1、第三章 控制器與執(zhí)行機構l3.1控制規(guī)律控制規(guī)律比例控制（P）積分比例控制（PI）微分比例控制（PD）比例積分微分控制規(guī)律（PID）l3.2控制器控制器模擬式控制器數(shù)字控制器 l 3.3執(zhí)行器執(zhí)行器 執(zhí)行機構調節(jié)機構的性能指標選用3.1 控制規(guī)律控制規(guī)律l什么是控制器的控制規(guī)律? 控制器的輸出信號與輸入信號之間的關系。l控制規(guī)律有哪些? 有很多：PID、非線性、自適應、智能等l控制器的基本控制規(guī)律？ 位式控制（其中以雙位控制比較常用）、比例控制（P）、積分控制（I）、微分控制（D）及它們的組合形式：比例積分控制（PI）、比例微分控制（PD）和比例積分微分控制（PID）l控制規(guī)律的實現(xiàn)? 控制器

2、 執(zhí)行器被控對象測量元件與變送器測量值給定值偏差輸出變量被控變量控制器操縱干擾作用SVPVDVMVqyD3.1 控制規(guī)律控制規(guī)律 比例積分微分控制(PID)是最早發(fā)展起來的控制策略之一，由于其算法簡單、可靠性高及對大多數(shù)控制系統(tǒng)的適應性，所以被廣泛應用于工業(yè)過程控制，尤其適用于可建立數(shù)學模型的確定性控制系統(tǒng)。3.1 控制規(guī)律控制規(guī)律 雙位控制 理想的雙位控制器其輸出Dv與輸入偏差額Mv之間的關系為：00,)0(0,minmaxDvDvMvDvDvMvMv或或3.1 控制規(guī)律控制規(guī)律實際的雙位控制特性3.1 控制規(guī)律控制規(guī)律一、比例控制規(guī)律一、比例控制規(guī)律 比例控制器的其輸出與輸入成比例關系，即

3、 Mv=KpDv 式中 Kp-比例放大倍數(shù)，或稱比例增益。3.1 控制規(guī)律控制規(guī)律是指控制器輸入的變化相對值與相應的輸出變化相對值之比的百分數(shù)。%100/變化范圍變化范圍 MvMvPvDvpB%1001%100變化范圍變化范圍變化范圍變化范圍PvMvPvMvMvDvKpPB 比例度與放大倍數(shù)KP成反比。 控制器的比例度越小，它的放大倍數(shù)KP就越大，它將偏差（控制器輸入）放大的能力越強，反之亦然。3.1 控制規(guī)律控制規(guī)律 舉例： 比例作用控制，溫度刻度范圍為400800，控制器輸出工作范圍是420mA。當指示指針從600移到700，此時控制器相應的輸出從12(10)變?yōu)?6(18)，其比例度的值

4、為 ?%100%1004201216/400800600700PB3.1 控制規(guī)律控制規(guī)律：反應快，控制及時：不能消除余差（？） 若對象的滯后較小、時間常數(shù)較大以及放大倍數(shù)較小時，控制器的比例度可以選得小些，以提高系統(tǒng)的靈敏度，使反應快些，從而過渡過程曲線的形狀較好。反之，比例度就要選大些以保證穩(wěn)定。 結論：結論：3.1 控制規(guī)律控制規(guī)律 對于比例作用的控制器來說，只要有偏差輸入，其輸出立即按比 例變化，因此比例控制作用及時迅速；但只具有比例控制規(guī)律的控制系統(tǒng)，當被控變量受擾動影響而偏離給定值后，控制器的輸出必定要 發(fā)生變化而在系統(tǒng)達到新的穩(wěn)態(tài)以后，為了克服擾動的影響，控制器的輸出不是原來的數(shù)

5、值。由于控制器的輸出與偏差成比例關系，被 控變量也就不可能回到原來的數(shù)值上，即存在殘余偏差余差。 余差是比例控制器應用方面的一個缺點，在控制器的輸出變化量 相同的情況下，Kp越大，即比例度越小，余差也越小。但是，若Kp 過分大，系統(tǒng)容易振蕩，甚至發(fā)散。此外，余差的大小還與擾動的 幅值有關，若為階躍擾動，其幅值越大，在相同Kp下，余差也越大。 由于負荷的變化是系統(tǒng)的一種擾動，一次比例控制器一般實用于負荷 不大、允許有余差的系統(tǒng)。3.1 控制規(guī)律控制規(guī)律二、積分和比例積分控制規(guī)律 當對控制質量有更高要求時，就需要在比例控制的基礎上，再加上能消除余差的積分控制作用。 積分作用：積分作用：輸出與偏差對

