[工学]哈工大的过程控制课程第四章.ppt

第四章 调节阀 一、执行器在过程控制系统中的作用及组成 作用：接受控制信号，控制物料流量，使过程稳定在工艺范围内，代替人工操作，实现过程的自动化。 包括：气动、电动和液动。 执行器由执行机构和调节机构组成，主要是执行机构不同，调节机构基本相同。 执行机构：控制信号产生推力或位移的装置 调节机构：根据执行机构输出信号去直接改变能量或物料输送量的装置，通常指调节阀。 液动推力最大，电动执行器的执行机构和调节机构是可分开的两部分；气动执行器的执行机构和调节机构是统一的整体（气动调节阀 ）。 二、执行器分类 1. 执行机构 1）能源：气动、电动和液动执行器 2）结构形式：薄膜、活塞（气缸）和长行程执行机构 2. 调节阀（结构特性和流量特性） 1）结 构：直通单座、直通双座、三通、隔膜、蝶形、球阀、偏心旋转、套筒（笼式） 2）流量特性：直线、对数（等白分比）、抛物线、快开等。 接收标准信号，控制内部电机驱动阀门的开度来决定所要传送液体或气体的流量。阀门活动的方式不同，旋转式和直线式采用直线运动来完成该任务。 带有通讯和智能控制的功能（带现场总线接口）。 发展趋势和其他自动化仪表一样会越来越智能化。 一、气动执行器的特点 气动执行器以压缩空气为能源，以20一100kPa气压信号为输入控制信号。具有结构简单，动作可靠，性能稳定，输出推力大，维修方便，本质安全防爆和价格低廉等待点。 正确选择气动执行器和流量特性，可改善控制系统的控制质量，满足工艺过程的要求。 执行器的正确选用、安装及维护等各个环节都必须重视。 附注：气动薄膜调节阀型号命名 二、气动执行器 气动调节阀由气动执行机构和阀两部分组成。 气动执行机构是气动调节阀的推动装置，它接受输入的气压信号，产生相应的推力，使推杆发生位移，推动阀门动作。 阀指与管路联接的阀体组件部分，它接受执行机构的推杆推力，改变阀杆位移，从而改变阀门的开度，最终控制阀内流体的流量变比。 (一)气动执行机构： 气动薄膜式和活塞式执行机构 1.气动薄膜执行机构 分为有压缩弹簧和无压缩弹簧两种，又分为正作用和反作用两种型式，国产型号为ZMA(正作用)和ZMB（反作用）。 ☆输入信号压力增加，推杆下移的叫正作用 ☆输入信号压力增加，推杆上移的叫反作用 正作用可改为反作用，正作用膜头下方加上型密封圈的填块，更换个别零件，输入信号从膜头下方引入。 输出特性是比例式的，即推杆的位移变化量和输入气压信号变比量之间成线性关系。 信号压力越大，薄膜上的推力越大，与其平衡的弹簧反力越大，即推杆位移越大。推杆位移就是执行机构的直线输出位移，也称行程。 DN：公称通径(公称直径),就是各种管子与管路附件的通用口径。同一公称直径的管子与管路附件均能相互连接，具有互换性.不是实际意义上的管道外径或内径，虽然其数值跟管道内径较为接近或相等； 2．气动活塞式执行机构 活塞随两侧的压差而移动，两侧可分别输入不同的信号p1和p2，可以1个是固定信号，或两个都是变动信号。 气缸操作压力允许为500kPa，因无弹簧反作用力输出推力大，适合于高静压，高压差的场合。 输出持性有两位式和比例式两种。两位式根据两侧的压差而工作。压差产生推力，活塞被推向低压侧，推杆由一个极端位置到另一个极端位置。比例式带有阀门定位器工作原理要复杂些。 p1→波纹管→输入力矩M1 → 杠杆绕O逆时针偏转 →挡板5靠向喷嘴4而远离喷嘴6 →放大器3的P出l增加、放大器7的P出2减小→ 活塞10下移、反馈弹簧12对杠杆产生反馈力M2→杠杆2绕O顺时针偏转。 杠杆上的输入力矩M1和反馈力矩M2相平衡时，活塞稳定在一个新的位置而不变，活塞位移量S和输入信号压力p1成比例，关系为： (二)阀 阀下部的阀体组件，局部阻力可变的节流元件。阀芯在阀杆的推动下移动，改变阀芯与阀座间的流通面积，则阀的阻力系数变，被控介质的流量发生改变。 1．阀的结构类型 由上、下阀盖、阀体、阀座、阀芯、阀杆、填料和压板等组成。 （1）直通单座阀 阀的公称直径DN和阀座直径dn标志着阀的规格大小。 阀芯和阀杆有两种连接方法，口径较大的阀靠螺纹连接，有固定销固紧(b)所示；口径较小的阀，阀杆直接嵌入阀芯内部，用两个互相垂直的圆柱销固紧(a)所示。 阀有正装和反装两种。 阀芯下移时流通截面减小，则称为“正装”阀； 反之称为“反装”阀。 ? 对于DN≥25mm的阀，阀芯为双导向，所以正、反装可以互换； ? 对于DN＜25mm的单座阀，阀芯为单导向，只能正装而不能反装。