1、控制儀表及裝置第三章 運算器和執(zhí)行器南陽理工學院 李珍 執(zhí)行器接受來自調(diào)節(jié)器的控制信號，由執(zhí)行機構(gòu)將其轉(zhuǎn)換成相應的角位移或直線位移去操縱調(diào)節(jié)機構(gòu)改變控制量，從而使被控變量符合預期要求。其原理簡單，操作比較單一，但大多安裝在現(xiàn)場，要保持其安全運行并不容易。第二節(jié) 執(zhí)行器 （final controlling element or The actuator or Regulating valve） 南陽理工學院 李珍南陽理工學院 李珍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對執(zhí)行器的初步認識1.概述南陽理工學院

2、李珍執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和控制（調(diào)節(jié)）機構(gòu)兩個部分構(gòu)成 POF l流通截面積輔助裝置：閥門定位器 和 手動操作機構(gòu) 執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu)IOM操縱變量的流量南陽理工學院 李珍執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)控制信號產(chǎn)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(chǎn)生相應的推力，推動控制機構(gòu)動作，所以它是將信號的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置 控制機構(gòu)根據(jù)推力產(chǎn)生位移或轉(zhuǎn)角，改變開度。 它是執(zhí)行器的控制部分，它直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量。所以它是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過閥的流量的裝置 南陽理工學院 李珍手操機構(gòu)手輪機構(gòu)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(gòu)失靈時，利用它可以直接操縱控

3、制閥，以維持生產(chǎn)的正常進行。 閥門定位器閥門定位器可增加執(zhí)行器輸出功率，減小信號傳遞滯后，加快閥桿位移速度，提高線性度，克服閥桿摩擦力，保證正確定位。南陽理工學院 李珍電動調(diào)節(jié)閥(Electric control valve)電動調(diào)節(jié)閥采用電動執(zhí)行機構(gòu)優(yōu)點：動作較快、能源獲取方便，特別適于遠距離的信號傳送缺點：輸出力較小、價格貴， 且一般只適用于防爆要求不高的場合南陽理工學院 李珍直通雙座調(diào)節(jié)閥直通單座調(diào)節(jié)閥 籠式（套筒）調(diào)節(jié)閥 角型調(diào)節(jié)閥 三通調(diào)節(jié)閥 高壓調(diào)節(jié)閥隔膜調(diào)節(jié)閥波紋管密封調(diào)節(jié)閥超高壓調(diào)節(jié)閥小流量調(diào)節(jié)閥低噪音調(diào)節(jié)閥直行程式調(diào)節(jié)機構(gòu)角 行程式調(diào)節(jié)機構(gòu) 同一類型的氣動/電動調(diào)節(jié)閥，分別采

4、用氣動執(zhí)行機構(gòu)和電動執(zhí)行機構(gòu)蝶閥凸輪撓曲調(diào)節(jié)閥V型球閥O型球閥 分類按使用的調(diào)節(jié)機構(gòu)：南陽理工學院 李珍一、電動執(zhí)行機構(gòu) 執(zhí)行機構(gòu)的作用 控制器的輸出信號操作員的輸出信號接收功率放大轉(zhuǎn)換為位移（直線轉(zhuǎn)角）執(zhí)行機構(gòu)推動閥門擋板轉(zhuǎn)速通過操作器切換弱電信號（420mA直流）強電信號（220v交流）南陽理工學院 李珍（二）伺服放大器(servoamplifier)伺服放大器也叫伺服驅(qū)動器，是用來控制伺服電機的一種控制器。 南陽理工學院 李珍組成：信號隔離器、綜合放大電路、觸發(fā)電路、固態(tài)繼電器等。信號隔離器采用光電隔離電路，實現(xiàn)信號隔離和電流電壓轉(zhuǎn)換。綜合放大和觸發(fā)電路見圖。南陽理工學院 李珍執(zhí)行器構(gòu)成

