1、第十章 執(zhí)行器,本章內(nèi)容,10.1 執(zhí)行器的組成與分類 10.2 控制閥的流量特性,10.1 執(zhí)行器的組成與分類,作用：接收控制器輸出的控制信號(hào)，改變操縱變量，使生產(chǎn)過(guò)程按預(yù)定要求正常進(jìn)行。 組成：執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指根據(jù)控制器控制信號(hào)產(chǎn)生推力或位移的裝置。 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)：調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出信號(hào)去改變能量或物料輸送量的裝置，通常指控制閥。,現(xiàn)場(chǎng)有時(shí)就將執(zhí)行器稱為控制閥。 分類：液動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng) 液動(dòng): 推力最大，但較笨重，現(xiàn)很少使用 電動(dòng)： 電動(dòng)執(zhí)行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是分開(kāi)的兩部分，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)有角行程和直行程兩種，都是以兩相交流電機(jī)為動(dòng)力的位置伺服機(jī)構(gòu)，作用是將輸

2、入的直流電流信號(hào)線性地轉(zhuǎn)換為位移量。安全防爆性能較差，電機(jī)動(dòng)作不夠迅速，在行程受阻或閥桿被軋住時(shí)電機(jī)易受損。,氣動(dòng)： 氣動(dòng)執(zhí)行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是統(tǒng)一的整體，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式和活塞式兩類?；钊叫谐涕L(zhǎng)，適用于要求有較大推力的場(chǎng)合，而薄膜式行程較小，只能直接帶動(dòng)閥桿?；S一般均采用薄膜式。（習(xí)慣稱為“氣動(dòng)薄膜控制閥”)是用壓縮空氣為能源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、平穩(wěn)、輸出推動(dòng)力大、維修方便、防火防爆、價(jià)格較低、廣泛應(yīng)用于化工、煉油生產(chǎn)。,圖10-1氣動(dòng)薄膜控制閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,圖10-2 外部結(jié)構(gòu)圖,10.1.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu),氣動(dòng)執(zhí)行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是統(tǒng)一的整體。 （1）氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 氣動(dòng)執(zhí)

3、行機(jī)構(gòu)主要分為薄膜式（動(dòng)畫(huà)）和活塞式（動(dòng)畫(huà)）。,圖10-3 薄膜式,圖10-4 活塞式,薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出位移與輸入氣壓信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)壓力與彈簧的反作用力平衡時(shí),推桿穩(wěn)定在某一位置,信號(hào)壓力越大,推桿的位移量也越大。(推桿的位移即為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直線輸出位移,也稱行程。) 活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)屬于強(qiáng)力氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其氣缸允許操作壓力高達(dá)0.5MPa，且無(wú)彈簧抵消推力，因此輸出推力很大，特別適用于高靜壓、高壓差、大口徑控制蝶閥的推動(dòng)裝置。可用于壓縮機(jī)氣量控制。,（2） 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 在防爆要求不高且無(wú)合適氣源的情況下可以使用電動(dòng)執(zhí)行器。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速裝置，在電信號(hào)的作用下產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)

4、和角度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般可以分為直行程、角行程、多轉(zhuǎn)式三種。 直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸輸出各種大小不同的直線位移，通常用來(lái)推動(dòng)單座、雙座、三通、,套筒等形式的控制閥。 角行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸輸出角位移，轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍小于360o, 通常用來(lái)推動(dòng)蝶閥、球閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥等轉(zhuǎn)角式控制閥。 多轉(zhuǎn)式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸輸出各種大小不等的有效圈數(shù)，通常用于推動(dòng)閘閥或由執(zhí)行電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)式的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，如各種泵等。,10.1.2 控制閥（調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)）結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)閥是一個(gè)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(dòng)，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

5、，從而達(dá)到調(diào)節(jié)工藝參數(shù)的目的。,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。,圖10-5 控制閥正、反作用,動(dòng)畫(huà)三 正作用 負(fù)作用,執(zhí)行器如氣動(dòng)薄膜控制閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組合起來(lái)可以實(shí)現(xiàn)氣開(kāi)和氣關(guān)式兩種調(diào)節(jié)。,圖10-6 正反作用組合,氣動(dòng)控制閥的氣開(kāi)、氣關(guān)特性 氣關(guān)閥：供氣量越大，閥門(mén)開(kāi)度越小，而在失氣時(shí)則全開(kāi)。 氣開(kāi)閥：供氣量越大，閥門(mén)開(kāi)度越大，而在失氣時(shí)則全關(guān)；,圖10-7 氣開(kāi)閥、氣關(guān)閥,10.1.3 控制閥（調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)）的類型,調(diào)節(jié)閥的品種很多，但根據(jù)閥芯的動(dòng)作形式，調(diào)節(jié)閥可分為直行程式和角行程式兩大類。閥桿帶動(dòng)閥芯沿直線運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)閥屬于直

