第4章 执行器

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1、作用：根据调节器的命令，直接控制能量或物料作用：根据调节器的命令，直接控制能量或物料等被调介质的输送量，达到调节温度、压力、等被调介质的输送量，达到调节温度、压力、流量等工艺参数的目的流量等工艺参数的目的. .3.4 执行器和防爆栅现场仪表单元，直接接触介质，通常工作在高温现场仪表单元，直接接触介质，通常工作在高温高压、高粘度，易燃易爆，强腐蚀。高压、高粘度，易燃易爆，强腐蚀。自动调节阀按照工作所用能源形式可分为：自动调节阀按照工作所用能源形式可分为：q电动调节阀电动调节阀：电源配备方便，信号传输快、：电源配备方便，信号传输快、损失小，可远距离传输；但推力较小。损失小，可远距离传输；但推力较小

2、。q气动调节阀气动调节阀：结构简单，可靠，维护方便，：结构简单，可靠，维护方便，防火防爆；但气源配备不方便。防火防爆；但气源配备不方便。q液动调节阀液动调节阀：用液压传递动力，推力最大；：用液压传递动力，推力最大；但安装、维护麻烦，使用不多。但安装、维护麻烦，使用不多。 工业中使用最多的是气动调节阀和电动调节阀。工业中使用最多的是气动调节阀和电动调节阀。 执行器有自动调节阀门、自动电压调节器、自动电流执行器有自动调节阀门、自动电压调节器、自动电流调节器、控制电机等。其中自动调节阀门是最常见的执行调节器、控制电机等。其中自动调节阀门是最常见的执行器，种类繁多。器，种类繁多。l执行机构： 将调节器

3、的输出信号转换为位移信号。 （驱动） l调节机构：将位移信号转换成流通截面积的变化。 （阀芯）执行器的组成：执行器的组成： 它由膜片、阀杆和平衡弹簧等组成，是执行器的推动装置。它接受气动调节器或电/气转换器输出的气压信号，经膜片转换成推力并克服弹簧力后，使阀杆产生位移，带动阀芯动作。 1-上盖 2膜片 3一平衡弹簧 4一阀杆 5阀体 6阀座 7阀芯 1. 气动执行机构气动执行机构气动执行器气动执行器 气动薄膜单座气动薄膜单座 调节阀调节阀 执行机构执行机构 结构：结构：薄膜式薄膜式，活塞式两种结构。活塞式两种结构。 气动薄膜式执行机构分正作用（气动薄膜式执行机构分正作用（ZMA）和反作用）和反

4、作用 （ZMB）两类；或分为有弹簧和无弹簧两种。）两类；或分为有弹簧和无弹簧两种。 作用：作用：将控制信号压力的大小转换为阀杆的位移。将控制信号压力的大小转换为阀杆的位移。 阀杆的阀杆的行程规格行程规格：10、16、25、40、60、100mm等。等。 有弹簧气动薄膜式执行机构的输出位移与输入控制气信号有弹簧气动薄膜式执行机构的输出位移与输入控制气信号成比例关系，弹簧平衡作用。成比例关系，弹簧平衡作用。 控制机构：控制机构： 即控制阀，局部阻力可以改变的即控制阀，局部阻力可以改变的节流元件节流元件。将阀杆的位移。将阀杆的位移转换为被控介质流量的大小。控制阀有多种结构形式，（如转换为被控介质流量

5、的大小。控制阀有多种结构形式，（如图图6-56-56-14所示。所示。控制阀结构决定其流量特性。控制阀结构决定其流量特性。 气动执行器气动执行器气动执行机构有正作用和反作用两种形式气动执行机构有正作用和反作用两种形式: :当输入气压信号增加时阀杆向下移动时称当输入气压信号增加时阀杆向下移动时称正作用正作用；当输入气压信号增加时阀杆向上移动时称当输入气压信号增加时阀杆向上移动时称反作用反作用。在工业生产中口径较大的调节阀通常采用正作用方式。在工业生产中口径较大的调节阀通常采用正作用方式。 lKAp 气动薄膜执行机构的静态特性表示平衡状态时输入气动薄膜执行机构的静态特性表示平衡状态时输入的气压的气

6、压p与阀杆位移与阀杆位移l的关系，即的关系，即 A为膜片的有效面积；K为平衡弹簧的弹性系数 气动执行机构的动态特性可近似成一阶惯性环节，其惯气动执行机构的动态特性可近似成一阶惯性环节，其惯性的大小取决于膜头空间的大小与气管线的长度和直径。性的大小取决于膜头空间的大小与气管线的长度和直径。 气动执行机构（补充参考）气动执行机构（补充参考）2. 电动执行机构电动执行机构 （不考）（不考） 电动执行机构根据配用的调节机构不同，其输出方式有电动执行机构根据配用的调节机构不同，其输出方式有直行程、角行程和多转式三种类型，其电气原理完全相同，直行程、角行程和多转式三种类型，其电气原理完全相同，仅减速器不一

