力不平衡,这种不平衡力会影响阀芯的移动。适用于小口径、低压差的场合适用于小口径、低压差的场合。阀体内有阀体内有两个阀芯和阀座。两个阀芯和阀座。流体流过的时候,不平衡力小。流体流过的时候,不平衡力小。由于加工的限制,上下两个阀由于加工的限制,上下两个阀芯阀座不易保证同时密闭,因芯阀座不易保证同时密闭,因此泄漏量较大。此泄漏量较大。可分为可分为正作用式正作用式与与反作用式反作用式两种形式。两种形式。图图6-3 直通双座阀直通双座阀结构简单、重量轻、价格便宜、流阻极小。适结构简单、重量轻、价格便宜、流阻极小。适用于用于的场合,也可以的场合
6、,也可以用于含少量纤维或悬浮颗粒状介质的控制。用于含少量纤维或悬浮颗粒状介质的控制。泄漏量大。泄漏量大。图图6-7 6-7 蝶阀蝶阀 球阀的球阀的阀芯与阀体都呈球形体阀芯与阀体都呈球形体,转动阀芯使之与阀,转动阀芯使之与阀体处于不同的相对位置时,就具有不同的流通面积,以体处于不同的相对位置时,就具有不同的流通面积,以达到流量控制的目的。达到流量控制的目的。流量变化较快,可起控制和切断的作用,常用于流量变化较快,可起控制和切断的作用,常用于双双位式控制。位式控制。图图6-86-8球阀球阀图图6-9球阀阀芯的形状球阀阀芯的形状 阀芯呈扇形球面状,与挠曲臂及轴套一起铸成,阀芯呈扇形球面状,与挠曲臂及
7、轴套一起铸成,固定在转动轴上。固定在转动轴上。阀芯球面与阀座密封圈紧密接触,密封性好。阀芯球面与阀座密封圈紧密接触,密封性好。重量轻、体积小、安装方便,适用于高黏度或重量轻、体积小、安装方便,适用于高黏度或带有悬浮物的介质流量控制。带有悬浮物的介质流量控制。图图6-10凸轮挠曲阀凸轮挠曲阀阀芯阀芯挠曲臂挠曲臂 可调比大、振动小、不平衡力小、结构简单、套可调比大、振动小、不平衡力小、结构简单、套筒互换性好,筒互换性好,更换不同的可得到不同的流量特性,更换不同的可得到不同的流量特性,阀阀内部件所受的汽蚀小、噪声小,是一种性能优良的阀,内部件所受的汽蚀小、噪声小,是一种性能优良的阀,特别适用于要求特
8、别适用于要求低噪声低噪声及及压差较大压差较大的场合。的场合。不适用高温、高黏度及含有固体颗粒的流体。不适用高温、高黏度及含有固体颗粒的流体。图图6-116-11笼式阀笼式阀套筒套筒5.1.2 调节阀的流量特性调节阀的流量特性调节阀的调节阀的阀芯位移阀芯位移与与流量流量之间的关系,对控制之间的关系,对控制系统的调节品质有很大影响。系统的调节品质有很大影响。流量特性的定义:流量特性的定义:被控介质流过阀门的被控介质流过阀门的相对流量相对流量与与阀门的相对开阀门的相对开度度(相对位移)间的关系称为(相对位移)间的关系称为调节阀的流量特性调节阀的流量特性。)(=maxLlfQQ 相对流量相对流量Q/Q
9、max 是控制阀某一开度流量是控制阀某一开度流量Q与全开与全开时流量时流量Qmax之比;之比;相对开度相对开度l/L 是控制阀某一开度行是控制阀某一开度行程程l与全开行程与全开行程L之比。之比。调节阀的流量特性调节阀的流量特性不仅与不仅与阀门阀门的结构的结构和和开度开度有关,还与有关,还与阀前后的阀前后的压差压差有关,必须分开讨论。有关,必须分开讨论。LQ固有流量特性:固有流量特性:对应阀前后对应阀前后压差固定压差固定。工作流量特性:工作流量特性:对应实际工作情况(实对应实际工作情况(实际工作时的流量特性)。际工作时的流量特性)。1、固有(固有(理想)理想)流量特性流量特性在将在将时得到的流量
10、特性时得到的流量特性称为称为固有固有流量特性。流量特性。它取决于阀芯的形状。它取决于阀芯的形状。1 2 34图图6-12不同流量特性的阀芯形状不同流量特性的阀芯形状1快开;快开;2直线;直线;3抛物线;抛物线;4等百分比等百分比(1)快开特性快开特性(2)直线特性直线特性(3)抛物线特性抛物线特性(4)等百分比特性等百分比特性气动调节阀采用气动执行机构气动调节阀采用气动执行机构优点:优点:结构简单、动作可靠稳定、输出力大、安装维修方结构简单、动作可靠稳定、输出力大、安装维修方便、价格便宜和防火防爆。便、价格便宜和防火防爆。缺点:缺点:响应时间大,信号不适于远传响应时间大,信号不适于远传 采用电