6、時間的積分成比例輸出與偏差對時間的積分成比例關系，即關系，即 dtDTMVIV1式中式中Ti 積分時間。積分時間。3.1 控制規(guī)律控制規(guī)律0Dv0MvMv0t1ttt方波信號下積分作用的響應方波信號下積分作用的響應3.1 控制規(guī)律控制規(guī)律比例積分控制規(guī)律：比例積分控制規(guī)律：)1(dtDTDKMVIVpVDv0Mv0ttCKPTi比例積分控制器階躍響應曲線比例積分控制器階躍響應曲線 C比例積分控制器對于多數(shù)系統(tǒng)都可采用，具有消除余差和動作快的特點。兩個參數(shù)均可調整。3.1 控制規(guī)律控制規(guī)律三、微分和比例微分控制規(guī)律三、微分和比例微分控制規(guī)律比例作用根據(jù)偏差的大小進行自動控制，積分作用可以比例作用

7、根據(jù)偏差的大小進行自動控制，積分作用可以消除被控變消除被控變 量的余差。量的余差。 對于一般控制系統(tǒng)來說，對于一般控制系統(tǒng)來說， 使用使用比例積分作用已經能滿足生比例積分作用已經能滿足生 產過程自動控制的要求了。產過程自動控制的要求了。 但是對一些要求比較高自動控制系統(tǒng)，常希望根據(jù)但是對一些要求比較高自動控制系統(tǒng)，常希望根據(jù)被控被控變量變化的趨勢，變量變化的趨勢， 而采取控制措施，而采取控制措施， 防止被控變量產生防止被控變量產生 過大的偏差。為此可使用具有微分作用控制規(guī)律的控制過大的偏差。為此可使用具有微分作用控制規(guī)律的控制器。器。3.1 控制規(guī)律控制規(guī)律l微分控制規(guī)律微分控制規(guī)律 所謂被控

8、變量的變化趨勢，就是偏差變化的速度?？厮^被控變量的變化趨勢，就是偏差變化的速度?？刂破魑⒎肿饔玫妮敵雠c偏差變化的速度成正比，可用下式制器微分作用的輸出與偏差變化的速度成正比，可用下式表示表示dtdDTMVDV式中式中 dtdDV為偏差變化的速度；為偏差變化的速度； DT 為微分時間。為微分時間。 l比例微分控制規(guī)律比例微分控制規(guī)律)(dtdDTDKMVDVPV3.1 控制規(guī)律控制規(guī)律0VMtt比例微分控制器的階躍響應曲線比例微分控制器的階躍響應曲線DvC0CKPDDKT /%2 .63%1003.1 控制規(guī)律控制規(guī)律3.1 控制規(guī)律控制規(guī)律四、比例積分微分控制規(guī)律四、比例積分微分控制規(guī)律)1

9、(dtdDTdtDTDKMVDVIVPV3.2 控制器控制器一、模擬控制器模擬控制器功能：功能：對偏差進行對偏差進行PID運算運算 偏差顯示偏差顯示 輸出顯示輸出顯示 提供內給定信號調整及內、外給定的選擇提供內給定信號調整及內、外給定的選擇 正、反作用的選擇正、反作用的選擇 手動操作與手動手動操作與手動/自動雙向切換自動雙向切換正作用與反作用 輸出信號隨輸入信號的增加而增加的環(huán)輸出信號隨輸入信號的增加而增加的環(huán)節(jié)稱為正作用環(huán)節(jié)節(jié)稱為正作用環(huán)節(jié) 輸出信號隨輸入信號的增加而減小的環(huán)輸出信號隨輸入信號的增加而減小的環(huán)節(jié)稱為反作用環(huán)節(jié)節(jié)稱為反作用環(huán)節(jié) 例如：對于調節(jié)器來說，測量值增大，例如：對于調節(jié)器

10、來說，測量值增大，輸出增大，稱為正作用調節(jié)器輸出增大，稱為正作用調節(jié)器能否構成負反饋系統(tǒng)和系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)能否構成負反饋系統(tǒng)和系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的特性有關的特性有關 進進料料口口執(zhí)執(zhí)行行器器變變送送器器液位調節(jié)器液體儲槽液位變送器+SP執(zhí)行器“反”“正”“正”“正”“反”“反”由于被控對象和執(zhí)行器的特性是由實際的由于被控對象和執(zhí)行器的特性是由實際的工藝現(xiàn)場條件決定的，所以應當通過控制工藝現(xiàn)場條件決定的，所以應當通過控制器的正、反作用特性來滿足系統(tǒng)負反饋的器的正、反作用特性來滿足系統(tǒng)負反饋的要求。要求。 3.2 控制器控制器3.2 控制器控制器某型調節(jié)器正面圖1自動-軟手動-硬手動切換開關；2雙針垂直指示

