執(zhí)行器的種類ppt課件

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了解執(zhí)行器的種類、特點(diǎn)及正反作用方式 掌握氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作原理 理解電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成及各部分作用 了解控制閥的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 理解控制閥的流量系數(shù)、可調(diào)比和流量特性的概念 了解閥門定位器的作用及使用場(chǎng)合 掌握控制閥的選用原則,能夠應(yīng)用控制閥的選用原則正確選用控制閥 能夠?qū)?zhí)行器進(jìn)行正確的調(diào)校 能夠正確的安裝執(zhí)行器 能夠處理執(zhí)行器在使用、維護(hù)中的問題,第4章 執(zhí)行器,知識(shí)目標(biāo),技能目標(biāo),4.1 概述,4.4 閥門定位器,4.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu),4.3 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),第4章 執(zhí)行器,4.7 執(zhí)行器的安裝與維護(hù),4.5 執(zhí)行器的選擇,4.6 氣動(dòng)薄膜控制閥性能測(cè)試,4.1 概述：,,,,一、執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)組成 組成： 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 二、執(zhí)行器的分類,氣動(dòng)執(zhí)行器 Pλ→L→Q 按能源分： 電動(dòng)執(zhí)行器 Ii→L→Q 液動(dòng)執(zhí)行器,,直行程 角行程,,三種執(zhí)行器的特點(diǎn)比較,,電動(dòng)執(zhí)行器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,氣動(dòng)執(zhí)行器,4.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu),,,,1. 特點(diǎn) 它是以140kP的壓縮空氣為能源，以20 ~ 100kP氣壓信號(hào)為輸入控制信號(hào)； 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、性能穩(wěn)定、輸出推力大、維修方便、本質(zhì)安全防暴和價(jià)格低廉等特點(diǎn)。 2.構(gòu)成原理,,（一）結(jié)構(gòu)組成： 執(zhí)行機(jī)構(gòu) Pλ →L → Q 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),一、氣動(dòng)執(zhí)行器,氣動(dòng)薄膜控制閥,外形,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,反裝閥,,,,氣開式 執(zhí)行器,正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu),P入,正作用式 氣動(dòng)薄膜 控制閥,閥芯的正裝與反裝形成氣開、氣關(guān),正裝,反裝,反作用式氣動(dòng)薄膜控制閥,結(jié)構(gòu) 原理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,氣關(guān)式 控制閥,,,,,,O型環(huán),氣開式 執(zhí)行器,反作用執(zhí) 行機(jī)構(gòu),P入,四種組合,氣關(guān)式,氣關(guān)式,氣開式,氣開式,反裝閥,反裝閥,正裝閥,正裝閥,P入,P入,P入,P入,Q,Q,Q,Q,Q,氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)按其作用方式可分成比例式和兩位式兩種。 比例式是指輸入信號(hào)壓力與推桿的行程成比例關(guān)系，這時(shí)它必須與閥門定位器配用。 兩位式是根據(jù)輸入執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞兩側(cè)的操作壓力差來完成的?；钊筛邏簜?cè)推向低壓側(cè)，就使推桿由一個(gè)極端位置推移至另一個(gè)極端位置。,氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu),二、電動(dòng)執(zhí)行器,電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)又包括兩相伺服電動(dòng)機(jī)、減速器和位置發(fā)送器,伺服放大器：前置磁放大器、觸發(fā)器，可控硅主回路及電源等部分。 