11、采用电/气转换器或电气转换器或电/气阀门定位器,使传送信号气阀门定位器,使传送信号为电信号,现场操作为气动信号。为电信号,现场操作为气动信号。电信号电信号气信号气信号电动调节阀采用电动执行机构电动调节阀采用电动执行机构优点:优点:动作较快、能源获取方便,特别适于远动作较快、能源获取方便,特别适于远距离的信号传送,距离的信号传送,缺点:缺点:输出力较小、价格贵,且一般只适用于输出力较小、价格贵,且一般只适用于防爆要求不高的场合。防爆要求不高的场合。概述概述气气-电转换器电转换器电电-气转换器气转换器电电-气阀门定位器气阀门定位器气动执行器气动执行器电动执行器电动执行器气动控制仪表气动控制仪表电动
12、控制仪表电动控制仪表 转换单元的使用简图转换单元的使用简图第一节第一节 气动执行器气动执行器一、气动执行器的组成与分类一、气动执行器的组成与分类1.1.组成组成图图5-1 气动薄膜控制阀外形图气动薄膜控制阀外形图气动薄膜调节阀内部结构气动薄膜调节阀内部结构1薄膜薄膜 2平衡弹簧平衡弹簧 3阀杆阀杆 4阀芯阀芯 5阀体阀体 6阀座阀座PO123456n 执行机构:执行机构:根据根据控制信号控制信号产生产生推力推力(薄膜、活塞、马达薄膜、活塞、马达)。执行器的推动装置,根据控制信号的大小,产生相应的执行器的推动装置,根据控制信号的大小,产生相应的推力,推动控制机构动作。有正作用和反作用执行机构推力
13、,推动控制机构动作。有正作用和反作用执行机构之分。之分。n 正作用:正作用:来自控制器信号压力增大时,阀杆向下动作。来自控制器信号压力增大时,阀杆向下动作。n 反作用:反作用:来自控制器信号压力增大是,阀杆向上动作。来自控制器信号压力增大是,阀杆向上动作。n 控制机构:控制机构:根据推力产生位移或转角,改变开度。根据推力产生位移或转角,改变开度。是执行器的控制部分,直接与被控介质接触,控制是执行器的控制部分,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。的流量的装置。n 正装阀芯:正装阀芯:推杆下移时阀门关小。推杆
14、下移时阀门关小。n 反装阀芯:反装阀芯:推杆下移时阀门开大。推杆下移时阀门开大。第一节第一节 气动执行器气动执行器结构简单、价格便宜、维修方便,应用广泛。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、高压降控制阀或推力较大,用于大口径、高压降控制阀或蝶阀的推动装置。蝶阀的推动装置。行程长、转矩大,适于输出转角行程长、转矩大,适于输出转角(6090)和力矩。和力矩。根据有无弹簧可分为有弹簧的及无弹簧的执行机构。根据有无弹簧可分为有弹簧的及无弹簧的执行机构。结结构构图图 正作用式气动薄膜执行机构正作用式气动薄膜执行机构 1上膜盖;2波纹膜片;3下膜盖;4支架;5推杆;6弹簧;7弹簧
15、座;8调节件;9连接阀杆螺母;10行程标尺第一节第一节 气动执行器气动执行器图图 反作用式气动薄膜执行机构反作用式气动薄膜执行机构 1上膜盖;2波纹膜片;3下膜盖;4密封膜片;5密封环;6填块;7支架;8推杆;9弹簧;10弹簧座;11衬套;12调节件;13行程标尺第一节第一节 气动执行器气动执行器根据不同的使用要求,控制阀的结构形式主要有以下几种。根据不同的使用要求,控制阀的结构形式主要有以下几种。阀体内只有一个阀芯与阀座。阀体内只有一个阀芯与阀座。结构简单、价格便宜、全关时泄漏量少。结构简单、价格便宜、全关时泄漏量少。直通单座阀在压差大的时候,流体对阀芯上下作用的推在压差大的时候,流体对阀芯
16、上下作用的推力不平衡,这种不平衡力会影响阀芯的移动。力不平衡,这种不平衡力会影响阀芯的移动。适用于小口径、低压差的场合。适用于小口径、低压差的场合。第一节第一节 气动执行器气动执行器 阀体内有两个阀芯和两个阀座。阀体内有两个阀芯和两个阀座。流体流过的时候,不平衡力小。流体流过的时候,不平衡力小。密闭不同时时,容易泄漏。密闭不同时时,容易泄漏。第一节第一节 气动执行器气动执行器 角形阀的两个接管呈直角形。角形阀的两个接管呈直角形。流向一般是底进侧出。流向一般是底进侧出。流路简单、阻力较小。流路简单、阻力较小。适于现场管道要求直角连接,介适于现场管道要求直角连接,介质为高黏度、高压差和含有少量悬浮
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