调节阀的种类

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二、电/气阀门定位器
电/气阀门定位器实际上是电气转换器和阀门 定位器的组合。 先看电气转换器的动作原理
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二、电 /气阀门定位器 二、电/
4～20mADC 电流信号 电/气阀门定位器将来自控制器或其它单元的 气阀门定位器将来自控制器或其它单元的4 20mADC电流信号 同时， 从阀杆的位移取得反馈信 转换成气压信号去驱动执行机构。 转换成气压信号去驱动执行机构。同时， 同时，从阀杆的位移取得反馈信 因而不仅 改善了执行器的静 号，构成具有阀位负反馈的闭环系统， 号，构成具有阀位负反馈的闭环系统，因而不仅 因而不仅改善了执行器的静 而且改 态特性，使输入电流与阀杆位移之间保持良好的线性关系； 态特性，使输入电流与阀杆位移之间保持良好的线性关系；而且改 ，减少了信号 善了气动执行器的动态特性，使阀杆的移动速度加快 善了气动执行器的动态特性，使阀杆的移动速度加快， 的传递滞后。
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8.1 概述：
一、执行器的结构组成 组成： 执行机构 调节机构
输入 Ii 执行机构 位移 L 调节机构 Q 开度 信号 P 入
二、执行器的分类
气动执行器 按能源分： 电动执行器 液动执行器 Pλ→L→Q Ii→L→Q 直行程 角行程
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三种执行器的特点比较
比较项目 气动执行器 电动执行器 液动执行器
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2.执行机构
伺服电机：是执行机构的动力部分 减速器 ：将高转速、低转矩变成低转速、高转矩 位置发送器：根据差动变压器的工作原理，利用 输出轴的位移来改变铁芯在差动线圈中的位置，以产 生反馈信号和位置信号。 操作器： 是用来完成手动自动之间的切换、远方操 操作器：是用来完成手动自动之间的切换、远方操 作和自动跟踪无扰动切换等任务
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8.4 阀门定位器
用途： 提高阀杆位置的线性度，克服阀杆的摩擦力，消除被控介 ； 质压力变化与高压差对阀位的影响 质压力变化与高压差对阀位的影响； ； 增加执行机构的动作速度，改善控制系统的动态特性 增加执行机构的动作速度，改善控制系统的动态特性； 可用 20 ～100kPa 的标准信号压力去操作 40 ～200kPa 的非标准 可用20 20～ 100kPa的标准信号压力去操作 的标准信号压力去操作40 40～ 200kPa的非标准 号压力的气动执行机构； 可实现分程控制，用一台控制仪表去操作两台控制阀 ； 可实现反作用动作； 可修正控制阀的流量特性； 可使活塞执行机构和长行程执行机构的两位式动作变为比例 式动作； 采用电 /气阀门定位器后，可用 4～20mADC 电流信号去操作气 采用电/ 气阀门定位器后，可用4 20mADC电流信号去操作气 /气阀门定位器具有电 /气转换器和气动阀 动执行机构，一台电 动执行机构，一台电/ 气阀门定位器具有电/ 门定位器的双重作用。
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（1）根据自动调节系统的调节质量 根据自动控制原理中的特性补偿原理，为了使系统保持良 好的调节质量，希望开环总放大系数与各环节放大系数之 积保持常数。这样，适当选择阀的特性，以阀的放大系数 变化来补偿对象放大系数的变化，从而使系统的总放大系 数保持不变。 （2）根据管道系统压降变化情况 管道系统压降比S : 1~0.6 0.6~0.3 0.3~0 调节 不适宜 所选流量特性 直线 等百分比 等百分比 调节 不适宜 实际工作流量特性 直线, 等百分比 直线 , 等百分比
L Q 开度
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执行机构 位移
调节机构
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气动薄膜控制阀
外形
正作用 执行机 构 P入
气开式 执行器
正作用式 气动薄膜 控制阀
反装阀
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阀芯的正装与反装形成气开、气关
正装
反装
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反作用式气动薄膜控制阀 � 结构 原理
O型环
气关式 控制阀
气开式 执行器
P入
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并联管道的工作流量特性
S′为阀全开时的工作流量与总管最大流量之比。 图中 图中S S′的值不能低于 0.8 根据实际经验， 根据实际经验，S 的值不能低于0.8
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调节阀的选择
