閥門執(zhí)行器簡介

1、執(zhí)行器,概述 執(zhí)行機構(gòu) 調(diào)節(jié)機構(gòu) 閥門定位器,氣動薄膜直通單座閥,氣動薄膜直通雙座閥,氣動蝶閥,氣動球閥,氣動切斷閥,電動直通單座閥,電動隔膜閥,電動三通閥,氣動薄膜角形閥,電磁閥,手動截止閥,對執(zhí)行器的初步認識,1.概述,執(zhí)行器在自控系統(tǒng)中的作用,執(zhí)行器是指：閥門－調(diào)節(jié)閥(連續(xù)的)、開關(guān)閥(過程控制范疇) 電機－連續(xù)的、開關(guān)的(屬于流體機械的范疇，起執(zhí)行器的作用),執(zhí)行器是控制系統(tǒng)必不可少的

2、環(huán)節(jié)。執(zhí)行器工作，使用條件惡劣，它也是控制系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)原因：執(zhí)行器與介質(zhì)（操作變量）直接接觸 (強)腐蝕性、(高)粘度、(易)結(jié)晶、 高溫、深冷、高壓、高差壓,執(zhí)行器在自控系統(tǒng)中的作用：接收調(diào)節(jié)器（計算機）輸出的控制信號，使調(diào)節(jié)閥的開度產(chǎn)生相應(yīng)變化，從而達到調(diào)節(jié)操作變量流量的目的。,執(zhí)行器通常專指閥門,執(zhí)行器的構(gòu)成,執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和控制（調(diào)節(jié)）機構(gòu)兩個部分構(gòu)成,輔助裝置：閥門定位器 和 手動操作機構(gòu),執(zhí)行機

3、構(gòu),調(diào)節(jié)機構(gòu),,PO,IO,,F → l,M→θ,,流通截面積,操縱變量的流量,執(zhí)行機構(gòu)——根據(jù)控制信號產(chǎn)生推力(薄膜、活塞、馬達…)。 它是執(zhí)行器的推動裝置，它按控制信號的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動控制機構(gòu)動作，所以它是將信號的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置 控制機構(gòu)——根據(jù)推力產(chǎn)生位移或轉(zhuǎn)角，改變開度。 它是執(zhí)行器的控制部分，它直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量。所以它是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流

4、過閥的流量的裝置 手操機構(gòu)——手輪機構(gòu)的作用是當控制系統(tǒng)因停電、停氣、控制器無輸出或執(zhí)行機構(gòu)失靈時，利用它可以直接操縱控制閥，以維持生產(chǎn)的正常進行。,氣動執(zhí)行器,分類－－按使用的能源形式：,電動執(zhí)行器,液動執(zhí)行器,,氣動閥,,電動閥,,在過程控制領(lǐng)域應(yīng)用很少,按閥門的輸出：,連續(xù)式(0～100％),開關(guān)式(ON/OFF),,調(diào)節(jié)閥**,氣動調(diào)節(jié)閥采用氣動執(zhí)行機構(gòu),優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠穩(wěn)定、輸出力大、安裝維修方便、價格便宜和防火防爆

5、缺點：響應(yīng)時間大，信號不適于遠傳 采用電/氣轉(zhuǎn)換器或電/氣閥門定位器，使傳送信號為電信號，現(xiàn)場操作為氣動信號,氣動調(diào)節(jié)閥,,,電信號,氣信號,電動調(diào)節(jié)閥,電動調(diào)節(jié)閥采用電動執(zhí)行機構(gòu),優(yōu)點：動作較快、能源獲取方便，特別適于遠距離的信號傳送缺點：輸出力較小、價格貴， 且一般只適用于防爆要求不高的場合,直通雙座調(diào)節(jié)閥直通單座調(diào)節(jié)閥 籠式（套筒）調(diào)節(jié)閥

6、 角型調(diào)節(jié)閥 三通調(diào)節(jié)閥 高壓調(diào)節(jié)閥隔膜調(diào)節(jié)閥波紋管密封調(diào)節(jié)閥超高壓調(diào)節(jié)閥小流量調(diào)節(jié)閥低噪音調(diào)節(jié)閥,直行程式調(diào)節(jié)機構(gòu),角 行程式調(diào)節(jié)機構(gòu),同一類型的氣動/電動調(diào)節(jié)閥，分別采用氣動執(zhí)行機構(gòu)和電動執(zhí)行機構(gòu),蝶閥凸輪撓曲調(diào)節(jié)閥V型球閥O型球閥,分類－－按使用的調(diào)節(jié)機構(gòu)：,反作用：當輸入信號增大時，流過執(zhí)行器的流量

7、減小 氣動調(diào)節(jié)閥通常稱為氣關(guān)閥,正作用：當輸入信號增大時，執(zhí)行器的開度增大，即流過執(zhí)行器的流量增大 氣動調(diào)節(jié)閥通常稱為氣開閥,執(zhí)行器的作用方式,從安全生產(chǎn)的角度來確定正反作用,如果，介質(zhì)是由強腐蝕性的，再生產(chǎn)過程中不允許溢出，調(diào)節(jié)閥的作用形式？如果后面的環(huán)節(jié)不允許沒有物料，調(diào)節(jié)閥的作用形式？,根據(jù)控制信號的大小，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出力F和位移M(直線位移l或角位移θ)輸出力F用于克服調(diào)節(jié)機構(gòu)中流動流