作用：綜合輸入信號(hào)和反饋信號(hào)，并將該結(jié)果信號(hào)加以放大，使之有足夠大的功率來控制伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 根據(jù)綜合后結(jié)果信號(hào)的極性，放大器應(yīng)輸出相應(yīng)極性的信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的正、反運(yùn)轉(zhuǎn)。,1.伺服放大器,操作器：是用來完成手動(dòng)自動(dòng)之間的切換、遠(yuǎn)方操作和自動(dòng)跟蹤無擾動(dòng)切換等任務(wù),2.執(zhí)行機(jī)構(gòu),伺服電機(jī)：是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力部分,減速器 ：將高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩變成低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩,位置發(fā)送器：根據(jù)差動(dòng)變壓器的工作原理，利用輸出軸的位移來改變鐵芯在差動(dòng)線圈中的位置，以產(chǎn)生反饋信號(hào)和位置信號(hào)。,一、控制閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),直通,4.3 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),角形,三通控制閥：合流；分流,碟閥,角行程式閥芯,凸輪撓曲閥,蝶閥,球閥,1、控制閥的節(jié)流原理,二、控制閥的流量系數(shù),2、閥門的流量系數(shù)C的定義,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,P入,Q,,,Q,P1,P2,ρ,流量方程： 實(shí)用流量方程：,,,,,C稱為流量系數(shù)，在控制閥中又稱為為閥的流通能力。 流通能力C被定義為：當(dāng)控制閥全開時(shí)，閥前后壓差ΔP為0.1Mpa、流體重度為1g/cm3時(shí)，每小時(shí)通過控制閥流體的流量數(shù)。 控制閥的尺寸通常用公稱直徑Dg和閥座直徑dg來表示。主要依據(jù)是計(jì)算出流通能力C來進(jìn)行選擇 。,二、控制閥的流量系數(shù),三、控制閥的可調(diào)比,控制閥的可調(diào)比就是控制閥所能控制的最大流量與最小流量之比?？烧{(diào)比也稱為可調(diào)范圍，用R表示。,1.理想可調(diào)比 當(dāng)控制閥上壓差一定時(shí)，這時(shí)的可調(diào)比稱為理想可調(diào)比。 2.實(shí)際可調(diào)比 控制閥在實(shí)際工作時(shí)，與管路系統(tǒng)相串聯(lián)或與旁路閥相并聯(lián)，此時(shí)的可調(diào)比就稱為實(shí)際可調(diào)比。,(1)串聯(lián)管道時(shí)的可調(diào)比,ΔPmax為控制閥全關(guān)時(shí)閥前后的壓差（近似等于系統(tǒng)的總壓差）； ΔPmin為控制閥全開時(shí)閥前后的壓差； S為控制閥全開時(shí)閥前后壓差與系統(tǒng)總壓差之比,(2)并聯(lián)管道時(shí)的可調(diào)比,四、控制閥的流量特性,,式中： 相對(duì)流量，即某一開度的流量與全開流量之比 相對(duì)開度，即某一開度下的行程與全行程之比,1.理想流量特性,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2.工作流量特性,在實(shí)際使用時(shí)，控制閥安裝在管道上，與其它設(shè)備串聯(lián)，或者與旁路管道并聯(lián)，因而控制閥前后的壓差是變化的。此時(shí)，控制閥的相對(duì)流量與閥芯相對(duì)開度之間的關(guān)系稱為工作流量特性。,串聯(lián)管道的工作流量特性,并聯(lián)管道的工作流量特性,圖中S′為閥全開時(shí)的工作流量與總管最大流量之比。 根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，S′的值不能低于0.8,4.4 閥門定位器,提高閥桿位置的線性度，克服閥桿的摩擦力，消除被控介 質(zhì)壓力變化與高壓差對(duì)閥位的影響； 增加執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作速度，改善控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性； 可用20～100kPa的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)壓力去操作40～200kPa的非標(biāo)準(zhǔn) 號(hào)壓力的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)； 可實(shí)現(xiàn)分程控制，用一臺(tái)控制儀表去操作兩臺(tái)控制閥 ； 可實(shí)現(xiàn)反作用動(dòng)作； 可修正控制閥的流量特性； 可使活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)和長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的兩位式動(dòng)作變?yōu)楸壤?