5、：兩相伺服電機；機械減速器；位置發(fā)送器；（三）執(zhí)行機構(gòu)南陽理工學院 李珍作用是將伺服放大器輸出的電功率轉(zhuǎn)換成機械轉(zhuǎn)矩，并且當伺服放大器沒有輸出時，電機又能可靠地制動。 伺服電機南陽理工學院 李珍為了消除電機輸出軸的惰走現(xiàn)象（斷電后，電機由于慣性而繼續(xù)運轉(zhuǎn)），提高整機的穩(wěn)定性，在伺服電機的尾部還裝有制動機構(gòu)。其基本結(jié)構(gòu)如圖所示。在電機轉(zhuǎn)子2的尾端環(huán)上嵌裝了幾塊磁路相互隔離的銜鐵3，電機轉(zhuǎn)動時，定子磁場通過此銜鐵吸動制動輪8，使它和制動盤9脫開，電機便自由轉(zhuǎn)動。當電機斷電時，定子磁場消失，銜鐵的吸力隨即消失，制動輪8在壓縮彈簧5的作用下，壓緊在制動盤上，依靠輪和盤的磨擦力使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。制動輪

6、上的調(diào)整螺釘6，可以調(diào)整壓縮彈簧5的壓緊力，以改變銜鐵與制動輪套軸之間的間隙，保證可靠的吸與放。除了這種旁磁式制動機構(gòu)外，還有杠桿式制動機構(gòu)和電磁式制動機構(gòu)。電動機后罩端蓋上還有手動按鈕7，撳上手動按鈕可使制動輪和制動盤脫開，以便就地手動操作執(zhí)行器。 南陽理工學院 李珍減速器把伺服電機高轉(zhuǎn)速、小力矩的輸出功率轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機構(gòu)輸出軸的低轉(zhuǎn)速、大力矩的輸出功率，以推動調(diào)節(jié)機構(gòu)。采用正齒輪和行星齒輪機構(gòu)相結(jié)合的機械傳動機構(gòu)。z1 擺輪的齒數(shù) z2 內(nèi)齒輪的齒數(shù)行星齒輪機構(gòu)的減速比：南陽理工學院 李珍位置發(fā)送器作用：將輸出軸090的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成420mADC直流電流，作為閥位信號和反饋信號If反饋到伺服放

7、大器的輸入端實現(xiàn)整機負反饋。南陽理工學院 李珍二、氣動執(zhí)行機構(gòu)接受電/氣轉(zhuǎn)換器 (或電/氣閥門定位器) 輸出的氣壓信號，將其轉(zhuǎn)換成相應的輸出力和推桿直線位移量，以推動調(diào)節(jié)機構(gòu)動作。南陽理工學院 李珍氣氣有薄膜式執(zhí)行機構(gòu)和活塞式執(zhí)行機構(gòu)：薄膜式：氣壓推動薄膜并帶動連桿運動, 結(jié)構(gòu)簡單, 動作可靠，維修方便，價格較低，但輸出行程?。?活塞式：氣壓推動活塞并帶動連桿運動，輸出推力大，行程長，但價格較高，只用于特殊需要的場合。南陽理工學院 李珍南陽理工學院 李珍 輸入信號氣體壓力：0.020.1MPa 輸出連桿位移 行程，規(guī)格有：10，16，25，40，60，100mm氣動薄膜式執(zhí)行機構(gòu)有正作用(信號

8、壓力增加時推桿向下動作，ZMA)和反作用(信號壓力增加時推桿向上動作，ZMB)兩種型式。南陽理工學院 李珍下半部分為調(diào)節(jié)閥上半部分是產(chǎn)生推力的薄膜式執(zhí)行機構(gòu)P膜片推桿關(guān)閉閥芯（氣閉式）南陽理工學院 李珍結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)見右圖： 當信號壓力通過上膜蓋1和波紋膜片2組成的氣室時，在膜片上產(chǎn)生推力,使推桿5下移并壓縮彈簧 6。當彈簧力與膜片推力相平衡時，推桿穩(wěn)定在相應的位置上。膜片的有效面積有：200、280、400、630、1000、1600cm2等。南陽理工學院 李珍氣動薄膜調(diào)節(jié)閥及閥門定位器裝配形式南陽理工學院 李珍調(diào)節(jié)機構(gòu)又稱控制閥(或調(diào)節(jié)閥)，是一個局部阻力可變的節(jié)流元件。閥芯移動改變了閥芯與閥座