1 流量特性的选择 流量特性的选择方法有两种，一种是通 过数学计算的分析法，另一种是在实际工 程中总结的经验法。由于分析法既复杂又 费时，所以一般工程上都采用经验法。具 体来说，应该从调节质量、工况条件、负 荷及特性几个方面考虑。
结构 体积 推力 配管配线 动作滞后 频率响应 维护检修 使用场合 温度影响 成本
简单 中 中 较复杂 大 狭 简单 防火防爆 较小 低
复杂 小 小 简单 小 宽 复杂 隔爆型才防火防爆 较大 高
简单 大 大 复杂 小 狭 简单 要注意火花 较大 高
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8.2 执行机构
电动执行器 气动执行器
L 相对开度，即某一开度下的行程与全行程之比 Qmax 相对流量Q/ Q/Qmax
快开
1.理想流量特性
直线 抛物线
等百分比 （对数）
相对开度l/L
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表1 调节阀4种理想流量特性
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2.工作流量特性 在实际使用时，控制阀安装在管道上，与其它设备串 联，或者与旁路管道并联，因而控制阀前后的压差是变 化的。此时，控制阀的相对流量与阀芯相对开度之间的 关系称为工作流量特性。 串联管道的工作流量特性
1喷嘴 2 挡板 3 杠杆 4 调 零弹簧 5 永久磁钢 6、7 线圈 8 反馈弹簧 9 夹子 10 拉杆 11 固定螺钉 12 放大器 13 反馈轴 14反馈 压板 15 调量程支点 16 反馈机体
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8.4 调节阀的选择 1 流量特性的选择 流量特性的选择方法有两种，一种是通 过数学计算的分析法，另一种是在实际工 程中总结的经验法。由于分析法既复杂又 费时，所以一般工程上都采用经验法。具 体来说，应该从调节质量、工况条件、负 荷及特性几个方面考虑。
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2 口径的选择
调节阀口径是根据工艺要求的流通能力确定 的，要根据提供的工艺条件计算出调节阀的流通 能力，再依据其流通能力选择调节阀的口径。 实际工程中，阀门口径是分级的，C值通常也 不是连续值（公式计算的C值是连续的）。不同 厂商的同类型产品有不同的C值与口径对应表。 在计算出期望的C值后，就可以查阅生产商的相 应产品数据表来决定所需的阀门口径。选取阀门 口径的原则应尽可能接近或大于计算结果，不应 小于计算结果。
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二、电动执行器
电动执行机构由伺服放大器和执行机构两部分组成。 执行机构又包括两相伺服电动机、减速器和位置发 送器
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1.伺服放大器
前置磁放大器、触发器，可控硅主回路及 伺服放大器： 伺服放大器：前置磁放大器、触发器，可控硅主回路及 电源等部分。 ：综合输入信号和反馈信号 ，并将该 结果信号加以 作用 作用：综合输入信号和反馈信号 ：综合输入信号和反馈信号，并将该 ，并将该结果信号加以 放大，使之有足够大的功率来控制伺服电动机的转动。 结果信号的极性 ，放大器应输出相应极性的 根据综合后 根据综合后结果信号的极性 结果信号的极性，放大器应输出相应极性的 以控制电动机的正、反运转。 信号， 信号，以控制电动机的正、反运转。
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8.3 调节机构
一、控制阀的结构特点
直通
角形
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三通控制阀：合流；分流
合流 分流
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碟阀
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角行程式阀芯
凸轮挠曲阀 蝶阀 球阀
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二、控制阀的流量系数
1、控制阀的节流原理
流量方程：
Q= A ζ
2 （P 1 −P 2） ρ
P入
P1 实用流量方程：
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（3）根据负荷变化 直线阀在小开度时流量变化大，调节过于灵敏，易振荡。在 大开度时，调节作用又显得微弱，造成调节不及时，不灵敏。 因此在压降比S较小，负荷变化大的场合不宜采用直线阀。 等百分比阀在接近关闭时工作缓和平稳，而接近全开状态 时，放大系数大，工作灵敏有效，因此它适用于负荷变化幅 度大的场合。快开特性阀在行程较小时，流量就较大，随着 行程的增大，流量很快达到最大，它一般用于双位调节和程 序控制的场合。 （4）根据调节对象的特性 一般有自平衡能力的调节对象都可选择等百分比流量特性的 调节阀，不具有自平衡能力的调节对象则选择直线流量特性 的调节阀。