式動(dòng)作； 采用電/氣閥門定位器后，可用4～20mADC電流信號(hào)去操作氣 動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一臺(tái)電/氣閥門定位器具有電/氣轉(zhuǎn)換器和氣動(dòng)閥 門定位器的雙重作用。,用途：,一、氣動(dòng)閥門定位器,氣動(dòng)閥門定位器接受由氣動(dòng)控制器或電/氣轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的控制器的輸出信號(hào)，然后產(chǎn)生和控制器輸出信號(hào)成比例的氣壓信號(hào)，用以控制氣動(dòng)執(zhí)行器。,1-波紋管 2-主杠桿 3-遷移彈簧 4-凸輪支點(diǎn) 5-凸輪 6-副杠桿7-支點(diǎn) 8-執(zhí)行機(jī)構(gòu) 9-反饋桿 10-滾輪 11-反饋彈簧 12-調(diào)零彈簧 13-擋板 14-噴嘴 15主杠桿支點(diǎn) 16-放大器,閥門定位器與氣動(dòng)執(zhí)行器連接,力矩平衡式氣動(dòng)閥門定位器,二、電/氣閥門定位器,電/氣閥門定位器實(shí)際上是電氣轉(zhuǎn)換器和閥門定位器的組合。,先看電氣轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作原理,二、電/氣閥門定位器,電/氣閥門定位器將來自控制器或其它單元的4～20mADC電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成氣壓信號(hào)去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。同時(shí)，從閥桿的位移取得反饋信號(hào)，構(gòu)成具有閥位負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，因而不僅改善了執(zhí)行器的靜態(tài)特性，使輸入電流與閥桿位移之間保持良好的線性關(guān)系；而且改善了氣動(dòng)執(zhí)行器的動(dòng)態(tài)特性，使閥桿的移動(dòng)速度加快，減少了信號(hào)的傳遞滯后。,1噴嘴 2 擋板 3 杠桿 4 調(diào)零彈簧 5 永久磁鋼 6、7 線圈 8 反饋彈簧 9 夾子 10 拉桿 11 固定螺釘 12 放大器 13 反饋軸 14反饋壓板 15 調(diào)量程支點(diǎn) 16 反饋機(jī)體,4.5 執(zhí)行器的選擇,執(zhí)行器的選擇應(yīng)從四方面來考慮： 控制閥結(jié)構(gòu)型式及材料的選擇 控制閥口徑的選擇 控制閥氣開、氣關(guān)形式的選擇 控制閥流量特性的選擇,一、執(zhí)行器結(jié)構(gòu)形式選擇,首先應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝要求選擇控制閥的結(jié)構(gòu)型式，然后再選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式。 控制閥結(jié)構(gòu)形式的選擇要根據(jù)控制介質(zhì)的工藝條件，如壓力、流量等和被控介質(zhì)的流體特性等進(jìn)行全面考慮。,,電動(dòng)執(zhí)行器,氣動(dòng)執(zhí)行器,1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇,依據(jù)：各種控制閥結(jié)構(gòu)類型及特點(diǎn),2、氣開氣關(guān)的選擇原則,氣關(guān)式,氣開式,P入,P入,Q,Q,,,,,控制閥的流通形式不同,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3、控制閥的結(jié)構(gòu)種類的選擇,,,,,直通單座閥,單座角形閥,3、控制閥的結(jié)構(gòu)種類的選擇,直通雙座閥,蝶閥,三通： 合流 分流,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3、控制閥的結(jié)構(gòu)種類的選擇,執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性,執(zhí)行器結(jié)構(gòu)形式選擇,執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)型式的選擇一般要考慮下列因素：,執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出動(dòng)作規(guī)律,執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出動(dòng)作方式和行程,當(dāng)采用氣動(dòng)儀表時(shí)，應(yīng)選用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。