9、間的流通面積，即改變 了閥的阻力系數(shù)，使被控介質(zhì)的流量相應改變（一）控制閥結(jié)構(gòu)由上閥蓋、下閥蓋、閥體、閥座、閥芯、閥桿、填料和壓板等構(gòu)成。為適應多種使用要求，閥芯和閥體有不同的結(jié)構(gòu)，使用的材料也各不相同。常用填料聚四氟乙烯（使用溫度200）及石棉石墨（工作壓力6MPa，溫度450，用時加注潤滑脂）南陽理工學院 李珍閥的結(jié)構(gòu)型式 直通單座閥 直通雙座閥 角形閥 三通閥 蝶閥 套筒閥 偏心旋轉(zhuǎn)閥 高壓閥南陽理工學院 李珍單導向結(jié)構(gòu)直通單座調(diào)節(jié)閥：閥體內(nèi)只有一個閥芯和一個閥座。結(jié)構(gòu)簡單、泄漏量?。ㄉ踔量梢酝耆袛啵┰试S壓差?。p導向結(jié)構(gòu)的允許壓差較單導向結(jié)構(gòu)大）。 常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點直通單座

10、調(diào)節(jié)閥雙導向結(jié)構(gòu)它適用于要求泄漏量小，工作壓差較小的干凈介質(zhì)的場合。在應用中應特別注意其允許壓差，防止閥門關(guān)不死。 南陽理工學院 李珍直通雙座調(diào)節(jié)閥：閥體內(nèi)有兩個閥芯和閥座 。因為流體對上、下兩閥芯上的作用力可以相互抵消，因此雙座閥具有允許壓差大上、下兩閥芯不易同時關(guān)閉，因此泄漏量較大的特點。 常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點直通雙座調(diào)節(jié)閥均為雙導向結(jié)構(gòu)它適用于閥兩端壓差較大，泄漏量要求不高的干凈介質(zhì)場合，不適用于高粘度和含纖維的場合。 南陽理工學院 李珍角形調(diào)節(jié)閥：閥體為直角形流路簡單、阻力小，適用于高壓差、高粘度、含有懸浮物和顆粒狀物質(zhì)的調(diào)節(jié)。角形閥一般使用于底進側(cè)出，此時調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定性好。在高壓

11、差場合下，為了延長閥芯使用壽命，也可采用側(cè)進底出。但側(cè)進底出在小開度時易發(fā)生振蕩。角形閥還適用于工藝管道直角形配管的場合。 常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點角形調(diào)節(jié)閥南陽理工學院 李珍分流三通調(diào)節(jié)閥三通調(diào)節(jié)閥：閥體有三個接管口，適用于三個方向流體的管路控制系統(tǒng)，大多用于熱交換器的溫度調(diào)節(jié)、配比調(diào)節(jié)和旁路調(diào)節(jié)。在使用中應注意流體溫差不宜過大，通常小于是150，否則會使三通閥產(chǎn)生較大應力而引起變形，造成連接處泄漏或損壞。三通閥有三通合流閥和三通分流閥兩種類型。三通合流閥為介質(zhì)由兩個輸入口流進混合后由一出口流出；三通分流閥為介質(zhì)由一入口流進，分為兩個出口流出。 常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點三通調(diào)節(jié)閥合流三通

12、調(diào)節(jié)閥南陽理工學院 李珍蝶閥：蝶閥是通過擋板以轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)來控制流體的流量。結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低，流通能力大特別適用于低壓差、大口徑、大流量的氣體形或帶有懸浮物流體的場合泄漏較大蝶閥通常工作轉(zhuǎn)角應小于70，此時流量特性與等百分比特性相似多用于開關(guān)閥常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點蝶閥蝶閥南陽理工學院 李珍套筒閥： 套筒閥的結(jié)構(gòu)比較特殊，閥體與一般的直通單座閥相似，但閥內(nèi)有一個圓柱形套筒，又稱籠子，利用套筒導向，閥芯可在套筒中上下移動。套筒上開有一定形狀的窗口（節(jié)流孔），套筒移動時，就改變了節(jié)流孔的面積，從而實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。套筒閥分為單密封和雙密封兩種結(jié)構(gòu)，前者類似于直通單座閥，適用于單座閥的場合

