化工仪表自动化 【第五章】执行器.ppt

END 5.2 气动执行器 将（5-2）积分可得 （5-3） 边界条件：l=0时，Q=Qmin; l=L时Q=Qmax 把边界条件代入式（5-3），可分别得 （5-4） R为控制阀的可调范围或可调比。 Qmin不等于控制阀全关时的泄漏量，一般是Qmax的2％～4％。 注意！ 5.2 气动执行器 将式（5-4）代入式（5-3），可得 （5-5） 注意：当可调比不同时，特性曲线在纵坐标上的起点是不同的。 5.2 气动执行器 图5-13　理想流量特性 1—快开；2—直线；3—抛物线；4—等百分比曲线 当R=30，l/L=0时，Q/Qmax=0.33 假设R=∞，特征曲线以坐标原点为起点。当位移变化量为10%，所引起的流量变化量也为10%。 在10％时，流量变化的相对值为 在50％时，流量变化的相对值为 在80％时，流量变化的相对值为 在流量小时，流量变化的相对值大；在流量大时，流量变化的相对值小。 5.2 气动执行器 （b）等百分比（对数）流量特性 等百分比流量特性是指单位相对行程变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系。 （5-6） 将（5-6）积分 将前述边界条件代入 （5-7） 5.2 气动执行器 （c）抛物线流量特性 （d）快开特性 这种流量特性在开度较小时就有较大流量，随开度的增大，流量很快就达到最大。 快开特性的阀芯形式是平板形的，适用于迅速启闭的切断阀或双位控制系统。 5.2 气动执行器 (２)控制阀的工作流量特性 在实际生产中，控制阀前后压差总是变化的，这时的流量特性称为工作流量特性。 （a）串联管道的工作流量特性 图5-14 串联管道的情形 图5-15 管道串联时控制阀压差变化情况 5.2 气动执行器 图5-16　管道串联时控制阀的工作特性 5.2 气动执行器 （b）并联管道的工作流量特性　 控制阀一般都装有旁路，以便手动操作和维护。当生产量提高或控制阀选小了时，只好将旁路阀打开一些，此时控制阀的理想流量特性就改变成为工作特性。 图5-17 并联管道的情况 如图5-17所示，显然这时管路的总流量Q是控制阀流量Q1与旁路流量Q2之和，即Q＝Q1＋Q2。 5.2 气动执行器 若以x代表并联管道时控制阀全开时的流量Q1max与总管最大流量Qmax之比，可以得到在压差Δp为一定时，而x为不同数值时的工作流量特性曲线。 图5-18　并联管道时控制阀的工作特性 5.2 气动执行器 当x＝1，即旁路阀关闭、Q2＝0时，控制阀的工作流量特性与它的理想流量特性相同。 随着x值的减小，即旁路阀逐渐打开，虽然阀本身的流量特性变化不大，但可调范围大大降低了。 控制阀关死，即l/L＝0时，流量Qmin比控制阀本身的Q1min大得多。 5.2 气动执行器 ① 串、并联管道都会使阀的理想流量特性发生畸变，串联管道的影响尤为严重。 ② 串、并联管道都会使控制阀的可调范围降低，并联管道尤为严重。 ③ 串联管道使系统总流量减少，并联管道使系统总流量增加。 ④ 串、并联管道会使控制阀的放大系数减小，即输入信号变化引起的流量变化值减少。 结论 5.2 气动执行器 5.控制阀的流量特性 （1）控制阀结构与特性的选择 主要根据工艺条件，如温度、压力及介质的物理、化学特性（如腐蚀性、黏度等）来选择。 结构形式选择 特性选择 先按控制系统的特点来选择阀的希望流量特性，然后再考虑工艺配管情况来选择相应的理想流量特性。 目前使用比较多的是等百分比流量特性。 5.2 气动执行器 主要从工艺生产上安全要求出发。信号压力中断时，应保证设备和操作人员的安全。如果阀处于打开位置时危害性小，则应选用气关式，以使气源系统发生故障，气源中断时，阀门能自动打开，保证安全。反之阀处于关闭时危害性小，则应选用气开阀。 选择要求 有压力信号时阀关、无信号压力时阀开的为气关式。反之，为气开式。 （2）气开式与气关式的选择 5.2 气动执行器 序号 执行机构 控制阀 气动执行器 （a） （b） （c） （d） 正 正 反 反 正 反 正 反 气关（正） 气开（反） 气开（反） 气关（正） 表5-1　组合方式表 5.2 气动执行器 控制阀气开、气关的选择原则： 安全原则 例1、锅炉汽包水位的控制 原因：供气中断时，应使给水阀全开，使得锅炉不致烧干引起爆炸。 结果：选择气关型。 5.2 气动执行器 例2.加热炉炉温的控制 原因：供气中断时，应使燃料