11、器；3內給定設定輪；4輸出指示器；5硬手動操作桿；6軟手動操作板鍵；7外給定指示燈；8閥位指示器；9輸出記錄指示；10位號牌；11輸入檢測插孔；12手動輸出插孔3.2 控制器控制器3.2 控制器控制器組成：主要由輸入電路、給定電路、PID運算電路、自動與手動（包括硬手動和軟手動兩種）切換電路、輸出電路及指示電路等組成。3.2 控制器控制器二、數(shù)字控制器二、數(shù)字控制器特點：特點：1、3.2 控制器控制器3.2 控制器控制器3.2 控制器控制器3.2 控制器控制器3.2 控制器控制器3.2 控制器控制器以微處理器（以微處理器（CPU）為核心構成的硬件電路）為核心構成的硬件電路由系統(tǒng)程序、用戶程序構

12、成的軟件由系統(tǒng)程序、用戶程序構成的軟件3.2 控制器控制器多為單片機，是數(shù)字式調節(jié)器的核心，用于實現(xiàn)儀表數(shù)據(jù)運算處理，各組成部分之間的管理。ROM：存放系統(tǒng)程序EPROM：存放用戶程序 RAM ：存放輸入數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)、運算的中間值、結果CTC的定時功能用來確定調節(jié)器的采樣周期等等 3.2 控制器控制器3.2 控制器控制器 將多個模擬量輸入信號分別轉換為將多個模擬量輸入信號分別轉換為CPU所接所接受的數(shù)字量。受的數(shù)字量。 多路模擬開關將多個模擬量輸入信號分別連多路模擬開關將多個模擬量輸入信號分別連接到采樣保持器。接到采樣保持器。 采樣保持器具有暫時存儲模擬輸入信號的采樣保持器具有暫時存儲模擬輸

13、入信號的作用。作用。 AD轉換器的作用是將模擬信號轉換為相轉換器的作用是將模擬信號轉換為相應的數(shù)字量。應的數(shù)字量。3.2 控制器控制器開關量指的是在控制系統(tǒng)中電接點的通開關量指的是在控制系統(tǒng)中電接點的通與斷，或者邏輯電平為與斷，或者邏輯電平為“1”與與“0”這類這類兩種狀態(tài)的信號。兩種狀態(tài)的信號。開關量輸入通道將多個開關輸入信號轉開關量輸入通道將多個開關輸入信號轉換成能被計算機識別的數(shù)字信號。換成能被計算機識別的數(shù)字信號。開關量輸入通道將多個開關輸入信號轉開關量輸入通道將多個開關輸入信號轉換成能被計算機識別的數(shù)字信號。換成能被計算機識別的數(shù)字信號。3.2 控制器控制器依次將多個運算處理后的數(shù)字

14、信號進行依次將多個運算處理后的數(shù)字信號進行數(shù)模轉換。數(shù)模轉換。D/A轉換器起數(shù)模轉換作用。轉換器起數(shù)模轉換作用。VI轉換器將轉換器將15V的模擬電壓信號轉換的模擬電壓信號轉換成成420mA的電流信號。的電流信號。3.2 控制器控制器開關量輸出通道通過鎖存器輸出開關量開關量輸出通道通過鎖存器輸出開關量（包括數(shù)字、脈沖量）信號，以便控制（包括數(shù)字、脈沖量）信號，以便控制 繼電器觸點和無觸點開關的接通與釋放，繼電器觸點和無觸點開關的接通與釋放，也可控制步進電機的運轉。采用光電耦也可控制步進電機的運轉。采用光電耦合器件作為輸出電路進行隔離傳輸合器件作為輸出電路進行隔離傳輸 3.2 控制器控制器將欲發(fā)送

15、的數(shù)據(jù)轉換成標準通信格式的數(shù)字信將欲發(fā)送的數(shù)據(jù)轉換成標準通信格式的數(shù)字信號，經發(fā)送電路送至通信線路（數(shù)據(jù)通道）上；號，經發(fā)送電路送至通信線路（數(shù)據(jù)通道）上；同時通過接收電路接收來自通信線路的數(shù)字信同時通過接收電路接收來自通信線路的數(shù)字信號，將其轉換成能被計算機接受的數(shù)據(jù)。號，將其轉換成能被計算機接受的數(shù)據(jù)。工業(yè)控制網絡及儀表的通信方式基本上都采用工業(yè)控制網絡及儀表的通信方式基本上都采用 ： 原因：實施方便、成本低、適于遠距離傳輸實施方便、成本低、適于遠距離傳輸 3.2 控制器控制器構成：系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序: 系統(tǒng)程序是調節(jié)器軟件的主體部分系統(tǒng)程序是調節(jié)器軟件的主體部分通常由監(jiān)控程序通常由監(jiān)控程序

