第6章 执行器ppt课件.ppt

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1、第6章执行器6.1概述1.执行器的作用：接收控制器输出的控制信号，用以改变操纵变量的流量，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内。2.执行器的构成:图6-1执行器的构成框图3.执行器的分类：气动执行器；电动执行器；液动执行器（少用）。执行机构控制机构（控制阀）控制信号p力F-位移力矩M-角度阀门开度流量I6.2气动执行器1.气动执行器的结构与分类：结构:图6-2气动薄膜调节阀外形和内部结构1-薄膜；2-平衡弹簧；3-阀杆；4-阀芯；5-阀体；6-阀座6.2气动执行器气动薄膜单座调节阀6.2气动执行器执行机构图6-3正作用气动薄膜式执行机构图6-4气动活塞式(无弹簧)执行机构1

2、-上膜盖；2-膜片；3-压缩弹簧；4-下膜盖；1-活塞：2-气缸5-支架；6-连接阀杆螺母：7-行程标尺；8-推杆执行机构结构：薄膜式，活塞式两种结构。气动薄膜式执行机构分正作用（ZMA）和反作用（ZMB）两类；或分为有弹簧和无弹簧两种。作用：将控制信号压力的大小转换为阀杆的位移。阀杆的行程规格：10、16、25、40、60、100mm等。有弹簧气动薄膜式执行机构的输出位移与输入控制气信号成比例关系，弹簧平衡作用。控制机构：即控制阀，局部阻力可以改变的节流元件。将阀杆的位移转换为被控介质流量的大小。控制阀有多种结构形式，（如图6-5~6-14所示。控制阀结构决定其流量特性。6.2

3、气动执行器图6-5直通单座阀图6-6直通双座阀图6-7角形阀6.2气动执行器图6-8三通阀图6-9隔膜阀（a）合流型；（b）分流型图6-10蝶阀图6-11球阀图6-12球阀阀芯的形状6.2气动执行器图6-13凸轮挠曲阀图6-14笼式阀2.控制阀的流量特性（1）调节机构的工作原理调节机构是一个局部阻力可以变化的节流元件。对不可压缩流体调节阀的流量方程式为(6-1)式中，p为调节阀前后压差；为流体的密度；A为调节阀接管流通截面积；为调节阀的阻力系数；K为调节阀的流量系数。6.2气动执行器（2）控制阀的流量系数（反映调节阀的流通能力）流量系数Kv定义为：在给定的行程（开度）下，调节阀前

4、后压差为100kPa，流体密度为1g/cm3(即5～40℃的水)的条件下，每小时通过阀门的流体量(m3/h)。若将式(6-1)中p的单位取为kPa，则可得不可压缩流体Kv值的计算公式，即(6-2)式中，Q的单位为m3/h；p的单位为kPa；的单位为g/cm3。6.2气动执行器（额定）流量系数CKv还与阀的开度有关。一般将调节阀全开（即行程为100%）时的流量系数K100（最大流量系数Kmax）作为控制阀的（额定）流量系数C（即C=K100=Kmax）(6-3)式中，Qmax—调节阀全开时的流量。注意：KKvC；(6-1)(6-2)(6-3)。对于低雷诺数的液体、气体、蒸汽等，

5、都不能直接采用式(6-2)、(6-3)来计算Kv或C，需要对式(6-2)、(6-3)进行修正。6.2气动执行器6.2气动执行器（2）控制阀的流量特性被控介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度（相对位移）的关系，即图6-15不同流量特性的阀芯形状图6-16理想流量特性1-快开；2-直线；3-抛物线；4-等百分比1-快开；2-直线；3-抛物线；4-等百分比6.2气动执行器①控制阀的理想流量特性理想流量特性是不考虑控制阀在不同开度时前后压差变化时的流量特性。直线流量特性（6-4）将式（6-4）积分可得（6-5）式中C为积分常数。边界条件为：l=0时Q=Qmin（Qmin为控制阀能控制的最小流量

6、）；l=L时Q=Qmax。把边界条件代入式（6-5），可分别得：（6-6）R=Qmax/Qmin控制阀的可调比最后得到（6-7）6.2气动执行器直线流量特性情况下，阀门处于不同开度时，在原来基础上阀门变化相同的行程，引起的流量相对变化量却是不同的。因而直线流量特性不利于控制。以相对开度l/L=10%、50%、80%三点为例，若位移变化量都为10%，则对原开度为10%时，流量变化的相对值为：对原开度为50%时，流量变化的相对值为：对原开度为80%时，流量变化的相对值为：6.2气动执行器等百分比（对数）流量特性等百分比流量特性阀门在相同行程变化下，流量的相对变化量也相同，其控制灵敏有效，应

7、用最广。抛物线流量特性6.2气动执行器快开特性式中，R=Qmax/Qmin=50~25（Qmin=(2%~4%)Qmax），控制阀的流量可调范围或可调比，国产阀R=30。（注意，l=0时，Q≠0，而Q=Qmin）6.2气动执行器②控制阀的工作流量特性工作流量特性是考虑控制阀在不同开度时前后压差变化时的流量特性。串联管道的工作流量特性如图6-3，管路系统的总压差p=管路压差p2+控制阀压差p1。图6-16串联管道的情形图6