第四章 执行器

②并联管道的工作流量特性
Q=Q控+Q旁
x——并联管道中的分流比
Q控（全开） x=
Q
x=1时，是理想特性 随x减小， Q旁 增加 ， 控制阀的可调范围减小 当x很小时，控制阀不起作 用。所以一般x≥0.8
补充图
总结：
1 串、并联管道都会使阀的理想流量特性发生畸变，串联管 道尤为严重。
2 串、并联管道都会使阀的可调范围降低，并联管道尤为严 重。
小口径、低 压差
的推力不平衡
不平衡力小、泄漏 最为常用 量大、
流路简单、阻力较 小
现场管道要求直 角联接、高压差、 介质粘度大、含 有少量悬浮物和 颗粒状固体
有三个出入口与工 艺管道联接，可组 成分流与合流两种 型式
配比控制或旁路 控制
类型 ⑤隔膜控制阀
结
构
特点
使用场合
结构简单、流阻 小、流通能力大、 耐腐蚀性强
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
使用场合
结构简单、泄漏量 小、易于保证关闭、 流体对阀芯上、下
小口径、低 压差
的推力不平衡
不平衡力小、泄漏 最为常用 量大、
流路简单、阻力较 小
现场管道要求直 角联接、高压差、 介质粘度大、含 有少量悬浮物和 颗粒状固体
有三个出入口与工 艺管道联接，可组 成分流与合流两种 型式
配比控制或旁路 控制
各种控制阀的结构、特点及使用场合
强酸、强碱、强 腐蚀性、高粘度、 含悬浮颗粒状的 介质
⑥蝶阀(翻板阀） ⑦球阀
结构简单、重量 轻、价格便宜、 流阻极小、泄漏 量大
阀芯与阀体都呈 球形体
大口径、大流量、 低压差、含少量 纤维或悬浮颗粒 状介质
流体的粘度高、 污秽、双位控制
⑧凸轮挠曲阀 （偏心旋转阀）
密闭性好、重量 轻、体积小、安 装方便
1 选结构：根据工艺条件选择结构。
2 选流量特性：一般先按控制系统的特点选择阀的希望流量特性， 再考虑工艺配管情况来选择相应的理想流量特性，使控制阀安装在 具体的 管道系统中，畸变后的工作流量特性 能 满足控制系统对它 的要求。等百分比流量特性最常用。
3 选择执行器的气开式与气关式 ▲气关式：有气压信号时阀关、无气压信号时阀开的气动执行器。 ▲气开式：有气压信号时阀开、无气压信号时阀关的气动执行器。
一 电动执行器有什么功能？
电动执行器的功能是接收来自控制器的0～10mA或 4～20mA的直流电流信号，并将其转换成相应的角位移或 直行程位移，去操纵阀门、挡板等控制机构，以实现自动 控制。
电信号
位移
Ⅰ电子管型 ： 已淘汰
电动单元组合仪表 Ⅱ晶 体 管： 将近淘汰（0～10mA）
（ DDZ）
Ⅲ集成电路： 应用中（4～20mA）
②控制机构
置。
（调节阀）
正作用执行机构：信号压力通入膜室上方，信号压力增大，阀杆向下。 反作用执行机构：信号压力通入膜室下方，信号压力增大，阀杆向上。
二 执行器的执行机构、控制机构分别有哪些结构形式？各有什么特 点？主要用在什么场合？
行程规格：10、16、25、40、60、100mm 膜片面积规格：200、280、400、630、1000、1600cm2
正作用阀：阀杆 Q ； 反作用阀：阀杆 Q
正反
③ 执行器的正、反作用方向如何确定？
执行器的气开与气关形式是由阀门执行机构的正、反作用和 控制机构的正装、反装组合而定的。
“正”方向：当执行器的输入信号增加时，气开阀的开度增加。 因而流过阀的流体流量也增加，故气开阀是“正”方向
“反”方向：当执行器的输入信号增加时，气关阀的开度减小。 因而流过阀的流体流量也减小，故气关阀是“反”方向
3 串联管道使系统总流量减少，并联管道使系统总流量增大。
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。
六 如何选择控制阀？ 11 选用控制阀时，一般要根据被控介质的特性（温度、压力、腐 蚀性、粘度等）、控制要求、安装地点，参考各类控制阀的特点合 理选用。考虑因素：
Qm ax k ( Q )1
d( l )
Qm ax
L
五 控制阀的工作流量特性 对理想流量特性的影响？ ①串联管道的工作流量特性
△P=△P1+△PV 阀权度 S= △PV（全开）
△P
S=1时，是理想特性 工作时S＜1，一般S选0.3～0.5
理想的直线流量特性畸变 为快开特性 理想的等百分比特性即畸 变为直线特性
1 R
1
(
R
1)
l L
l L
② 等百分比（对数）流量特性：是指单位相对开度变化所引起的 相对流量变化与此点的相对流量成正比关系，即控制阀的放大系数 随相对流量 的增加而增加，即
d( Q )
Q max d( l )
k Q Q max