16、 和功能模塊兩部分組成和功能模塊兩部分組成 。數(shù)字式調節(jié)器的軟件分為數(shù)字式調節(jié)器的軟件分為和和兩大部分兩大部分 用戶程序用戶程序: 用戶程序是用戶根據(jù)控制系統(tǒng)要求，在系統(tǒng)程序用戶程序是用戶根據(jù)控制系統(tǒng)要求，在系統(tǒng)程序中選擇所需要的功能模塊，并將它們按一定的規(guī)中選擇所需要的功能模塊，并將它們按一定的規(guī)則連接起來的結果。則連接起來的結果。作用：使調節(jié)器完成預定的控制與運算功能。作用：使調節(jié)器完成預定的控制與運算功能。一般來說，數(shù)字調節(jié)器需要完成以下一些任務：一般來說，數(shù)字調節(jié)器需要完成以下一些任務：監(jiān)控程序使調節(jié)器各硬件電路能正常工作監(jiān)控程序使調節(jié)器各硬件電路能正常工作并實現(xiàn)所規(guī)定的功能，同時完成

17、各組成部并實現(xiàn)所規(guī)定的功能，同時完成各組成部分之間的管理。分之間的管理。3.2 控制器控制器用戶可以選擇所需要的功能模塊以構成用戶程用戶可以選擇所需要的功能模塊以構成用戶程序，使調節(jié)器實現(xiàn)用戶所規(guī)定的功能。序，使調節(jié)器實現(xiàn)用戶所規(guī)定的功能。調節(jié)器提供的功能模塊主要有調節(jié)器提供的功能模塊主要有 ：3.2 控制器控制器用戶程序的編程通常采用面向過程用戶程序的編程通常采用面向過程POL語言語言(Procedure-Oriented Language)。 編程方式簡單易學。編程方式簡單易學。用戶根據(jù)控制系統(tǒng)要求，選擇所需要的功能模塊，并按用戶根據(jù)控制系統(tǒng)要求，選擇所需要的功能模塊，并按一定的規(guī)則連接起

18、來，使調節(jié)器完成預定的控制與運算一定的規(guī)則連接起來，使調節(jié)器完成預定的控制與運算功能。用戶程序的編制過程也稱為功能。用戶程序的編制過程也稱為“組態(tài)組態(tài)” 。調節(jié)器的編程工作是通過專用的編程器進行的，有調節(jié)器的編程工作是通過專用的編程器進行的，有“在在線線”和和“離線離線”兩種編程方法。兩種編程方法。3.2 控制器控制器特點總結：特點總結：3.2 控制器控制器3.2 控制器控制器三、可編程序邏輯控制器Programmable logic Controller 3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器 氣動執(zhí)行器 電-氣轉換器及電-氣閥門定位器 電動執(zhí)行器 數(shù)字閥與智能控制閥 控制閥的調節(jié)機構節(jié)流原理性能指標工作性能

19、指標 執(zhí)行器的選擇和使用氣動薄膜直通單座閥氣動薄膜直通雙座閥氣動蝶閥氣動球閥氣動切斷閥電動直通單座閥電動隔膜閥電動三通閥氣動薄膜角形閥電磁閥手動截止閥3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器執(zhí)行器是指：閥門調節(jié)閥執(zhí)行器是指：閥門調節(jié)閥( (連續(xù)的連續(xù)的) )、開關閥、開關閥( (過程控制范疇過程控制范疇) ) 電機連續(xù)的、開關的電機連續(xù)的、開關的( (屬于流體機械的范疇，起執(zhí)行器的作用屬于流體機械的范疇，起執(zhí)行器的作用) )執(zhí)行器是控制系統(tǒng)必不可少的環(huán)節(jié)執(zhí)行器是控制系統(tǒng)必不可少的環(huán)節(jié)。執(zhí)行器工作，使用條件惡劣，執(zhí)行器工作，使用條件惡劣，它也是控制系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)它也是控制系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)原因：執(zhí)行器與介質（操作變

20、量）直接接觸原因：執(zhí)行器與介質（操作變量）直接接觸 ( (強強) )腐蝕性、腐蝕性、( (高高) )粘度、粘度、( (易易) )結晶、結晶、 高溫、深冷、高壓、高差壓高溫、深冷、高壓、高差壓 執(zhí)行器在自控系統(tǒng)中的作用：接收調節(jié)器（計算機）輸出的控制信號，執(zhí)行器在自控系統(tǒng)中的作用：接收調節(jié)器（計算機）輸出的控制信號，使調節(jié)閥的開度產生相應變化，從而達到使調節(jié)閥的開度產生相應變化，從而達到調節(jié)調節(jié)操作變量流量操作變量流量的目的。的目的。 3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器作用：接收控制器送來的控制信號，改變被控介質的流量，從而將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內（從而實現(xiàn)對過程參數(shù)的自動控制）。 接受控