8、體對閥芯產(chǎn)生的作用力或作用力矩，以及摩擦力等其他各種阻力；位移(l或θ)用于帶動調(diào)節(jié)機構(gòu)閥芯動作,2. 執(zhí)行機構(gòu),氣動執(zhí)行機構(gòu),電動執(zhí)行機構(gòu),氣動執(zhí)行機構(gòu)主要分為兩大類：薄膜式與活塞式薄膜式與活塞式執(zhí)行機構(gòu)又可分為：有彈簧和無彈簧兩種,2.1. 氣動執(zhí)行機構(gòu),氣源 PO,氣動薄膜式執(zhí)行機構(gòu)基本結(jié)構(gòu)和工作原理,,,氣源PO,,,,,氣動執(zhí)行機構(gòu)的動態(tài)特性為一階滯后環(huán)節(jié)。其時間常數(shù)的大小與薄膜氣室大小及引壓導(dǎo)管長短粗細有關(guān)，一般為數(shù)秒

9、到數(shù)十秒之間。,氣動活塞式執(zhí)行機構(gòu)基本結(jié)構(gòu)和工作原理,基本部件：活塞和氣缸活塞在氣缸內(nèi)隨活塞兩側(cè)壓差而移動兩側(cè)可以分別輸入一個固定信號和一個變動信號，或兩側(cè)都輸入變動信號。它的輸出特性有比例式及兩位式兩種。兩位式是根據(jù)輸入執(zhí)行活塞兩側(cè)的操作壓力的大小，活塞從高壓側(cè)推向低壓側(cè)，使推桿從一個位置移到另一極端位置比例式是在兩位式基礎(chǔ)上加有閥門定位器后，使推桿位移與信號壓力成比例關(guān)系。,,構(gòu)成原理,2.2. 電動執(zhí)行機構(gòu),輸入信號,,

10、,,伺服放大器,,伺服電機,,減速器,,輸出,,,位置發(fā)生器,,,＋,－,ε,供參考,調(diào)節(jié)機構(gòu)是執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分，在執(zhí)行機構(gòu)的輸出力和輸出位移作用下，調(diào)節(jié)機構(gòu)閥芯的運動，改變了閥芯與閥座之間的流通截面積，即改變了調(diào)節(jié)閥的阻力系數(shù)，使被控介質(zhì)流體的流量發(fā)生相應(yīng)變化。,3. 調(diào)節(jié)機構(gòu),,1—執(zhí)行機構(gòu)2—閥桿3—閥芯4—閥座5—閥體6—轉(zhuǎn)軸7—閥板,主要構(gòu)成：閥體、閥座、閥心、和閥桿或轉(zhuǎn)軸,調(diào)節(jié)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和特點,單導(dǎo)向結(jié)構(gòu),直通單

11、座調(diào)節(jié)閥：閥體內(nèi)只有一個閥芯和一個閥座。結(jié)構(gòu)簡單、泄漏量?。ㄉ踔量梢酝耆袛啵┰试S壓差?。p導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的允許壓差較單導(dǎo)向結(jié)構(gòu)大）。,常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點——直通單座調(diào)節(jié)閥,雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu),它適用于要求泄漏量小，工作壓差較小的干凈介質(zhì)的場合。在應(yīng)用中應(yīng)特別注意其允許壓差，防止閥門關(guān)不死。,直通雙座調(diào)節(jié)閥：閥體內(nèi)有兩個閥芯和閥座 。因為流體對上、下兩閥芯上的作用力可以相互抵消，因此雙座閥具有允許壓差大上、下兩閥芯不易同時關(guān)閉，因

12、此泄漏量較大的特點。,常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點——直通雙座調(diào)節(jié)閥,均為雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu),它適用于閥兩端壓差較大，泄漏量要求不高的干凈介質(zhì)場合，不適用于高粘度和含纖維的場合。,角形調(diào)節(jié)閥：閥體為直角形流路簡單、阻力小，適用于高壓差、高粘度、含有懸浮物和顆粒狀物質(zhì)的調(diào)節(jié)。角形閥一般使用于底進側(cè)出，此時調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定性好，在高壓差場合下，為了延長閥芯使用壽命，也可采用側(cè)進底出。但側(cè)進底出在小開度時易發(fā)生振蕩。角形閥還適用于工藝管道直角形配管

13、的場合。,常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點——角形調(diào)節(jié)閥,分流三通調(diào)節(jié)閥,三通調(diào)節(jié)閥：閥體有三個接管口，適用于三個方向流體的管路控制系統(tǒng)，大多用于熱交換器的溫度調(diào)節(jié)、配比調(diào)節(jié)和旁路調(diào)節(jié)。在使用中應(yīng)注意流體溫差不宜過大，通常小于是150℃，否則會使三通閥產(chǎn)生較大應(yīng)力而引起變形，造成連接處泄漏或損壞。三通閥有三通合流閥和三通分流閥兩種類型。三通合流閥為介質(zhì)由兩個輸入口流進混合后由一出口流出；三通分流閥為介質(zhì)由一入口流進，分為兩個出口流出。,