7、样。仅减速器不一样。 电动执行机构的组成框图电动执行机构的组成框图 =K Ii （电动执行器可看成比例环节）。 伺服放大器原理图伺服放大器原理图 校正网络原理图校正网络原理图 （1） 直通单座阀直通单座阀流体对阀芯的不平流体对阀芯的不平衡作用力大。一般用在小衡作用力大。一般用在小口径、低压差的场合。口径、低压差的场合。q结构简单、泄漏量小。结构简单、泄漏量小。3调节机构调节机构 调节机构就是阀门，是一个调节机构就是阀门，是一个局部阻力可以改变局部阻力可以改变的节流元件的节流元件。通过改变阀芯的行程可以改变调节阀。通过改变阀芯的行程可以改变调节阀的阻力系数，达到控制流量的目的。的阻力系数，达到控

8、制流量的目的。正装阀正装阀阀芯下移时，阀芯与阀阀芯下移时，阀芯与阀座间的流通截面积增大座间的流通截面积增大阀门中的柱式阀芯可以正装，也可以反装。阀门中的柱式阀芯可以正装，也可以反装。 反装阀反装阀阀芯下移时，阀芯与阀阀芯下移时，阀芯与阀座间的流通截面积减小座间的流通截面积减小（2 2） 直通双座阀直通双座阀 阀体内有两个阀芯和阀座。阀体内有两个阀芯和阀座。q流体流过时，作用在上、下两个阀芯上的推流体流过时，作用在上、下两个阀芯上的推力方向相反且大小相近，可以互相抵消，所以不平力方向相反且大小相近，可以互相抵消，所以不平衡力小。衡力小。q但是，由于加工的但是，由于加工的限制，上下两个阀芯阀限制，

9、上下两个阀芯阀座不易保证同时密闭，座不易保证同时密闭，因此泄漏量较大。因此泄漏量较大。（3）角形控制阀角形控制阀两个接管呈直角形，一般为底进侧出，这种阀的两个接管呈直角形，一般为底进侧出，这种阀的流路简单、对流体的阻力较小。流路简单、对流体的阻力较小。q适用于现场管道适用于现场管道要求直角连接，介质要求直角连接，介质为高粘度、高压差和为高粘度、高压差和含有少量悬浮物和固含有少量悬浮物和固体颗粒状的场合。体颗粒状的场合。 （4 4） 三通控制阀三通控制阀 有三个出入口与工艺管道连接。流通方式有合有三个出入口与工艺管道连接。流通方式有合流型（两种介质混合成一路）和分流型（一种介质流型（两种介质混合

10、成一路）和分流型（一种介质分成两路）两种。适用于配比控制与旁路控制。分成两路）两种。适用于配比控制与旁路控制。（5）隔膜控制阀隔膜控制阀 采用耐腐蚀材料作采用耐腐蚀材料作隔膜，将阀芯与流体隔隔膜，将阀芯与流体隔开。开。q结构简单、流阻小、流通能力比同口径的其他结构简单、流阻小、流通能力比同口径的其他种类的阀要大。由于介质用隔膜与外界隔离，故无填种类的阀要大。由于介质用隔膜与外界隔离，故无填料，介质也不会泄漏。料，介质也不会泄漏。q耐腐蚀能力强，适用于强酸、强碱、强腐蚀性耐腐蚀能力强，适用于强酸、强碱、强腐蚀性介质的控制，也能用于高粘度及悬浮颗粒状介质的控介质的控制，也能用于高粘度及悬浮颗粒状介

11、质的控制。制。 q适用于大口径、适用于大口径、大流量、低压差的场大流量、低压差的场合，也可以用于含少合，也可以用于含少量纤维或悬浮颗粒状量纤维或悬浮颗粒状介质的控制。介质的控制。（6）蝶阀蝶阀又名翻板阀。又名翻板阀。结构简单、重量轻、流阻极小，但泄漏量大。结构简单、重量轻、流阻极小，但泄漏量大。3.4.2 气动执行器的应用气动执行器的应用1. 调节阀的流通能力调节阀的流通能力确定调节阀尺寸的主要依据是流通能力确定调节阀尺寸的主要依据是流通能力，它定义为调节阀全开、阀前，它定义为调节阀全开、阀前后压差为后压差为0.1MPa、流体重度为、流体重度为1g/cm3时，每小时通过阀门的流体流时，每小时通