21、制器輸出的控制信號，轉換成直線位移或角位移，來改變調節(jié)閥的流通截面積。3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器分類： 氣動執(zhí)行器：以壓縮空氣為能源的氣動執(zhí)行器（即氣動調節(jié)閥），氣動執(zhí)行器的輸入信號為20100kPa； 電動執(zhí)行器：以電為能源的電動執(zhí)行器（即電動調節(jié)閥），電動執(zhí)行器的輸入信號為420mA DC； 液動執(zhí)行器：以高壓液體為能源的液動執(zhí)行器（即液動調節(jié)閥）。 氣動薄膜調節(jié)閥的外形和內部結構氣動薄膜調節(jié)閥的外形和內部結構1薄膜薄膜 2平衡彈簧平衡彈簧 3閥桿閥桿 4閥芯閥芯 5閥體閥體 6閥座閥座PO氣氣動動執(zhí)執(zhí)行行機機構構調調節(jié)節(jié)機機構構1234563.3 執(zhí)行器執(zhí)行器執(zhí)行器的構成： 。輔助裝置：閥門定

22、位器 和 手動操作機構 根據(jù)控制信號產生推力(薄膜、活塞、馬達)。 它是執(zhí)行器的推動裝置，它按控制信號的大小產生相應的推力，推動控制機構動作，所以它是將信號的大小轉換為閥桿位移的裝置 根據(jù)推力產生位移或轉角，改變開度。 它是執(zhí)行器的控制部分，它直接與被控介質接觸，控制流體的流量。所以它是將閥桿的位移轉換為流過閥的流量的裝置 手輪機構的作用是當控制系統(tǒng)因停電、停氣、控制器無輸出或執(zhí)行機構失靈時，利用它可以直接操縱控制閥，以維持生產的正常進行。 氣動薄膜式執(zhí)行機構基本結構和工作原理氣源 PO氣源PO3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器氣動力矩平衡式閥門定位器要將正作用改裝成反作用，只要把波紋管的位置從主杠桿的右側

23、調到左側即可。 3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器電氣閥門定位器作用： 1.將420mA或010mA轉換為氣信號，用以控制氣動調節(jié)閥 2.它還能夠起到閥門定位的作用 當輸入當輸入IO 對主杠桿對主杠桿2產生向左的力產生向左的力F1 主杠桿繞支點反時針偏轉主杠桿繞支點反時針偏轉 擋板擋板13靠近噴嘴靠近噴嘴15 Pa 使閥桿向下移動使閥桿向下移動并帶動反饋桿并帶動反饋桿9繞支點繞支點4偏轉偏轉凸輪凸輪5也跟著逆時針偏轉也跟著逆時針偏轉從而使反饋彈簧從而使反饋彈簧11拉伸拉伸 最終使閥門定位器達到平衡狀態(tài)。此時最終使閥門定位器達到平衡狀態(tài)。此時，一定的信號壓力就對應于一定的閥桿位，一定的信號壓力就對應于一定的閥

24、桿位移，即對應于一定的閥門開度。移，即對應于一定的閥門開度。 Pa0.14MPaKiIoFiliMiK1PaK2LKfFflfMf原理和前面兩種閥門定位器很相似 3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器電動執(zhí)行機構構成原理 電動控制閥 電動控制閥數(shù)字閥是一種位式的數(shù)字執(zhí)行器，由一系列并聯(lián)是一種位式的數(shù)字執(zhí)行器，由一系列并聯(lián)安裝而且按二進制排列的閥門所組成。安裝而且按二進制排列的閥門所組成。 3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器8位二進制數(shù)字閥原理圖高分辨率 高精度 反應速度快，關閉特性好。 直接與計算機相連。 沒有滯后、線性好、噪聲小。 3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器智能控制閥 集常規(guī)儀表的檢測、控制、執(zhí)行等作用于一身