L
k 控制阀的放大系数
根据上述关系可推得：
③ 抛物线流量特性：Q/Q max与l/L成抛物线关系。
① 何谓气动薄膜执行机构的 正、反作用？
正作用：信号压力增大时，阀杆向下动作的叫正作用执行机构 （ZMA型）。信号压力是通入波纹膜片上方的薄膜室。 反作用：信号压力增大时，阀杆向上动作的叫反作用执行机构 （ZMB型）。信号压力是通入波纹膜片下方的薄膜室。两者可改 装。
② 何谓气动薄膜控制机构的 正、反作用？（正装、反装）
d( Q )
Qmax d( l )
k
L
k 控制阀的放大系数
根据直线流量特性可推得：
Q Qm a x
1 R
1 (R 1)
l L
R 可调(比）范围（R Q max） Q min
4-56
补充图 不同 流量特性的阀 芯形状
1—快开；
2—直线；
3—抛物线；
4—等百分比
直线流量特性的特点： Q
Qmax
二 电动执行器的类型、组成？
它也是由执行机构和调节机构两部分组成。其中调 节机构和气动执行器是通用的，不同的只是电动执行机 构，它用电动机产生推力启闭调节阀。
第4章 过程控制装置
教学要求与学习目标：
1 了解差压式变送器和温度变送器的工作原理。 2 了解防爆安全栅的工作原理。 3 了解差控制器调节规律实现的方法。 4 掌握气动、电动执行器的结构、组成及工作原理。
教学内容: §4.3 执行器
本章思考题：
p175: 1、4、5、6、7、8、11、14、19、20、22、23、24、25、26。
有三个出入口与工 艺管道联接，可组 成分流与合流两种 型式
配比控制或旁路 控制
各种控制阀的结构、特点及使用场合
类型
①直通单座 控制阀
结
构
②直通双座 控制阀
③角形控制 阀
④三通控制 阀
“节流元件” 正作用阀：阀杆 Q
特点
反作用阀：阀杆 Q 使用场合
结构简单、泄漏量 小、易于保证关闭、 流体对阀芯上、下
◆工作流量特性——实际使用过程中，阀前后压差会随阀开度的变 化而变化，此时的流量特性为工作流量特性
四 控制阀的理想流量特性有哪些？ 写出其数学表达式？各有什么特点？
根据阀芯形状的不同，有快开、 直线、等百分比（对数）、抛物 线等几种：
①直线流量特性 控制阀的相对流 量与相对开度成直线关系。即单位 位移引起的流量变化是常数。
类型
①直通单座 控制阀
结
构
②直通双座 控制阀
③角形控制 阀
④三通控制 阀
“节流元件” 正作用阀：阀杆 Q 反作用阀：阀杆 Q
特点
使用场合
结构简单、泄漏量 小、易于保证关闭、 流体对阀芯上、下
小口径、低 压差
的推力不平衡
不平衡力小、泄漏 大口径，最为
量大、
常用
流路简单、阻力较 小
现场管道要求直 角联接、高压差、 介质粘度大、含 有少量悬浮物和 颗粒状固体
流体的粘度高、 污秽、双位控制
⑧凸轮挠曲阀 （偏心旋转阀）
密闭性好、重量 轻、体积小、安 装方便
介质粘度高含悬 浮物颗粒
类型
⑨笼式阀 （套筒型 控制阀）
结
构
特点
使用场合
可调范围大、振 动小、不平衡力 小、结构简单、 套筒互换性好、 汽蚀小、噪音小
压差大，要求噪 音小的场合。对 高温、高粘度及 含固体颗粒的介 质不适合
阀门定 是利用反馈原理来改善执行器的性
③辅助
位器： 能，使执行器能按控制器的控制信 号，实现准确的定位
装置：
手轮机 当停电、停气、控制器或执行器失
构： 灵时，利用它可直接操纵控制阀，
维持生产的正常运行。
二 执行器的执行机构、控制阀分别有哪些结构形式？各有什么特 点？主要用在什么场合？
行程规格：10、16、25、40、60、100mm 膜片面积规格：200、280、400、630、1000、1600cm2
一 气动执行器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？P176：19
①执行机构： 是执行器的推力装置，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
气动执行器
换为阀杆位移的装置。
②控制机构：是执行器的控制部分，它直接与被控介
（阀）
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
①执行机构
气动执行器
薄膜式：结构简单，价格便宜，维修
方便，应用广泛。中小口径（薄膜
20-100kPa）
活塞式：适用于大口径，高静压、高压差的控制
阀或蝶阀的推动装置。（汽缸0.5MPa） 行程规格：25-100mm 带阀门定位器，适合控制质量高的系统
长行程：适 矩用 的于 场输 合出 ，转 如角 用（ 于蝶0°阀～或9风0°门）的和推有力力装