第五章执行器

第五章执行器
2020年4月19日星期日
•f •干扰作用
•给定值 •x
•偏差 •_ •e
•z
Hale Waihona Puke •控制器输出•控制器•p
•操纵变量
•控制阀 •q
•被控变量
•对象
•y
•测量值
•测量元件 •变送器
• 执行器是自动控制系统中的一个重要组成部
分。它的作用是接收控制器送来的控制信号，改变
被控介质，从而将被控变量维持在所要求的数值上
或一定的范围内。
•
•执行器分类
根据动作能源的不同，执行器可以分为以下三类：
气动执行器：以气压为动力，推动机构动作。 电动执行器：以电动机作为动力源，推动机构
动作。
液动执行器：以液压站提供的流体（液压油）
高压为动力源，推动机构动作。
•
•第一节、气动执行器
• 气动执行器(习惯称为气动调节阀)是用压缩空气为 能源,结构简单、动作可靠、平稳、输出推动力大、维 修方便、防火防爆、价格较低、广泛应用于化工、炼油 生产。
正作用
反作用 •
●气动薄膜式执行机构分类
有弹簧的薄膜执行机构 在薄膜或活塞上增加弹簧，使其行
程与气压成正比— —常用于连续变化量的控制。
无弹簧的薄膜执行机构，常用于开关方式控制。
•
• 2、气动活塞式执行机构
•
气动活塞式执行机构如图所
示。它由活塞和气缸两部分构成。
气缸内的活塞随气缸两侧的压差而
移动，在气缸两侧可分别输入不同
•
•正作用： 阀芯向下，流通面积减少。 反作用： 阀芯向上，流通面积增大。
•
•1、按照不同的使用要求，控制阀主要有以下几 种:
• （1）直通单座阀
•阀体内有一个阀芯、一个阀座。其特点是结构简单， 泄漏量小，易于关闭，可将流体完全切断。由于单座阀 只有一个阀芯，流体流动时产生的单方向的不平衡力大 ，尤其在高压差、大口径时，不平衡力更大。所以，它 只适用于低压差的场合。
• （4）三通阀
• 有三个出入口与管道相连，按作用方式分为分流 式和合流式。分流阀是一进两出，合流阀是两进一 出。阀芯移动时，流体一路增加，另一路减小。但 总量不变。
•
• （5）隔膜控制阀
• 采用耐腐蚀衬里的阀体和隔膜。
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• （6）笼式阀
• 笼式阀的可调比大、振动小、不平衡力小、结构简单，
套筒互换性好。特别适合于要求低噪音及压差较大的场合。 但不适合高温、高黏度及含固体颗粒的流体。
•一、气动执行器的结构和分类
• 1、执行机构 2、控制机构
•
• 气动执行器是由执行机构和 控制机构(阀)两部分组成。执行 机构是执行器的推动装置，它按 控制信号压力的大小产生相应的 推力，推动控制机构动作，所以 它是将信号压力的大小转换成阀 杆位移的装置。控制机构是执行 器的控制部分，它直接与被控介 质接触，控制流体的流量。所以 它是将阀杆的位移转换为流过阀 的流量的装置
•
•一、执行机构
•执行器的推动装置。 •薄膜执行机构：气 压推动薄膜并带动 连杆运动。 •活塞执行机构：气 压推动活塞并带动 连杆运动。
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• 其中薄膜式执行机构最为常用 ，它用作一般 控制阀的推动装置，组成气动薄膜式执行器。它的 结构简单、价格便宜、维修方便，应用广泛。 • 气动活塞式执行机构的推力较大，主要适用于 大口径、高压降控制阀或蝶阀的推动装置。
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• （2）直通双座阀
•
阀体内有两个阀芯和阀座，流体从左侧进入，通过上
、下阀芯后，再汇合在一起，由右侧流出。由于流体流过的
时候，作用在上、下两个阀芯上的推力方向相反而大小近于
相等，可以相互抵消，所以不平衡力小。但是，由于受加工
的限制，上下两个阀芯阀座不易保证同时关严，因此泄漏量
较大。流通能力较大。
• 适用于低粘度、不含纤维、悬浮颗粒的洁净介质及高压差、
高静压且允许有泄漏的场合。
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• （3）角形阀
• 阀体为直角形，其他结构与直通单座阀相 似。其阀芯为单导向结构，只能正装。角形阀的 流路简单，阻力小，适用于高压差、高粘度、含 悬浮物和颗粒状物质流体的控制，可避免堵塞和 结焦，便于自净和清洗。
•
•
•
•二、控制机构
• 控制机构亦称阀体，可与各种执行机构（气动、 液动、电动）配合构成执行器。它和普通阀门一样， 也是一个局部阻力可以变化的节流元件。在执行机构 的推杆作用下，阀芯在阀体内运动，改变了阀芯和阀 座之间的流通截面积，即改变了控制阀的阻力系数， 使被控介质的流量发生相应变化。
•
• 阀芯有正装和反装两种形式。当阀芯向下 移动时，阀芯与阀座之间的流通面积减小，称 为正装阀。
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• 除薄膜式和活塞式之外，还有长行 程执行机构。它的行程长、转矩大，适用 输出转角（00~900）和力矩，如用于蝶阀 或风门的推动装置。
•
•1、薄膜式执行机构
● 输入信号 空气压力：0.02~0.1MPa
● 输出 按连杆最大位移——行程确定规格： ❖10，16，25，40，60，100mm
● 气动薄膜式执行机构作用方式
位置移到另一个极端位置，行程一般为25~100mm
。
•
• 3、气动长行程执行机构
• 带定位器的长行程执行机构，用于控制蝶阀、风 门挡板等阀体，可输出0°~90°的转角。具有转矩大 、行程长（200~400mm）等特点。长行程机构基于力 矩平衡原理，与定位器配合工作。在输入信号pi的作用 下，使输出摇臂产生0°~90°的转角，而且转角与输 入信号之间成对应关系。可通过更换不同形状的反馈凸 轮1，来实现执行机构的不同特性。
的信号p1和p2，其中可以有一个是 固定信号，或两个都是变动信号。
•
•
气动活塞式执行机构的气缸操作压力允许为
500kPa，因为没有弹簧反作用力，所以有很大的输
出推力，特别适合于高静压、高压差的场合。
• 气动活塞式执行机构的输出特性有两位式和
比例式两种。两位式是根据活塞两侧的压差而工作
的，活塞从高压侧推向低压侧，使推杆从一个极端
•
●作用 直接作用于对象，并使对象的运动（如流量）
发生变化。 由于被控对象千差万别，控制机构的形式也各
不相同，如调节阀、调压变压器、变速器、振动给 料机等等。
化工系统中最常用的控制机构为各种形式的控 制阀。
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•● 控制阀
• 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，改变了阀芯与阀座之 间的流通面积，即改变了阀的阻力系数，被调介 质的流量也就相应地改变，从而达到调节工艺参 数的目的。