25、，具有智能化的控制、顯示、診斷、保護和通信功能，是以控制閥為主體，將許多部件組裝在一起的一體化結構。 控制智能 通信智能 診斷智能 3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器直通雙座調節(jié)閥直通雙座調節(jié)閥直通單座調節(jié)閥直通單座調節(jié)閥 籠式（套筒）調節(jié)閥籠式（套筒）調節(jié)閥 角型調節(jié)閥角型調節(jié)閥 三通調節(jié)閥三通調節(jié)閥 高壓調節(jié)閥高壓調節(jié)閥隔膜調節(jié)閥隔膜調節(jié)閥波紋管密封調節(jié)閥波紋管密封調節(jié)閥超高壓調節(jié)閥超高壓調節(jié)閥小流量調節(jié)閥小流量調節(jié)閥低噪音調節(jié)閥低噪音調節(jié)閥直直行行程程式式調調節(jié)節(jié)機機構構角角 行行程程式式調調節(jié)節(jié)機機構構 蝶閥蝶閥凸輪撓曲調節(jié)閥凸輪撓曲調節(jié)閥V型球閥型球閥O型球閥型球閥 3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器 調節(jié)機構

26、的種類：流體對上下閥芯的推力流體對上下閥芯的推力方向相反、大小相等。方向相反、大小相等。流通能力大于同口徑單流通能力大于同口徑單座閥，上下閥不易同時座閥，上下閥不易同時關閉，泄露量大，不適關閉，泄露量大，不適于高粘度含顆粒場所于高粘度含顆粒場所閥體為直角，適于閥體為直角，適于高粘度含顆粒的流高粘度含顆粒的流體，流向分為底進體，流向分為底進側出和側進底出兩側出和側進底出兩種種。適于高粘度含適于高粘度含顆粒場所；耐顆粒場所；耐腐蝕性強。介腐蝕性強。介質用隔膜與外質用隔膜與外界隔離，流體界隔離，流體不會泄露。不會泄露。翻板閥，適用于低壓差和翻板閥，適用于低壓差和大流量氣體，也可用于含大流量氣體，也可

27、用于含少量懸浮物或粘度不大的少量懸浮物或粘度不大的液體，但泄露量大液體，但泄露量大適用于纖維、紙漿適用于纖維、紙漿和含顆粒的介質和含顆粒的介質轉動球體可起到調節(jié)轉動球體可起到調節(jié)和切斷作用，常用于和切斷作用，常用于位式控制位式控制偏心旋轉閥，閥芯呈扇形面偏心旋轉閥，閥芯呈扇形面狀，與撓曲臂和軸套一起鑄狀，與撓曲臂和軸套一起鑄成，固定在轉動軸上。適用成，固定在轉動軸上。適用于粘度大及一般場合于粘度大及一般場合籠式閥，閥內有一圓籠式閥，閥內有一圓柱形套筒或稱籠子，柱形套筒或稱籠子，內有閥芯，利用套筒內有閥芯，利用套筒作導向上下移動，可作導向上下移動，可改變孔的流通面積，改變孔的流通面積，特別適用于

28、噪音要求特別適用于噪音要求高和差壓較大的場合高和差壓較大的場合 調節(jié)機構的節(jié)流原理： 恢復因子FL： 1、PVCPV；2、 PVCPV；3、 PVCPV121LVCPPFPP調節(jié)閥的流量特性調節(jié)閥的流量特性 調節(jié)閥的流量特性是指被控介質流過閥門的相對調節(jié)閥的流量特性是指被控介質流過閥門的相對流量和閥門相對開度之間的關系。即：流量和閥門相對開度之間的關系。即：3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器調節(jié)閥的流量特性（1）)(maxLlfQQ理想流量特性：理想流量特性：壓差固定的情況下得出的流量特性。它取壓差固定的情況下得出的流量特性。它取決于閥芯的形狀，是調節(jié)閥的固有流量特性。決于閥芯的形狀，是調節(jié)閥的固有流量特性

29、。 常用的典型理想流量特性有四種：常用的典型理想流量特性有四種： 當調節(jié)閥開度變化時，閥前后的壓差也會變化，而壓差變當調節(jié)閥開度變化時，閥前后的壓差也會變化，而壓差變化又將引起流量的變化。調節(jié)閥的流量特性分為理想流量特性化又將引起流量的變化。調節(jié)閥的流量特性分為理想流量特性和工作流量特性。和工作流量特性。直線特性直線特性：相對流量與相對行程成直線關系，即流量與閥芯相對流量與相對行程成直線關系，即流量與閥芯位移呈直線關系。位移呈直線關系。對數(shù)特性對數(shù)特性（等百分比流量特性）（等百分比流量特性）：相對位移與相對流量間成相對位移與相對流量間成對數(shù)關系，流量的特性曲線的斜率是隨流量的增大而增大，點對數(shù)

30、關系，流量的特性曲線的斜率是隨流量的增大而增大，點流量相對變化值是相等的，即流量變化的百分比是相等的。流量相對變化值是相等的，即流量變化的百分比是相等的?？扉_特性快開特性：在開度小時有較大的流量，隨著開度增大，流量在開度小時有較大的流量，隨著開度增大，流量很快達到最大值，此后再增大開度，流量變化很小。沒有一定很快達到最大值，此后再增大開度，流量變化很小。沒有一定的數(shù)學表達式。的數(shù)學表達式。拋物線特性拋物線特性：相對流量與相對行程之間存在拋物線關系。：相對流量與相對行程之間存在拋物線關系。各種閥門都有自己的流量特性，隔膜閥接近于快開特性，但各種閥門都有自己的流量特性，隔膜閥接近于快開特性，但工作

