过程控制与自动化仪表(执行器与防爆栅)课件.ppt

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1、过程控制与自动化仪表湖南大学电气与信息工程学院涂春鸣主要内容绪论检测仪表调节器执行器和防爆栅调节对象的特性及实验测定单回路调节系统设计及调节器参数整定复杂调节系统主要内容执行器概述气动执行器调节阀的流量特性调节阀的选择电/气转换器与阀门定位器电动执行器防爆栅概述防爆栅原理4.1执行器概述执行器：自动控制系统中的重要组成部分，它根据调节器的控制信号执行动作，从而控制流入或流出被控过程的物料或能量，实现对过程参数的自动控制。执行器有自动调节阀门、自动电压调节器、自动电流调节器、控制电机等。其中自动调节阀门是最常见的执行器，种

2、类繁多。执行器组成：执行机构（驱动）调节机构（阀）执行器分类电动调节阀：电源配备方便，信号传输快、损失小，可远距离传输；但推力较小。气动调节阀：结构简单，可靠，维护方便，防火防爆；但气源配备不方便。液动调节阀：用液压传递动力，推力最大；但安装、维护麻烦，使用不多。工业中使用最多的是气动调节阀和电动调节阀。4.2气动执行器由气动执行机构、调节阀、阀门定位器（工作条件差或调节质量要求高的场合）组成；执行机构由膜片、推杆和平衡弹簧等部分组成；气动执行器的执行机构可看成一阶惯性环节（而电动执行器可看成比例环节）。气动薄膜推杆阀体

3、阀杆气动执行器的结构由执行机构和控制机构（阀）两部分组成。执行机构是推动装置，它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置。控制机构是阀门，它将阀杆的位移转换为流通面积的大小。气动执行器接受气动调节器输出的气压信号，经膜片转换成推力并克服弹簧力后，使阀杆产生位移，带动阀芯动作。1-上盖2-膜片3-平衡弹簧4-阀杆5-阀体6-阀座7-阀芯1.执行机构执行机构按调节器输出的控制信号，驱动调节机构动作。气动执行机构的输出方式有角行程输出和直行程输出两种。气动活塞式执行机构薄膜式执行机构P正作用执行机构反作用执行机构（1）直通单座阀

4、流体对阀芯的不平衡作用力大。一般用在小口径、低压差的场合。结构简单、泄漏量小。2．调节机构调节机构就是阀门，是一个局部阻力可以改变的节流元件。通过改变阀芯的行程可以改变调节阀的阻力系数，达到控制流量的目的。正装阀阀芯下移时，阀芯与阀座间的流通截面积增大阀门中的柱式阀芯可以正装，也可以反装。反装阀阀芯下移时，阀芯与阀座间的流通截面积减小（2）直通双座阀阀体内有两个阀芯和阀座。流体流过时，作用在上、下两个阀芯上的推力方向相反且大小相近，可以互相抵消，所以不平衡力小。但是，由于加工的限制，上下两个阀芯阀座不易保证同时密闭，因此

5、泄漏量较大。（3）角形控制阀两个接管呈直角形，一般为底进侧出，这种阀的流路简单、对流体的阻力较小。适用于现场管道要求直角连接，介质为高粘度、高压差和含有少量悬浮物和固体颗粒状的场合。（4）三通控制阀有三个出入口与工艺管道连接。流通方式有合流型（两种介质混合成一路）和分流型（一种介质分成两路）两种。适用于配比控制与旁路控制。（5）隔膜控制阀采用耐腐蚀材料作隔膜，将阀芯与流体隔开。结构简单、流阻小、流通能力比同口径的其他种类的阀要大。由于介质用隔膜与外界隔离，故无填料，介质也不会泄漏。耐腐蚀能力强，适用于强酸、强碱、强腐蚀性

6、介质的控制，也能用于高粘度及悬浮颗粒状介质的控制。适用于大口径、大流量、低压差的场合，也可以用于含少量纤维或悬浮颗粒状介质的控制。（6）蝶阀又名翻板阀。结构简单、重量轻、流阻极小，但泄漏量大。（7）球阀阀芯与阀体都呈球形体，阀芯内开孔。转动阀芯使之与阀体处于不同的相对位置时，就有不同的流通面积。流量变化较快，可起控制和切断的作用，常用于双位式控制。4.3调节阀的流量特性调节阀的阀心位移与流量之间的关系，对控制系统的调节品质有很大影响。流量特性的定义：被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（相对位移）间的关系称为调节阀

7、的流量特性。q/qmax—相对流量l/L—相对开度调节阀的流量特性不仅与阀门的结构和开度有关，还与阀前后的压差有关，必须分开讨论。lq相对流量q/qmax是控制阀某一开度流量q与全开时流量qmax之比；相对开度l/L是控制阀某一开度行程l与全开行程L之比。为了便于分析，先将阀前后压差固定，然后再引伸到实际工作情况，于是有固有流量特性与工作流量特性之分。1、固有（理想）流量特性在将控制阀前后压差固定时得到的流量特性称为固有流量特性。它取决于阀芯的形状。（a）快开特性（b）直线特性（c）等百分比特性（1）直线流量特性控制阀的

8、相对流量与相对开度成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是常数。用数学式表示为：积分C为积分常数直线流量特性特点阀心相对开度变化所引起的流量变化是相等的流量相对变化量（流量变化量与原有流量之比）是不同的：在小开度时，流量相对变化量大；在大开度时，其流量相对变化最小。直线流量特性调节阀在小开度时，控制作用强，易引起