13、；后者類似于直通雙座閥，適用于雙座閥的場合。套筒閥具有穩(wěn)定性好、拆裝維修方便等優(yōu)點，因而得到廣泛應用，但其價格比較貴。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點套筒閥套筒閥南陽理工學院 李珍偏心旋轉(zhuǎn)閥： 轉(zhuǎn)軸帶動閥芯偏心旋轉(zhuǎn)體積小，重量輕，使用可靠，維修方便，通用性強，流體阻力小等優(yōu)點，適用于粘度較大的場合，在石灰、泥漿等流體中，具有較好的使用性能。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點偏心旋轉(zhuǎn)閥偏心旋轉(zhuǎn)閥南陽理工學院 李珍“O”形球閥： 閥芯為一球體閥芯上開有一個直徑和管道直徑相等的通孔，轉(zhuǎn)軸帶動球體旋轉(zhuǎn)，起調(diào)節(jié)和切斷作用。該閥結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，密封可靠，流通能力大流量特性為快開特性，一般用于位式控制。 常用調(diào)節(jié)閥結(jié)

14、構(gòu)示意圖及特點“O”形球閥“O”形球閥南陽理工學院 李珍“V”形球閥： 閥芯也為一球體但球體上開孔為V形口，隨著球體的旋轉(zhuǎn)，流通截面積不斷發(fā)生變化，但流通截面的形狀始終保持為三角形。該閥結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，關(guān)閉性能好，流通能力大，可調(diào)比大流量特性近似為等百分比特性，適用于纖維、紙漿及含顆粒的介質(zhì)。 常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點“V”形球閥“V”形球閥南陽理工學院 李珍閥結(jié)構(gòu)形式特點及適用場合不同結(jié)構(gòu)形式調(diào)節(jié)閥的特點及適用場合直通單座閥只有一個閥芯，閥前后壓差小，適用于要求泄漏量小的場合直通雙座閥有兩個閥芯，閥前后壓差大，適用于允許有較大泄漏量的場合角閥閥體呈直角，適用于高壓差、高粘度、含懸浮物和

15、顆粒狀物質(zhì)的場合隔膜閥適用于有腐蝕性介質(zhì)的場合蝶閥適用于有懸浮物介質(zhì)、大流量、壓差小、允許大泄漏量的場合三通閥適用于分流或合流控制的場合高壓閥適用于高壓控制的特殊場合南陽理工學院 李珍閥芯型式有直行程閥芯和角行程閥芯兩類。直行程閥芯又分為：平板型、柱塞型、窗口型和多級閥芯。各種閥芯的型式見下圖。南陽理工學院 李珍角行程閥芯有偏心旋轉(zhuǎn)型、蝶型和球型。見右。南陽理工學院 李珍流體對閥芯的作用力南陽理工學院 李珍流體對閥芯作用形式：流開閥和流閉閥閥芯的安裝形式： 正裝閥和反裝閥南陽理工學院 李珍（二）控制閥特性控制閥的流量方程：(流體能量守恒原理P109）Q =如果式中 Q 體積流量，m3/hA 2

16、(P1 P2)P1 、P2 閥前后壓力，100kPa 流體密度，g/cm3 A 閥接口流通面積，cm2 閥阻力系數(shù)，與閥門結(jié)構(gòu)、開度等有關(guān)在閥口徑一定和P、 不變的情況下，流量Q僅隨阻力系數(shù) 變化。南陽理工學院 李珍流量系數(shù)上式可改寫為：)( KV PQ= KV= 5.09AKV稱為流量系數(shù)，其大小反映了通過閥門的流量，即流通能力的大小。KV與流體性質(zhì)、閥結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，在一定條件（選定了閥的型式和結(jié)構(gòu)）下是一個常數(shù) 根據(jù)KV值可確定閥門口徑。采用國際單位制時，流量系數(shù)定義為：在閥全開，閥前后壓差為100kPa，流體密度為1g/cm3(5400C的水)時，每小時通過閥門的流量數(shù)(m3)。 南陽理