31、段應在位移的工作段應在位移的60%60%以下，蝶閥接近于等百分比特性，均不以下，蝶閥接近于等百分比特性，均不能通過改變閥芯的曲面形狀來改變其特性，只能靠改變定位器能通過改變閥芯的曲面形狀來改變其特性，只能靠改變定位器凸輪的外形來實現(xiàn)。凸輪的外形來實現(xiàn)。工作流量特性工作流量特性：實際應用中調節(jié)閥在工作時其前后壓差是變化的，實際應用中調節(jié)閥在工作時其前后壓差是變化的，此時獲得的流量特性為工作流量特性。此時獲得的流量特性為工作流量特性。使用時調節(jié)閥總是與其它閥門、設備、管道等并聯(lián)使用時調節(jié)閥總是與其它閥門、設備、管道等并聯(lián)或串聯(lián)，使其兩端壓差隨流量變化而變化，結果使調或串聯(lián)，使其兩端壓差隨流量變化而

32、變化，結果使調節(jié)閥的工作流量特性不同于理想流量特性。節(jié)閥的工作流量特性不同于理想流量特性。3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器不同流量特性的閥芯形狀：1快開；2直線；3拋物線；4等百分比 在不考慮控制閥前后壓差變化時得到的流量特性稱為理想流量特性。它取決于閥芯的形狀 指控制閥的相對流量與相對開度成直線關系。KLldQQdmax（2）3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器CLlKQQmax將（2）積分可得（3）：l=0時，Q=Qmin; l=L時Q=Qmax把邊界條件代入式（3），可分別得RCKRQQC111,1maxmin（4） Qmin不等于控制閥全關時的泄漏量，一般是不等于控制閥全關時的泄漏量，一般是Qmax的的2 24

33、4。將式（4）代入式（3），可得LlRRQQ111max 3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器指單位相對行程變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量成正比關系。maxmaxQQKLldQQd1maxLlRQQmaxmaxQQKLldQQdCLlKQQmaxlnRKRRQQCln,ln1lnlnmaxmin1maxLlRQQ積分 將邊界條件代入 : l=0時，Q=Qmin; l=L時Q=Qmax3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器2max111LlRRQQ在實際生產中，控制閥前后壓差總是變化的，這時的流量特性稱為3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器串聯(lián)管道的情形 閥阻比S：總PPs1003.3 執(zhí)行器執(zhí)行器管道串聯(lián)時控制閥

34、的工作特性3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器控制閥一般都裝有旁路，以便手動操作和維護。當生產量提高或控制閥選小了時，只好將旁路閥打開一些，此時控制閥的理想流量特性就改變成為工作特性。 X值：100100QQXV 以x代表并聯(lián)管道時控制閥全開時的流量Q1max與總管最大流量Qmax之比，可以得到在壓差p為一定時，而x為不同數(shù)值時的工作流量特性曲線。 并聯(lián)管道時控制閥的工作特性3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器 在實際使用中總存在著串聯(lián)管道阻力的影響，控制閥上的壓差還會隨流量的增加而降低，使可調范圍下降得更多些，控制閥在工作過程中所能控制的流量變化范圍更小，甚至幾乎不起控制作用。 采用打開旁路閥的控制方案是不好的，一般認為旁

35、路流量最多只能是總流量的百分之十幾，即x值最小不低于0.8。 3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器可調比：可調比：調節(jié)閥所能調節(jié)的最大流量和最小流調節(jié)閥所能調節(jié)的最大流量和最小流量之比量之比 minmaxQQR 調節(jié)閥前后壓差的變化，會引起可調比變化，調節(jié)閥前后壓差的變化，會引起可調比變化，將可調比分為將可調比分為理想可調比和實際可調比。理想可調比和實際可調比。理想可調比由理想可調比由結構設計決定，通常結構設計決定，通常R=30-50。 3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器1000QRQ01001001000022PAPA串聯(lián)管道時的實際可調比：R SS低耗能小，但可調范圍下降。一般0.30.710010