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(1)串联管道时的可调比
R实际 = R S S=
∆P min ∆P
ΔPmax 为控制阀全关时阀前后的压差（近似等于 Pmax为控制阀全关时阀前后的压差（近似等于 系统的总压差）； 为控制阀全开时阀前后的压差； ΔPmin Pmin为控制阀全开时阀前后的压差； S为控制阀全开时阀前后压差与系统总压差之比
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三、控制阀的可调比
控制阀的可调比就是控制阀所能控制的最大 流量与最小流量之比。可调比也称为可调范围， 用R表示。 Q max
R=
Q min
理想可调比 1. 1.理想可调比 当控制阀上压差一定时，这时的可调比称为理想可调 比。 实际可调比 2. 2.实际可调比 控制阀在实际工作时，与管路系统相串联或与旁路阀 相并联，此时的可调比就称为实际可调比。
反作用执 行机构
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四种组合
气关式
正作用
气开式
正作用
气开式
反作用
气关式
反作用
P入
P入
P入
P入
Q
Q
Q
Q
正装阀
反装阀
正装阀
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反装阀 Q
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气动活塞式执行机构
气动活塞式执行机构按其 比例式 和两 作用方式可分成 作用方式可分成比例式 比例式和 两种。 位式 位式两种。 比例式是指输入信号压力 与推杆的行程成比例关系， 这时它必须与阀门定位器配 用。 两位式是根据输入执行 机构活塞两侧的操作压力差 来完成的。活塞由高压侧推 向低压侧，就使推杆由一个 极端位置推移至另一个极端 位置。
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一、气动阀门定位器
气动阀门定位器接受由气动控制器或 电/气转换器转换的控制器的输出信 号，然后产生和控制器输出信号成比 例的气压信号，用以控制气动执行器。
阀门定位器与气动执行器连接 1-波纹管 2-主杠杆 3-迁移弹簧 4凸轮支点 5-凸轮 6-副杠杆7-支点 8-执行机构 9-反 馈杆 10-滚轮 11-反馈弹簧 12-调零弹簧 13-挡板 14-喷嘴 15 主杠杆支点 16-放大器 力矩平衡式气动阀门定位器
Q = 5.09 A ζ
∆P ρ
P2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Q ρ
Q
2、阀门的流量系数 C的定义
C = 5.09
A ζ
Q ρ C= ∆P
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二、控制阀的流量系数
流量系数 ，在控制阀中又称为为阀的 流通能力 。 称为流量系数 流量系数，在控制阀中又称为为阀的 ，在控制阀中又称为为阀的流通能力 流通能力。 �C称为 C被定义为：当控制阀全开时，阀前后压差 �流通能力 流通能力C ΔP为0.1Mpa 、流体重度为 1g/cm3时，每小时通过控制阀 0.1Mpa、 流体重度为1g/cm 流体的流量数。 Dg 和阀座直径 dg 来表示。 �控制阀的尺寸通常用公称直径 控制阀的尺寸通常用公称直径Dg Dg和阀座直径 和阀座直径dg dg来表示。 C来进行选择 。 主要依据是计算出流通能力 主要依据是计算出流通能力C
(2)并联管道时的可调比
1 R实际 = = 1− x 1 Q max = Q1 max Q2 1− Q max
x=
调节阀全开时的流量 Q1 max = 总管最大流量 Q max
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四、控制阀的流量特性
Q l 式中：Q Q 相对流量，即某一开度的流量与全开流量之比 = f( ) max Qmax L l 相对开度，即某一开度下的行程与全行程之比
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一、气动执行器
1. 特点 它是以140kP的压缩空气为能源，以20 ~ 100kP气压 信号为输入控制信号； 具有结构简单、动作可靠、性能稳定、输出推力大、 维修方便、本质安全防暴和价格低廉等特点。 2.构成原理 （一）结构组成： 执行机构 调节机构
输入 信号 P入
Pλ →L → Q
第8章 执行器与调节阀
知识目标
了解执行器的种类、特点及正反作用方式 理解电动执行机构的组成及各部分作用 了解控制阀的结构及特点 理解控制阀的流量系数、可调比和流量特性的概念 了解阀门定位器的作用及使用场合 掌握控制阀的选用原则
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第8章 执行器
8.1 概述 8.2 执行机构 8.3 调节机构 8.4 阀门定位器 8.5 阀门的选择 8.6 执行器的选择与安装