17、工學院 李珍流量系數(shù)的計算：將上式中P的單位取為kPa，可得不可壓縮流體KV值的計算公式為： 10QKV = P在計算流量系數(shù)時，應考慮不同流體的影響因素，例如液體的粘度、氣體的壓縮因數(shù)等。流體的流動狀態(tài)也影響KV的大小，當閥前后壓差達到某一臨界值時的阻塞流狀態(tài)，KV計算要引入壓力恢復系數(shù)、臨界壓差比等。流量系數(shù)的計算見教材P111表3-1計算公式,也可參閱控制閥工程設(shè)計手冊。南陽理工學院 李珍控制閥的可調(diào)比P113控制閥所能控制的最大與最小流量之比。以R 表示。理想可調(diào)比控制閥前后壓差不變時的可調(diào)比：R=30 sQmaxR =Qmin=KVmaxKVmin實際可調(diào)比 (考慮閥前后壓差變化時的

18、可調(diào)比)串聯(lián)管道時的可調(diào)比 令Rr = R= RPminPmax PQ= KV P P1Q P P1Q P2 P P1Q南陽理工學院 李珍結(jié)論由于流量的增加，串聯(lián)管道阻力損失相應增加，而調(diào)節(jié)閥上的壓差相應被減少，這樣使調(diào)節(jié)閥所通過的最大流量減少，所以串聯(lián)管道時調(diào)節(jié)閥實際可調(diào)比就會降低。 P2 P P1Q南陽理工學院 李珍并聯(lián)管道時的可調(diào)比（旁路打開）令閥全開時的流量與總管最大流量之比：x Q1maxQmax則：Q1Q P并聯(lián)管道可調(diào)比特性串聯(lián)管道可調(diào)比特性S x RrRr30 30 1.0 1.0 0 0 Rr =RR (R - 1)x11 x QmaxQ2Q2南陽理工學院 李珍結(jié)論由于調(diào)節(jié)閥

19、的最小流量比旁路流量小得多，故實際可調(diào)比實際上是總管的最大流量與旁路流量的比值，而與調(diào)節(jié)閥本身無關(guān)。Q1Q P南陽理工學院 李珍調(diào)節(jié)閥流量特性：介質(zhì)流過調(diào)節(jié)閥的相對流量與閥桿相對位移（即閥的相對開度）之間的關(guān)系 調(diào)節(jié)閥前后壓差的變化，會引起流量變化。流量特性分為理想流量特性和實際流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性 最大流量最大位移實際位移實際流量南陽理工學院 李珍理想流量特性調(diào)節(jié)閥在前后壓差固定的情況下得到的流量特性稱為理想流量特性（有時叫固有流量特性）n=0直線 n=1等百分比n=1/2拋物線南陽理工學院 李珍理想流量特性(閥前后壓差不隨閥的開度而變)P115直線特性： 對數(shù)特性： 拋物線特性： 快開

20、特性：隨著開度增大, 流量很快達最大。 南陽理工學院 李珍線性特性：是指控制閥的相對流量與相對開度成線性關(guān)系。閥桿單位行程變化所引起的相對流量變化是常數(shù)?？刂崎y的理想流量特性 R=30線性特性南陽理工學院 李珍直線流量特性是指調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對開度成直線關(guān)系，即單位相對行程變化所引起的相對流量變化是一個常數(shù)南陽理工學院 李珍相對流量變化率相對流量變化率：特性曲線上的某一點的相對流量的變化量和該點的相對流量之比。下面以相對位移在10%、50%、80%三點為例，假設(shè)位移的變化量都是10%。來計算直線流量特性的相對變化率。相對流量變化率=相對流量變化率=相對流量變化率=南陽理工學院 李珍結(jié)論直線