36、01000002()2rPAQRQPA流量最大時閥門上的壓降最小010000100.S PPRPP總給定開度下,調節(jié)閥前后壓差為100KPa，選用密度為1000kg/m3 的流體（即540的水） ，則每小時通過閥門的流體量（m3）. 這里提出流量系數(shù)的概念，用意不在流量的計算上，真正目的是這里提出流量系數(shù)的概念，用意不在流量的計算上，真正目的是根據(jù)工藝要求如何來選擇一臺合適的調節(jié)閥。根據(jù)工藝要求如何來選擇一臺合適的調節(jié)閥。 流量系數(shù)：流量系數(shù)：3/100010022mkgkPaAPAC額定流量系數(shù)：調節(jié)閥在全開時，每小時通過閥門的流體量（m3） 設調節(jié)閥前后壓差為P(KPa)，密度為(kg/m

37、3) , 流量為Q（m3），pCQ10pQC10u串、并聯(lián)管道都會使閥的理想流量特性發(fā)生畸變，串聯(lián)管道的影響尤為嚴重。u串、并聯(lián)管道都會使控制閥的可調范圍降低，并聯(lián)管道尤為嚴重。u串聯(lián)管道使系統(tǒng)總流量減少，并聯(lián)管道使系統(tǒng)總流量增加。u串、并聯(lián)管道會使控制閥的放大系數(shù)減小，即輸入信號變化引起的流量變化值減少。 3.3 執(zhí)行器執(zhí)行器結論：執(zhí)行器的選用是否得當，將直接影響控制系統(tǒng)的控制質量、安執(zhí)行器的選用是否得當，將直接影響控制系統(tǒng)的控制質量、安全性和可靠性全性和可靠性 執(zhí)行器的選擇，主要是從以下三方面考慮：執(zhí)行器的選擇，主要是從以下三方面考慮：1.1.調節(jié)閥的結構形式；調節(jié)閥的結構形式；2.2.調

38、節(jié)閥的流量特性；調節(jié)閥的流量特性；3.3.調節(jié)閥的口徑。調節(jié)閥的口徑。執(zhí)行機構的選擇執(zhí)行機構的選擇 比較項目氣動薄膜執(zhí)行機構電動執(zhí)行機構可靠性高（簡單、可靠）較低驅動能源需另設氣源簡單方便價格低高輸出力大小剛度小大防爆好差工作環(huán)境大（4080）?。?055）氣開式調節(jié)閥:有信號壓力輸入時閥打開 無信號壓力時閥全關氣關式調節(jié)閥:有信號壓力時閥關閉 無信號壓力時閥全開氣開氣關的選擇考慮原則是： 信號壓力中斷時，應保證設備和操作人員的發(fā)全，如閥門處于打開位置時危害性小，則應選用氣關式；反之，則用氣開式。 反作用氣關式氣關式氣開式氣開式反作用正作用正作用序號執(zhí)行機構控制閥氣動執(zhí)行器（a）（b）（c）（

39、d）正正反反正反正反氣關（正）氣開（反）氣開（反）氣關（正）主要依據(jù)是主要依據(jù)是：流體性質： 如流體種類、粘度、腐蝕性、是否含懸浮顆粒工藝條件： 如溫度、壓力、流量、壓差、泄漏量過程控制要求： 控制系統(tǒng)精度、可調比、噪音 根據(jù)以上各點進行綜合考慮，并參照各種調節(jié)機構的特點及其適用場合，同時兼顧經濟性，來選擇滿足工藝要求的調節(jié)機構。實際上是指如何選擇直線特性和等百分比特性實際上是指如何選擇直線特性和等百分比特性 適當?shù)剡x擇調節(jié)閥的特性，以閥的放大系數(shù)的變化來補償控制對象放適當?shù)剡x擇調節(jié)閥的特性，以閥的放大系數(shù)的變化來補償控制對象放大系數(shù)的變化，使控制系統(tǒng)總的放大系數(shù)保持不變或近似不變大系數(shù)的變化

40、，使控制系統(tǒng)總的放大系數(shù)保持不變或近似不變（1 1）考慮系統(tǒng)的控制品質）考慮系統(tǒng)的控制品質（2 2）考慮工藝管道情況）考慮工藝管道情況調節(jié)閥在串聯(lián)管道時的工作流量特性與調節(jié)閥在串聯(lián)管道時的工作流量特性與S S值的大小有關，即與工藝配管情值的大小有關，即與工藝配管情況有關。因此，在選擇其特性時，還必須考慮工藝配管情況。況有關。因此，在選擇其特性時，還必須考慮工藝配管情況。直線特性調節(jié)閥在小開度時流量相對變化值大，控制過于靈直線特性調節(jié)閥在小開度時流量相對變化值大，控制過于靈敏，易引起振蕩，且閥芯、閥座也易受到破壞，因此在敏，易引起振蕩，且閥芯、閥座也易受到破壞，因此在S S值小、值小、負荷變化大的場合，不宜采用。等百分比特性調節(jié)