8.1概述

作用：接受控制器輸出的控制信號，改變操縱變量，使生產(chǎn)過程按預(yù)定要求正常進行。系統(tǒng)故障的70％來自執(zhí)行器。簡單控制系統(tǒng)的方塊圖

執(zhí)行器按使用能源分類電動執(zhí)行器；液動執(zhí)行器；氣動執(zhí)行器氣動執(zhí)行器包括：氣動調(diào)節(jié)閥氣動馬達氣動機器人是以壓縮空氣為能源，結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、平穩(wěn)、輸出推動力大、維修方便、防火防爆、價格較低、廣泛應(yīng)用于化工、煉油生產(chǎn)。8.2氣動調(diào)節(jié)閥

0.14Mpa8.2.1氣動調(diào)節(jié)閥的組成執(zhí)行機構(gòu)控制機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)的作用是根據(jù)控制器控制信號產(chǎn)生推力或位移。調(diào)節(jié)機構(gòu)是根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)輸出信號去改變能量或物料輸送量的裝置。氣動調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)是統(tǒng)一的整體

調(diào)節(jié)機構(gòu)是一個局部阻力可以改變的節(jié)流元件。由于閥芯在閥體內(nèi)移動，改變了閥芯與閥座之間的流通面積，即改變了閥的阻力系數(shù)，介質(zhì)的流量也就相應(yīng)地改變，從而達到調(diào)節(jié)工藝參數(shù)的目的。8.2.2氣動執(zhí)行機構(gòu)的分類和作用方式：（1）分類：氣動執(zhí)行機構(gòu)主要分為薄膜式和活塞式。薄膜式這種執(zhí)行機構(gòu)的輸出位移與輸入氣壓信號成比例關(guān)系。當壓力與彈簧的反作用力平衡時,推桿穩(wěn)定在某一位置,信號壓力越大,推桿的位移量也越大。(推桿的位移即為執(zhí)行機構(gòu)的直線輸出位移,也稱行程。)

8.2.2氣動執(zhí)行機構(gòu)的分類和作用方式：

（1）分類：氣動執(zhí)行機構(gòu)主要分為薄膜式和活塞式。活塞式活塞式行程長，適用于要求有較大推力的場合，而薄膜式行程較小，只能直接帶動閥桿。（2）作用方式正作用形式:信號壓力增大,推桿向下。

反作用形式:信號壓力增大,推桿向上。薄膜式8.2.3調(diào)節(jié)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型與作用方式

調(diào)節(jié)機構(gòu)是一個局部阻力可以改變的節(jié)流元件。由于閥芯在閥體內(nèi)移動，改變了閥芯與閥座之間的流通面積，即改變了閥的阻力系數(shù)，被調(diào)介質(zhì)的流量也就相應(yīng)地改變，從而達到調(diào)節(jié)工藝參數(shù)的目的。(1)結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)特點：

只有一個閥芯有兩個閥芯優(yōu)點：

泄漏量小不平衡推力較小缺點：閥芯受到的不平衡推力大泄漏量大

適用：壓差較小、泄漏量壓差較大、對泄較小的場合漏量要求不高的場合

直通單座閥

直通雙座閥(1)結(jié)構(gòu)類型閥體為直角形①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)。②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，③在高壓差場合下，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。④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)閥角形調(diào)節(jié)閥分流三通調(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)。1、在使用中應(yīng)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(yīng)力而引起變形，造成連接處泄漏或損壞。2、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)閥合流三通調(diào)節(jié)閥隔膜調(diào)節(jié)閥常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點——隔膜調(diào)節(jié)閥隔膜調(diào)節(jié)閥用耐腐蝕襯里的閥體和耐腐蝕隔膜代替閥芯、閥座組件，由隔膜位移起調(diào)節(jié)作用。隔膜調(diào)節(jié)閥耐腐蝕性強，適用于對強酸、強堿等強腐蝕牲介質(zhì)流量的調(diào)節(jié)。它結(jié)構(gòu)簡單，流路阻力小，流通能力較同口徑的其他閥大，無泄漏量。但由于隔膜和襯里的限制，一般只能在壓力低于1M

pa，溫度低于150℃的情況下使用。

常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點——隔膜調(diào)節(jié)閥蝶閥：①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。②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及允許泄漏量較大的場合③蝶閥通常工作轉(zhuǎn)角應(yīng)小于70℃，此時流量特性與等百分比特性相似④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(dǎo)向，閥芯可在套筒中上下移動。①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)。②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；后者類似于直通雙座閥，適用于雙座閥的場合。③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(yīng)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——套筒閥套筒閥偏心旋轉(zhuǎn)閥：①轉(zhuǎn)軸帶動閥芯偏心旋轉(zhuǎn)②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

閥芯為一球體：①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。②該閥結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，密封可靠，流通能力大③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)構(gòu)示意圖及特點——“O”形球閥“O”形球閥閥結(jié)構(gòu)形式 特點及適用場合表不同結(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氣動薄膜直通單座閥氣動薄膜直通雙座閥電動直通單座閥電動隔膜閥氣動蝶閥氣動球閥氣動切斷閥氣動薄膜角形閥電動三通閥電磁閥手動截止閥正作用：閥芯向下，閥桿向下，流通面積減少。反作用：閥芯向上，閥桿向下，流通面積增大。