21、流量特性在小開度時，相對流量的變化率大，靈敏度高，不易控制，甚至會產(chǎn)生震蕩；在大開度時，相對流量的變化率小，靈敏度低，調(diào)節(jié)緩慢，不夠及時。南陽理工學院 李珍對數(shù)特性：是指單位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(guān)系。對數(shù)特性南陽理工學院 李珍對數(shù)（等百分比）流量特性對數(shù)（等百分比）流量特性亦稱對數(shù)流量特性，它是指單位相對行程變化所引起的相對流量變化與此點相對流量成正比關(guān)系南陽理工學院 李珍相對流量變化率相對流量變化率：特性曲線上的某一點的相對流量的變化量和該點的相對流量之比。下面以相對位移在10%、50%、80%三點為例，假設(shè)位移的變化量都是10%。來計算對數(shù)流量特性的相對變化率

22、。相對流量變化率=相對流量變化率=相對流量變化率=南陽理工學院 李珍結(jié)論對數(shù)流量特性（等百分比流量特性）在小開度時，閥體部件的放大系數(shù)小，調(diào)節(jié)緩和平穩(wěn)；在大開度時，閥體部件的放大系數(shù)大，調(diào)節(jié)靈敏有效。無論是小開度還是大開度，相對流量的變化率都是相等的，表明流量變化的百分比是相等的。南陽理工學院 李珍 單位相對位移的變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量值的平方根成正比關(guān)系。它介于直線與對數(shù)之間。下圖3 為了彌補直線特性在小開度時調(diào)節(jié)性能差的缺點，在拋物線特性基礎(chǔ)上派生出一種修正拋物線特性，它在相對位移30%及相對流量20%以下這段區(qū)間內(nèi)為拋物線關(guān)系，而在此以上的范圍是線性關(guān)系。 (3)拋物線

23、流量特性拋物線特性南陽理工學院 李珍快開特性：在開度較小時就有較大流量，隨著開度的增大，流量很快就達到最大，隨后再增大開度時流量的變化很小，故稱為快開特性。它的閥芯形式是平板型的。它的有效位移一般為閥座直徑的1/4，當位移在增大時，閥的流通面積不再增加，失去調(diào)節(jié)作用。圖中曲線3快開特性南陽理工學院 李珍工作流量特性所謂調(diào)節(jié)閥的工作流量特性是指調(diào)節(jié)閥在前后壓差隨負荷變化的工作條件下，調(diào)節(jié)閥的相對開度與相對流量之間的關(guān)系。南陽理工學院 李珍直通調(diào)節(jié)閥的串聯(lián)工作流量特性稱S為閥門能力（閥阻比），S在數(shù)值上等于調(diào)節(jié)閥在全開時，閥門上的壓差占總系統(tǒng)的百分數(shù)。一般S不小于0.3南陽理工學院 李珍控制閥壓差

24、的變化規(guī)律為：以Qmax表示管道阻力等于零時的閥全開流量；以Q100表示存在管道阻力時閥的全開流量。則可得直通調(diào)節(jié)閥的串聯(lián)工作流量特性南陽理工學院 李珍直通調(diào)節(jié)閥的串聯(lián)工作流量特性(閥前后壓差隨閥的開度而變) 串聯(lián)管道時調(diào)節(jié)閥的工作流量特性（以Q100作參比值） （a）直線流量特性； （b）等百分比流量特性Q100表示存在管道阻力時調(diào)節(jié)閥的全開流量，稱作以Q/Q100為參比的調(diào)節(jié)閥的相對流量，南陽理工學院 李珍工作流量特性(閥前后壓差隨閥的開度而變)串聯(lián)管道時的工作流量特性Qmax表示管道阻力等于零時的閥全開流量。南陽理工學院 李珍直通調(diào)節(jié)閥的串聯(lián)工作流量特性-實際可調(diào)比南陽理工學院 李珍直通

25、調(diào)節(jié)閥的并聯(lián)工作流量特性：表示調(diào)節(jié)閥全開時的通過調(diào)節(jié)閥的流量：表示總管最大流量：表示旁路的程度南陽理工學院 李珍直通調(diào)節(jié)閥的并聯(lián)工作流量特性：希望x值最小不低于0.8l南陽理工學院 李珍并聯(lián)管道時的工作流量特性Qmax表示管道阻力等于零時的閥全開流量。南陽理工學院 李珍結(jié)論：實際應用中調(diào)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。使用時調(diào)節(jié)閥總是與其它閥門、設(shè)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(jié)果使調(diào)節(jié)閥的工作流量特性不同于理想流量特性。南陽理工學院 李珍串聯(lián)、并聯(lián)管道都會使理想流量特性發(fā)生畸變，串聯(lián)管道的影響尤為嚴重；串聯(lián)、并聯(lián)都會使可調(diào)比下降，并聯(lián)管