,執(zhí)行器分氣開式和氣關(guān)式兩種。一般根據(jù)生產(chǎn)上安全要求選擇。如果供氣系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，控制閥處于全開位置造成的危害較小，則選用氣關(guān)式，反之選用氣開式。,執(zhí)行器結(jié)構(gòu)形式選擇,根據(jù)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，一般按下列原則進(jìn)行選擇：,控制信號(hào)為連續(xù)模擬量時(shí)，選用比例式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而控制信號(hào)為斷續(xù)（開/關(guān)）形式時(shí)，應(yīng)選擇積分式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。,當(dāng)系統(tǒng)中要求程序控制時(shí)，可選用能接受斷續(xù)信號(hào)的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。,對(duì)于具有爆炸危險(xiǎn)或環(huán)境條件比較惡劣的場(chǎng)所，可選用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。,二、 控制閥的流量特性選擇,控制閥的流量特性，在生產(chǎn)中常用的是直線、等百分比和快開三種。而快開特性主要用于兩位式控制及程序控制中，因此，在考慮控制閥流量特性選擇時(shí)通常是指如何合理選擇直線和等百分比流量特性。,控制閥流量特性的選擇目前較多采用經(jīng)驗(yàn)法。 一般可以從下面的幾個(gè)方面來考慮： 根據(jù)過程特性選擇 根據(jù)配管情況選擇 根據(jù)負(fù)荷變化情況選擇,三、控制閥口徑的確定,控制閥口徑的選擇需經(jīng)以下幾個(gè)步驟： 計(jì)算流量的確定 計(jì)算壓差的確定 流通能力的計(jì)算 流通能力C 值的選用 控制閥開度驗(yàn)算 控制閥實(shí)際可調(diào)比的驗(yàn)算 控制閥口徑的確定,控制閥口徑的大小決定于流通能力C,4.6 氣動(dòng)薄膜控制閥性能測(cè)試,,,一、氣動(dòng)薄膜控制閥主要性能指標(biāo),二、性能測(cè)試方法,1.非線性偏差 測(cè)試裝置如圖,2.正反行程變差 測(cè)試裝置與方法：和非線性偏差的測(cè)試裝置與方法相同。 要求：同一信號(hào)壓力值下的閥桿正反位移值的最大差值，不應(yīng)超過表中所列指標(biāo)。 3.靈敏限 測(cè)試裝置：和非線性偏差的測(cè)試裝置相同。 要求：所需要的信號(hào)壓力變化值不得超過表中所列指標(biāo),1—定值器；2—壓力表；3—百分表,4.流通能力 測(cè)試裝置如圖所示，與一般流量校驗(yàn)裝置相似。,5.流量特性 測(cè)試裝置如流通能力測(cè)試圖所示 測(cè)試方法：按流通能力的測(cè)試方法進(jìn)行，分別測(cè)取相對(duì)開度為5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%時(shí)的相對(duì)應(yīng)流通能力，即由此得到控制閥的實(shí)測(cè)流量特性。 要求：實(shí)測(cè)流量特性與理論流量特性最大偏差不應(yīng)超過表中所列指標(biāo)。,6.允許泄漏 在薄膜氣室中輸入規(guī)定的氣壓，使閥關(guān)閉，并將室溫的水以規(guī)定的壓力按流開方向輸入閥中，測(cè)量閥另一端流出的泄漏量。允許的泄漏量不能超過表中所規(guī)定的數(shù)值。,1—高位槽；2—壓力表；3—定值器；4—計(jì)量槽,4.7 執(zhí)行器的安裝與維護(hù),執(zhí)行器最好是正立垂直安裝于水平管道上。 執(zhí)行器應(yīng)安裝在靠近地面或樓板的地方，在其上、下方應(yīng)留有足夠的間隙。 選擇執(zhí)行器的安裝位置時(shí)，應(yīng)采取其前后有不小于10D（D為管道直徑）的直管段。,執(zhí)行器應(yīng)安裝在便于調(diào)整、檢查和拆卸的地方。在保證安全生產(chǎn)的同時(shí)也應(yīng)該考慮節(jié)約投資、整齊美觀。這里介紹一些安裝的原則。,一、執(zhí)行器的安裝,控制閥安裝在管道上時(shí)，閥體上的箭頭方向與管道中流體流動(dòng)方向應(yīng)相同。如果控制閥的口徑與管道的管徑不同時(shí)，兩者之間應(yīng)加一個(gè)漸縮管來連接。 