（2）調(diào)節(jié)機構(gòu)的作用方式

8.2.4氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的作用方式氣動薄膜控制閥的執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)組合起來可以實現(xiàn)氣開和氣關(guān)式兩種調(diào)節(jié)方式。氣關(guān)閥：氣壓信號越大，閥門開度越小，而在失氣時則全開。氣開閥：氣壓信號越大，閥門開度越大，而在失氣時則全關(guān)；8.2.5氣動調(diào)節(jié)閥的流量方程？氣動調(diào)節(jié)閥的流量方程流量系數(shù)實用流量方程流量系數(shù)大小直接反映了調(diào)節(jié)閥所能通過流體的最大能力，所以稱之為流通能力流通能力C在數(shù)值上等于：調(diào)節(jié)閥全開時，閥前后壓差100kPa、流體密度為1g/cm3（即5～40℃的水）的條件下，每小時流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量值(m3/h）。即出廠時的標定值流通能力是調(diào)節(jié)閥的一個重要參數(shù)。是選擇調(diào)節(jié)閥口徑大小的依據(jù)可調(diào)比R反映調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)流量的能力的大小

定義:調(diào)節(jié)閥所能調(diào)節(jié)的最大流量和最小流量之比

調(diào)節(jié)閥前后壓差的變化，會引起可調(diào)比變化，將可調(diào)比分為理想可調(diào)比和實際可調(diào)比。

調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比國產(chǎn)控制閥理想可調(diào)比：R=30。氣動調(diào)節(jié)閥的特性傳函調(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8.2.1理想流量特性定義：控制閥的前后壓差不變時得到的流量特性。特點：完全取決于閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)（固有特性）類型：線性、對數(shù)、快開、拋物線調(diào)節(jié)閥的固有特性，由閥芯的形狀所決定。1-快開特性2-線性特性3-拋物線特性4-等百分比（對數(shù)）特性（1）理想流量特性(ΔP一定)①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②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。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。③拋物線流量特性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%及相對流量變20%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。

④快開閥：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。線性閥：放大系數(shù)KV是一個常數(shù)，不管閥桿原來在什么位置，只要閥桿相同的變化，流量的數(shù)值也做相同的變化。因此在開度較小時流量相對變化值大，靈敏度過高，控制作用過強，容易產(chǎn)生振蕩，對控制不利；在開度較大時流量相對變化值小，靈敏度又太小，控制緩慢，削弱了控制作用。不適宜用于負荷變化大的場合?？刂崎y的理想流量特性R=301——線性2——對數(shù)3——快開各種閥的特點：控制閥的理想流量特性R=301——線性2——對數(shù)3——快開對數(shù)閥：對數(shù)閥的放大系數(shù)KV隨著相對開度增加而增加。在小開度時控制閥的放大系數(shù)小，控制平穩(wěn)緩和；在大開度時放大系數(shù)大，控制靈敏?？扉_閥：適用于迅速啟閉的雙位控制系統(tǒng)控制閥的理想流量特性R=301——線性2——對數(shù)3——快開控制閥的實際安裝使用情況畫等效電路圖8.2.2工作流量特性定義：實際上控制閥的前后壓差是變化的，此時得到的控制閥的相對流量與相對開度之間的關(guān)系稱為工作流量特性。串聯(lián)管道情況串聯(lián)管道控制閥壓差變化配管系數(shù)S：控制閥全開時，控制閥上壓差△pv與系統(tǒng)總壓差△p之比。閥阻比S=1時，系統(tǒng)的總壓差全部降在控制閥上，工作流量特性就表現(xiàn)為理想流量特性。S減小會帶來兩個不利后果：(1)(2)流量特性畸變（0.3<S<0.6）S減小會帶來的第二個不利后果：8.3控制閥選擇控制閥結(jié)構(gòu)形式及材質(zhì)的選擇控制閥流量特性的選擇控制閥氣開與氣關(guān)形式的選擇控制閥口徑的選擇結(jié)構(gòu)形式及材質(zhì)的選擇依據(jù)：工藝條件調(diào)節(jié)介質(zhì)特性特殊情況：閃蒸和空化、磨損、腐蝕、高溫、低溫、高壓降例如，當控制閥前后壓差較小，要求泄漏量也較小的場合應(yīng)選用直通單座閥；當控制閥前后壓差較大，并且允許有較大泄漏量的場合選用直通雙座閥；當介質(zhì)為高粘度，含有懸浮顆粒物時，為避免粘結(jié)堵塞現(xiàn)象，便于清洗應(yīng)選用角型控制閥。流量特性的選擇通常是指如何合理選擇線性和對數(shù)流量特性。選擇步驟：(1)根據(jù)過程特性，選擇閥的工作特性；(2)根據(jù)配管情況，從所需的工作特性出發(fā)，推斷理想流量特性。選擇原則：使整個廣義對象具有線性特征?？刂崎y特性的選取要能夠補償廣義對象特性的非線性性。調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)的選擇原則：安全原則、節(jié)能原則因：供氣中斷時，應(yīng)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