6、行程類，閥芯按轉(zhuǎn)角運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)閥屬于角行程類。 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要由閥體、閥座、閥芯和閥桿或轉(zhuǎn)軸等部件組成。閥芯與閥桿或轉(zhuǎn)軸之間采用螺紋或其它方式連接，閥芯由閥桿或轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)，閥,桿或轉(zhuǎn)軸與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連接。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)閥桿移動(dòng)或帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閥芯與閥座之間的流通面積發(fā)生改變，即閥的開(kāi)度發(fā)生改變，從而使流體的流量也發(fā)生相應(yīng)的變化，達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。下面對(duì)常用閥的特點(diǎn)及應(yīng)用作一介紹。,10.1.3.1 直行程式的控制閥,（1）直通單座閥 所謂單座是指閥體內(nèi)只有一個(gè)閥芯和一個(gè)閥座。如圖（b）、（c）所示。它適用于要求泄漏量小，工作壓差較小的干凈介質(zhì)的場(chǎng)合。在應(yīng)用中應(yīng)特別注意其允許壓差，防止閥門(mén)關(guān)不死。（動(dòng)畫(huà)

7、）,圖10-8 常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖,（2）直通雙座閥 直通雙座調(diào)節(jié)閥圖(a)的閥體內(nèi)有兩個(gè)閥芯和閥座。它與同口徑的單座閥相比，流通能力約大20%25%。因?yàn)榱黧w對(duì)上、下兩閥芯上的作用力可以相互抵消，但上、下兩閥芯不易同時(shí)關(guān)閉，因此雙座閥具有允許壓差大、泄漏量較大的特點(diǎn)。 故適用于閥兩端壓差較大，泄漏量要求不高的干凈介質(zhì)場(chǎng)合，不適用于高粘度和含纖維的場(chǎng)合。（動(dòng)畫(huà)）,（3）角形閥 角形調(diào)節(jié)閥的閥體為直角形，其流路簡(jiǎn)單，服力小，適用于高壓差、高粘度、含懸浮物和顆粒狀物料流量的控制。 一般使用于底進(jìn)側(cè)出、此種調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定性較好。在高壓場(chǎng)合下，為了延長(zhǎng)閥芯使用壽命，可采用側(cè)進(jìn)底出，但在小開(kāi)度時(shí)容易發(fā)生振

8、蕩。（動(dòng)畫(huà)） （4）三通閥 三通閥的閥體有三個(gè)接管口，適用于三個(gè)方向,流體的管路控制系統(tǒng)，大多用于熱交換器的溫度控制、配比控制和旁路控制。在使用中應(yīng)注意流體溫差不宜過(guò)大，通常小于150，否則會(huì)使三通閥產(chǎn)生較大應(yīng)力面引起變形，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(gè)輸入口流進(jìn)混合后由一出口流出，三通分流閥為介質(zhì)由一入口流進(jìn)，分為兩個(gè)出口流出。（動(dòng)畫(huà)） （5）套筒閥 套筒閥又叫籠式閥，是一種結(jié)構(gòu)比較特殊的,新型調(diào)節(jié)閥，它的閥體與一般的直通單座閥相似，閥內(nèi)有一個(gè)圓柱形套簡(jiǎn)。根據(jù)流通能力的大小、套筒的窗口可分為為四個(gè)、兩個(gè)或一個(gè)。利用套筒導(dǎo)向，閥芯可在套簡(jiǎn)中

9、上、下移動(dòng)。由于這種移動(dòng)改變了節(jié)流孔的面積，從而實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。 此閥具有不平衡力小、穩(wěn)定性好、噪聲低、互換性、通用性強(qiáng)，拆裝、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。但不適用于高溫、高粘度、含顆粒和結(jié)晶的介質(zhì)控制。,10.1.3.2 角行程式的控制閥,（1）蝶閥 蝶閥的擋板以轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)來(lái)控制流體的流量。它由閥體、擋板、擋板軸和軸封等部件組成。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、成本低、流通能力大，特別適用于低壓差、大口徑、大流量氣體和帶有懸浮物流體的場(chǎng)合，但泄漏量較大。其流量特性在轉(zhuǎn)角達(dá)到70。前和等百分比特性相似，70以后工作不穩(wěn)定，特性也不好，所以,蝶閥通常在070轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)使用。廣泛應(yīng)用于壓縮機(jī)控制系統(tǒng)中。（動(dòng)畫(huà)） （2）凸輪撓曲閥 凸輪撓曲閥又稱偏心旋轉(zhuǎn)閥，也是一種新型結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥。其球面閥芯的中心線與轉(zhuǎn)軸中心偏離，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)閥芯偏心旋轉(zhuǎn)，使閥芯向前下方進(jìn)入閥座。 偏心旋轉(zhuǎn)閥具有體積小，重量輕，使用可靠，維修方便，通用性強(qiáng)，流體阻力小等優(yōu)點(diǎn)，適用,于粘度較大的場(chǎng)合，在石灰、泥漿等流體中，具有較好的使用性能。（動(dòng)畫(huà)）,返