化工自动化及仪表2(本科).pptx

;;; 作用：接受控制器的输出信号，改变操纵变量，使生产过程按照预定要求运行 执行器直接控制工艺介质，若使用或选型不当，会影响自控系统功能发挥。 执行器由执行机构和调节机构组成。 执行机构是根据控制器信号产生推力或位移的装置 调节机构是根据执行机构输出信号去改变能量或物料输送量的装置，通常指控制阀;按照工作能源分为： 气动，广泛使用 电动，有一定使用 液动，现较少使用; 电动执行器的执行机构和调节机构是分开的，其执行机构有角行程和直行程两种，都是以两相交流电机为动力的伺服机构，作用是将输入的直流电流信号线性地转换为位移量。 电动执行机构安全防爆性能差，电机动作不够迅速，在行程受阻或阀杆被轧住时电机容易受损。; 气动执行机构的执行机构和调节机构是统一的整体。执行机构有薄膜式和活塞式。活塞式行程长，适用于要求有较大推力的场合。薄膜式行程小，只能带动阀杆。 气动执行机构结构简单，输出推力大，动作平稳可靠、本质安全防爆，因此气动薄膜控制阀在化工、炼油生产中得到广泛应用。 ;1－上盖，2－薄膜，3－托板，4－阀杆，5－阀座 6－阀体，7－阀芯，8－推杆，9－平衡弹簧，10－下盖;;;图4－2 气动薄膜执行机构（传统型正作用）; 当信号压力增加时，阀杆向下移动，称为正作用，称为ZMA型。 当信号压力增加时，阀杆向上移动，称为反作用，称为ZMB型。 通常正作用的执行机构信号压力是通入薄膜片上方的气室，而反作用的执行机构信号是通入薄膜片下方的气室。;图4－3 气动薄膜控制阀执行机构;图4－4 气动薄膜执行机构（侧装式正作用）;2、活塞式 属于强力气动执行机构。其气缸允许操作压力高达，且无弹簧抵消推力，因此输出推力大，特别适合高静压、高压差、大口径场合。 输出特性有两位式和比例式。;图4－5 活塞式行机构结构图; 在防爆要求不高且无合适气源时可用电动执行机构。电动执行机构都是由电机带动减速装置，在电信号作用下产生直线运动和角度旋转运动。可分为： 直行程：输出各种大小不同的直线位移 角行程：??出角位移，转动角度小于360度 多转式：输出各种大小不等的有效圈数，通常用于推动闸阀或执行电动机带动旋转式的调节机构，如各种泵。;;一、控制阀结构 从流体力学看，控制阀是一个局部阻力可以改变的节流元件 。由于阀芯在阀体内移动，改变了阀芯与阀座间的流通面积，即改变了阀的阻力系数，从而达到控制工艺变量的目的。 常用的控制阀有直通双座控制阀。 ;图4－6 控制阀机构结构图（直通双座）;图4－7 控制阀正、反作用; 执行器如气动薄膜控制阀的执行机构和调节机构组合起来，可以实现气开和气关两种调节。由于执行机构有两种调节，控制阀也有两种作用方式，因此，就可以有四种组合方式可以组成气开或气关形式。 气开式是输入气压越高，开度越大，气失 时全关，称为FC型。 气关式是输入气压越高，开度越小。气失 时全开，称为FO型。;图4－8 气动控制阀气开、气关组合方式图; 控制阀的气开与气关选择主要从工艺生产安全要求出发，考虑原则是：信号中断时，应该保证设备和操作人员的安全。如果阀处于打开位置危害小，应选择气关式，这样，即使气源故障（气源中断时），阀门能自动打开，保证安全，反之，应该选择气开式。 如加热炉燃气或燃油应该选择气开阀；;二、控制阀类型 1、直通单座控制阀 2、直通双座控制阀 3、角型控制阀 4、隔膜控制阀 5、三通控制阀;; 控制阀的流量特性是指流过阀门的调节介质的相对流量与阀杆的相对行程（即阀门对应的开度）之间的关系。 表示控制阀某一开度的流量与全开时流量之比， 表示控制阀某开度下阀杆行程与全开时阀杆行程之比，称为相对开度。;流量特性通常用两种形式表示 1、理想特性 即在阀的前后压差固定的条件下，流量与阀杆位移之间的关系，它完全取决于阀的结构参数。 2、工作特性 即在工作条件下，阀门两端压差变化时，流量与阀杆位移之间的关系。 ; 阀门是整个管路中的一部分，在不同流量下，管路系统的阻力不一样，因此分配给阀门的压降也不同。工作特性不仅与阀门本身的结构参数有关，也与配管情况有关。;;图4－9 阀芯曲面形状;;; 指单位行程相对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。可以表示为： 求解得：; 对数阀放大系数随相对开度的增加而增加，因此，有利于自动控制系统 在小开度时控制阀放大系数小，控制