14、常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點——三通調(diào)節(jié)閥,合流三通調(diào)節(jié)閥,蝶閥：蝶閥是通過擋板以轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)來控制流體的流量。結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低，流通能力大特別適用于低壓差、大口徑、大流量的氣體形或帶有懸浮物流體的場合泄漏較大蝶閥通常工作轉(zhuǎn)角應(yīng)小于70℃，此時流量特性與等百分比特性相似多用于開關(guān)閥,常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點——蝶閥,蝶閥,套筒閥： 套筒閥的結(jié)構(gòu)比較特殊，閥體與一般的直通單座閥相似，但閥內(nèi)有一個圓柱形套筒，又稱

15、籠子，利用套筒導(dǎo)向，閥芯可在套筒中上下移動。套筒上開有一定形狀的窗口（節(jié)流孔），套筒移動時，就改變了節(jié)流孔的面積，從而實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。套筒閥分為單密封和雙密封兩種結(jié)構(gòu)，前者類似于直通單座閥，適用于單座閥的場合；后者類似于直通雙座閥，適用于雙座閥的場合。套筒閥具有穩(wěn)定性好、拆裝維修方便等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用，但其價格比較貴。,常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點——套筒閥,套筒閥,偏心旋轉(zhuǎn)閥： 轉(zhuǎn)軸帶動閥芯偏心旋轉(zhuǎn)體積小，重量輕，使用

16、可靠，維修方便，通用性強，流體阻力小等優(yōu)點，適用于粘度較大的場合，在石灰、泥漿等流體中，具有較好的使用性能。,常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點——偏心旋轉(zhuǎn)閥,偏心旋轉(zhuǎn)閥,“O”形球閥： 閥芯為一球體閥芯上開有一個直徑和管道直徑相等的通孔，轉(zhuǎn)軸帶動球體旋轉(zhuǎn)，起調(diào)節(jié)和切斷作用。該閥結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，密封可靠，流通能力大流量特性為快開特性，一般用于位式控制。,常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點——“O”形球閥,“O”形球閥,“V”形球閥：

17、 閥芯也為一球體但球體上開孔為V形口，隨著球體的旋轉(zhuǎn)，流通截面積不斷發(fā)生變化，但流通截面的形狀始終保持為三角形。該閥結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，關(guān)閉性能好，流通能力大，可調(diào)比大流量特性近似為等百分比特性，適用于纖維、紙漿及含顆粒的介質(zhì)。,常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點——“V”形球閥,“V”形球閥,4 電氣轉(zhuǎn)換器/閥門定位器,電氣轉(zhuǎn)換器,電氣閥門定位器,壓縮空氣過濾器,閥門定位器,將控制信號（I0或PO），成比例地轉(zhuǎn)換成氣壓信號輸出至執(zhí)行

18、機構(gòu)，使閥桿產(chǎn)生位移,可見，閥門定位器與氣動執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)成一個負反饋系統(tǒng)（各參數(shù)的名稱?如被控變量等),閥桿位移量通過機械機構(gòu)反饋到閥門定位器，當位移反饋信號與輸入的控制信號相平衡時，閥桿停止動作，調(diào)節(jié)閥的開度與控制信號相對應(yīng)。,閥門定位器可以采用更高的氣源壓力，從而可增大執(zhí)行機構(gòu)的輸出力在什么情況下需要使用閥門定位器？,答：大口徑閥門，或者要求由較大輸出力的閥門等（小口徑閥門一般較少使用）閥門定位器與執(zhí)行機構(gòu)安裝在一起，因而可減少調(diào)

19、節(jié)信號的傳輸滯后。此外，閥門定位器還可以接受不同范圍的輸入信號，因此采用閥門定位器還可實現(xiàn)分程控制。,按結(jié)構(gòu)形式，閥門定位器可以分為:電/氣閥門定位器氣動閥門定位器智能式閥門定位器。,電／氣閥門定位器,電／氣閥門定位器作用： 1.將4～20mA或0～10mA轉(zhuǎn)換為氣信號，用以控制氣動調(diào)節(jié)閥 2.它還能夠起到閥門定位的作用,當輸入IO →對主杠桿2產(chǎn)生向左的力F1 →主杠桿

20、繞支點反時針偏轉(zhuǎn) →擋板13靠近噴嘴15 →Pa↑ →使閥桿向下移動→并帶動反饋桿9繞支點4偏轉(zhuǎn)→凸輪5也跟著逆時針偏轉(zhuǎn)→從而使反饋彈簧11拉伸→ 最終使閥門定位器達到平衡狀態(tài)。此時，一定的信號壓力就對應(yīng)于一定的閥桿位移，即對應(yīng)于一定的閥門開度。,Pa,特性,,,,Ki,Io,,Fi,li,,Mi,,,K1,,Pa,K2,,L,,,Kf,,Ff,lf,,,Mf,＋,－,閥