26、道尤為嚴重。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。串聯(lián)管道調(diào)節(jié)閥開度小時放大倍數(shù)（流量特性曲線的斜率）增加，開度大時則減少。并聯(lián)管道調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)在任何開度下都比原來的要小。結(jié)論：南陽理工學院 李珍控制閥的實際安裝使用情況南陽理工學院 李珍（二）空化作用及其避免閃蒸與空化閃蒸是液體通過閥節(jié)流后，縮流處靜壓降至低于飽和蒸汽壓時，部分液體汽化成氣液兩相共存的現(xiàn)象。當靜壓回升到飽和蒸汽壓以上時，閃蒸形成的氣泡破裂，重新轉(zhuǎn)化為液體，其過程稱為空化。空化的破壞作用：損壞材質(zhì)、振動和噪音空化的避免閥前后壓差不大于最大允許壓差 Pc： Pc Kc (P1 P2) P1 、P2分別為閥入口壓力

27、和飽和蒸汽壓,Kc（0.25-0.65）為氣蝕系數(shù)。南陽理工學院 李珍二、儀表知識一執(zhí)行器的選擇 （1）根據(jù)工藝條件選擇執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)型式；（2）根據(jù)工藝對象的特點調(diào)節(jié)閥的流量特性；（3）根據(jù)工藝變量選擇調(diào)節(jié)閥的口徑。（4）根據(jù)工藝過程要求選擇合適的輔助裝置。 執(zhí)行器的選擇，主要是從以下四方面考慮：南陽理工學院 李珍序號比較項目電動執(zhí)行機構(gòu)氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)1234567可靠性驅(qū)動能源價格推力剛度防火防爆工作環(huán)境溫度范圍差（電器元件故障多）簡單、方便高大大差（嚴加防護、防爆裝置)?。?0+55）高（簡單、可靠）另設(shè)氣源裝置低小小好大（40+80)（一）執(zhí)行機構(gòu)的選擇1、執(zhí)行機構(gòu)的型式南陽理工學院

28、李珍2、執(zhí)行機構(gòu)的作用方式序號執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)閥氣動執(zhí)行器序號執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)閥氣動執(zhí)行器圖(a)圖(b)正正正反氣關(guān)氣開圖(c)圖(d)反反正反氣開氣關(guān)（一）執(zhí)行機構(gòu)的選擇南陽理工學院 李珍2、執(zhí)行機構(gòu)的作用方式【例1】 有一液位控制系統(tǒng)如圖所示，根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)閥選用氣開式，調(diào)節(jié)器的正反作用應該如何？解：先做兩條規(guī)定：（1）氣開調(diào)節(jié)閥為+A，氣關(guān)調(diào)節(jié)閥為A；（2）調(diào)節(jié)閥開大，被調(diào)參數(shù)上升為+B，下降為B。則 AB=“+”調(diào)節(jié)器選反作用； AB=“”調(diào)節(jié)器選正作用。在圖中，閥為氣開+A，閥開大，液位下降B，則有： （+A）（B）=“”調(diào)節(jié)器選正作用。 南陽理工學院 李珍調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)的選擇原則：安