為防止執(zhí)行機(jī)構(gòu)的薄膜老化，執(zhí)行器應(yīng)盡量安裝在遠(yuǎn)離高溫、振動(dòng)、有毒、及腐蝕嚴(yán)重的場(chǎng)地。,當(dāng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有檢測(cè)儀表時(shí)，控制閥應(yīng)盡量與其靠近，以利于調(diào)整。外要注意工藝過程對(duì)控制閥位置的要求。 為了安全起見，控制閥應(yīng)加旁通管路，并裝有切斷閥及旁路閥。以便在控制閥發(fā)生故障或維修時(shí)，通過旁路使生產(chǎn)過程繼續(xù)進(jìn)行。,一、執(zhí)行器的安裝,旁路組合的形式較多，現(xiàn)舉常用的四種方案如圖所示。,(a)是過去習(xí)慣采用的方案，旁路可以自動(dòng)放空，但由于兩個(gè)切斷閥與控制閥在一根管線上，難于拆卸、安裝，且所占空間大。 (b)這種方案比較好，布置緊湊，占地面積小，便于拆卸。 (c)這種形式也比較好，便于拆卸，但占地面積比(b)大一些。 (d)這種方案只適用于小口徑控制閥，否則執(zhí)行器安裝位置高，拆裝不便。,,一、執(zhí)行器的安裝,二、 執(zhí)行器的維護(hù),閥體內(nèi)壁 閥座 閥芯 膜片和“O”形密封 密封填料,執(zhí)行器的正常工作與維護(hù)檢修有很大關(guān)系。日常維護(hù)工作主要是觀察閥的工作狀態(tài)，使填料密封部分保持良好的潤(rùn)滑狀態(tài)。定期檢修能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并更換零件。維護(hù)檢修時(shí)重點(diǎn)檢查的部位是：,本章小結(jié),執(zhí)行器按能源形式分有氣動(dòng)執(zhí)行器、電動(dòng)執(zhí)行器和液動(dòng)執(zhí)行器三大類。 執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分組成，各類執(zhí)行器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的種類和構(gòu)造大致相同，主要是執(zhí)行機(jī)構(gòu)不同。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置，它根據(jù)控制信號(hào)的大小，產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動(dòng)作。 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)常用的有薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)和活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分組成。,調(diào)節(jié)閥是執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)推力的作用下，調(diào)節(jié)閥通過閥芯行程的改變，也就是改變閥門的開度，直接調(diào)節(jié)流體的流量。 閥門定位器是執(zhí)行器的一種輔助儀表，它與執(zhí)行器配套使用。 執(zhí)行器在控制系統(tǒng)中處于重要的地位，使用時(shí)主要考慮結(jié)構(gòu)形式的選擇、流量特性的選擇和口徑的選擇等問題。 氣動(dòng)執(zhí)行器有始點(diǎn)偏差、終點(diǎn)偏差、非線性偏差、正反行程變差、靈敏限、全行程偏差、流通能力誤差、流量特性誤差、薄膜氣室或汽缸的氣密性、調(diào)節(jié)閥的密封性、閥座關(guān)閉時(shí)允許的泄漏量等技術(shù)性能指標(biāo)。,1.執(zhí)行器在過程控制中起什么作用？常用的電動(dòng)執(zhí)行器與氣動(dòng)執(zhí)行器有何特點(diǎn)？ 2.執(zhí)行器由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？ 3.簡(jiǎn)述電動(dòng)執(zhí)行器的構(gòu)成原理，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)向和位置與輸入信號(hào)有什么關(guān)系？ 4.伺服放大器是如何控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)？ 5.確定控制閥的氣開、氣關(guān)作用方式有哪些原則？試舉例說明。 6.直通單、雙座控制閥有何特點(diǎn)，適用于哪些場(chǎng)合？ 7.什么是控制閥的可調(diào)比？串聯(lián)或并聯(lián)管道時(shí)會(huì)使實(shí)際可調(diào)比若何變化？ 8.什么是控制閥的流通能力？確定流通能力的目的是什么？ 9.什么是控制閥的流量特性？什么是控制閥的理想流量特性和工作流量特性？為什么說流量特性的選擇是非常重要的？ 10.為什么要使用閥門定位器？它的作用是什么？,思考與練習(xí)題,謝謝大家！,再見！,