第四章 执行器及安全栅(4-2).ppt

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1、第4章执行器及安全栅过程控制及自动化仪表电气工程与自动化学院王红一授课专业：自动化4.2.4调节阀的选择1.调节阀结构选择调节阀的结构形式主要根据工艺条件，如使用温度、压力及介质的物理、化学特性（如腐蚀性、粘度等）来选择。•一般介质可选用直通单座阀或直通双座阀；•高压介质可选用高压阀；•强腐蚀介质可采用隔膜阀等。4.2.4调节阀的选择2.调节阀气开式与气关式的选择气开式：无压力信号时阀门全闭，随着压力信号增大，阀门逐渐开大的气动调节阀为气开式。图4-8调节阀地气开式与气关式气关式：无压力信号时阀门全开，随着压力信号增大，阀门逐渐关小的气动

2、调节阀为气关式。选择原则：从工艺生产安全考虑，一旦控制系统发生故障、信号中断时，调节阀的开关状态应能保证工艺设备和操作人员的安全。3.调节阀（控制阀）流量特性的选择从改善控制系统控制质量选择弥补系统的非线性从控制系统的类型考虑：随动控制系统：设定值R变化。定值控制系统：负荷变化；阀前后压力变化。从工作性能考虑：动态性能配管状况负荷变化4.2.4调节阀的选择（1）随动控制系统：设定值R变化（2）定值控制系统：负荷变化（3）定值控制系统：阀前后压力变化（4）从动态性能考虑调节阀的工作特性（5）从配管状况考虑调节阀的工作特性（阀阻比S）配管状况

3、S=1—0.6S=0.6—0.3S=0.3—0阀工作流量特性直线等百分比直线等百分比不适宜控制阀理想流量特性直线等百分比等百分比等百分比控制系统及被控参数干扰选择调节阀流量特性流量控制系统压力P1P2等百分比给定值直线压力控制系统P2等百分比P3直线给定值P1直线液位控制系统流量直线给定值等百分比（6）从负荷变化情况考虑调节阀的工作特性-1控制系统及被控参数干扰选择调节阀流量特性液位控制系统给定值直线流量直线温度控制系统T3或燃料入口压力等百分比受热物体流量等百分比入口温度T1直线给定值T2直线（6）从负荷变化情况考虑调节阀的工作特性-2

4、（7）选择调节阀特性时的注意事项生产过程的干扰有多种，应根据主要扰动的变化选择调节阀特性；当对象的输入输出关系能用图形描述时，宜用图解法选择调节阀特性；当对象的输入输出关系能用解析式描述时，宜用解析法选择调节阀特性；对象的输入输出关系是增量化前的方程，否则会得到错误的结果；由于对象动态放大系数与静态放大系数不相符，因此，对控制质量要求高时，应从动态考虑和分析；选择调节阀的特性是使系统总的幅频和相频特性保持恒定，为此，也可以通过选择控制器、检测变送器的特性来满足；例如：节流装置测流量，加开方器，采用线性特性调节阀；如不加开方器，从静态考虑应

5、选择快开特性，实际采用线性特性调节阀。4.2.4调节阀的选择4.调节阀口径的选择确定调节阀尺寸的主要依据是阀门的流通能力。流通能力的定义：在阀两端压差为100kPa，流体密度为1000kg/m3（水）的条件下，阀门全开时每小时能通过调节阀的流体流量（m3/h）。对不可压缩的流体有：（4-3）将代入（4-3）得流量表达式：（4-4）取：A的单位cm2∆p的单位kPaρ的单位kg/m3Q的单位m3/h4.2.4调节阀的选择（4-4）根据流通能力C的上述定义，由式（4-4）可知：（4-5）（4-5）代入（4-4）可得：（4-6）4.调节阀口径的

6、选择确定调节阀尺寸的主要依据是阀门的流通能力。流通能力的定义：在阀两端压差为100kPa，流体密度为1000kg/m3（水）的条件下，阀门全开时每小时能通过调节阀的流体流量（m3/h）。4.2.5电/气转换器4~20mA调节器输出140kpa20~100kpa至气动执行器图4-9力平衡式电/气转换器的原理图图4-10喷嘴挡板机构原理图140kpa输出压力作用：把调节器输出的标准电流信换为20～100kPa的标准气压信号。I↑吸力Fi↑杠杆偏转挡板与喷嘴间隙↓背压↑放大器输入↑输出压力P↑杠杆的反馈力Ff↑杠杆平衡P∝I工

7、作原理4.2.6阀门定位器负反馈系统原理：图4-11阀门定位器负反馈系统原理将阀杆的位移负反馈到输入端，和输入信号进行比较调节，使调节阀能按输入信号精确地确定开度。4.2.6阀门定位器气动阀门定位器与执行机构的配合：图4-12气动阀门定位器与执行机构配合在调节阀上加装阀门定位器，引入阀杆位移负反馈。使阀杆能按输入信号精确地确定自己的开度。气动调节阀中，阀杆的位移是由薄膜上气压推力与弹簧反作用力平衡确定的。为了防止阀杆处的泄漏要压紧填料，使阀杆摩擦力增大，且个体差异较大，这会影响输入信号P的执行精度。图4-13电/气阀门定位器原理图20~1

8、00kpa电动调节器输出4~20mA电/气阀门定位器原理实际应用中，常把电/气转换器和阀门定位器结合成一体，组成电/气阀门定位器。I↑杠杆上端右移挡板靠近喷嘴P压力↑阀杆下移反馈凸轮