29、全原則、節(jié)能原則因：供氣中斷時，應使給水閥全開，使得鍋爐不致燒干引起爆炸。故：選氣關(guān)閥。鍋爐汽包水位控制帶控制點的流程圖例：鍋爐汽包水位的控制氣關(guān)閥南陽理工學院 李珍例2：加熱爐爐溫的控制因：供氣中斷時，應使燃料閥全關(guān)，停止供應燃料油，不致使加熱爐溫度過高燒壞爐子。故：選氣開閥。加熱爐溫度控制帶控制點的流程圖氣開閥南陽理工學院 李珍H如果，介質(zhì)是由強腐蝕性的，再生產(chǎn)過程中不允許溢出，調(diào)節(jié)閥的作用形式？如果后面的環(huán)節(jié)不允許沒有物料，調(diào)節(jié)閥的作用形式？南陽理工學院 李珍 調(diào)節(jié)閥的選擇主要依據(jù)是： （1）流體性質(zhì)如流體種類、粘度、毒性、腐蝕性、是否含懸浮顆粒等。 （2）工藝條件如溫度、壓力、流量、壓

30、差、泄漏量等。 （3）過程控制要求調(diào)節(jié)系統(tǒng)精度、可調(diào)比、噪音等。 3、調(diào)節(jié)閥型式的選擇南陽理工學院 李珍 實際上是指如何選擇直線和等百分比流量特性。（因為快開閥一般應用于雙位控制和程序控制中） (二)調(diào)節(jié)閥的流量特性選擇1、從調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量分析調(diào)節(jié)對象放大系數(shù)調(diào)節(jié)閥放大系數(shù) = 常數(shù) 2、從工藝管道情況分析3、從負荷變化情況分析生產(chǎn)過程自動控制中等百分比被廣泛采用。 南陽理工學院 李珍（三）調(diào)節(jié)閥的口徑選擇 主要依據(jù) 1、計算流量（通過調(diào)節(jié)閥的最大流量）的確定 一般以正常生產(chǎn)能力下的1.151.5倍流量Q 。2、計算壓差的確定 選定S 值 流量特性及系統(tǒng)特點 一般取S = 0.30.5 計

31、算范圍 閥前、閥后兩點總壓損計算壓差 最大流量條件下壓力基本穩(wěn)定系統(tǒng)各項阻力 南陽理工學院 李珍（三）調(diào)節(jié)閥的口徑選擇 3、流量系數(shù)的計算 根據(jù)已確定的計算流量和計算壓差，求取最大和最小流量時的KV 最大值和最小值。 4、流量系數(shù)值的選擇 選取大于KVmax值并與其最接近的那一級KV 值。 5、調(diào)節(jié)閥開度驗算 最大流量時調(diào)節(jié)閥的開度應在90%左右，最小開度不小于10% 。 南陽理工學院 李珍5、調(diào)節(jié)閥開度驗算 （1）理想流量特性為直線時的開度K 為：（2）理想流量特性為等百分比的開度K 為： 式中 KV 所選擇的調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)（標準系列） PV 調(diào)節(jié)閥全開時的壓差，即計算壓差，100kPa

32、介質(zhì)密度，g/cm3 Qi 被驗算開度處的流量，m3/h 南陽理工學院 李珍6、調(diào)節(jié)閥實際可調(diào)比的驗算 （三）調(diào)節(jié)閥的口徑選擇 可調(diào)比的近似計算公式：P123 要求生產(chǎn)中一般最大流量與最小流量之比為3左右。 調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量Qmax與最小流量Qmin之比值，即 。 驗證合適之后，根據(jù)值KV 來確定閥座的直徑和公稱直徑。 南陽理工學院 李珍（四）調(diào)節(jié)閥的口徑計算實例 在某系統(tǒng)中，擬選擇一臺直線流量特性的直通雙座閥，根據(jù)工藝要求，最大流量為Qmax=100m3/h，最小流量Qmin=30m3/h，閥前壓力P1=800kPa，最小壓差為pmin = 60kPa，最大壓差pmax =500kPa。被調(diào)介質(zhì)是水，水溫為18，安裝時初定管道直徑為125mm，閥阻比S = 0.5，問應選擇多大的閥門口徑？ 解：1、計算流量的確定 本題已給出最大流量為Qmax=100m3/h和最小流量Qmin=30m3/h，按照計算流量確定原則就選這二個值。2、計算壓差 題目中已給出最小壓差為pmin = 60kPa。 3、流量系數(shù)的計算 南陽理工學院 李珍（四）調(diào)節(jié)閥的口徑計算實例 4、根據(jù)KV為129，查直通雙座閥產(chǎn)品，得