执行器的种类.ppt
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全面讲解各种执行器的原理及其使用场合（图文并茂）
全面讲解各种执行器的原理及其使用场合（图文并茂）执行器的种类及应用一.基本概念:执行器是接受调节器输出信号对调节对象施加作用的装置。
根据执行器使用的控制介质不同，可以分为?:?气动、电动和液动执行器三种。
按输出位移的形式，执行器有转角型和直线型两种。
按动作规律，执行器可分为开关型、积分型和比例型三类。
按输入控制型号，执行器分为可以输入空气压力信号、直流电流信号、电接点通断信号、脉冲信号等几类。
二. 气动执行器及应用:气动执行机构是以压缩空气为动力，实现对阀门的控制，具有结构简单、动作可靠、性能稳定、维修方便、防火防爆，并且易于制成较大推力的执行机构、价格便宜、检修维护简单，对环境的适应性好等优点。
缺点是实现控制必须敷设专用的气源管道，对于双作用的气动执行器,断气源后不能回到预设位置,单作用的气动执行器，断气源后可以依靠弹簧回到预设位置。
气动执行机构按照控制气压转换成位移的方式不同,可分为薄膜式、活塞式和齿轮齿条式。
1. 气动薄膜执行机构是最常用的执行机构,气动薄膜执行机构的结构简单，动作可靠，维护方便，成本低廉，得到广泛应用。
它分为气开式和气关式两种执行方式。
气开式执行机构在输入信号增加时，在薄膜膜片下方产生一个推力，克服弹簧的作用力后而将阀门打开。
如图:气开式执行机构应用范围：1、2 号炉过热器一级减温水调整门，过热器左右二减调整门，左右再热器减温水调整门。
气关式执行机构在输入信号增加时，在薄膜膜片上产生一个推力，克服弹簧的作用力后而将阀门关闭。
如图：气关式执行机构应用范围：1、2 号机高加正常疏水调整门，1、2 号炉分隔屏和后屏减压站调整门。
气动薄膜阀的实物图：2. 活塞式气动执行器气动活塞式执行机构，以控制气作为动力，推动活塞在汽缸里运动，输出轴产生转角位移或直行程位移，活塞式执行机构可在活塞上施加较大的控制气压，所以可做成比薄膜执行机构更大推力或更大力矩的执行机构，而且，其相对的体积还可以做得较小。
最新第4讲执行器总结课件PPT
S' 100
S' 100
S' 100
旁路阀全关时，实际工作特性＝理想特性
30
3、工作流量特性
（2）并联管系
对可调比的影响
旁路阀逐渐开启，Ｑe 增加，可调比急剧下降。
使管路中可控流量减少，严重时甚至会导致并联 管系中调节阀失去控制作用。
希望阀全开流量比不低于0.5，最 好不低于0.8。
31
（三）调节阀的选择
气关式
H
40
4.2 变频器
将频率、电压固定的交流 电变换成频率、电压连续 可调的交流电。
变频技术用于交流鼠笼式 异步电动机的调速，其性 能已经胜过以往的交流调 速方式。
41
4.2.1 通用变频器原理
频率设定信号
控制输入信号 正反转启动
多级速度设定
控制输出信号 异常信号
多功能集电极开路输出 多功能脉冲输出 多功能模拟输出
10
（三）气动、电动执行机构比较
类别
输入信号 结构 体积 信号管线配置 推力 动作滞后 维修
适用场合
价格
气动执行机构 20～100kPa 简单 中 较复杂 中 大 简单
适用于防火防爆场合
便宜
电动执行机构
4～20mADC 复杂 小 简单 小 小 复杂 隔爆型才适用于防火防爆 场合 贵
11
4.1.2 调节机构
考虑工艺介质，注意防 堵。
50
4.3 执行器的选择及使用注意事项
变频器的选择：
注意变频器容量的选择标准是变频器额定电流大于 电机工作电流，而不是功率大于电机功率。
注意恒转矩负载和变转矩负载的不同性质，过程控 制中一般都是变转矩负载（泵、风机）。
变频调速器可以作为自动控制系统中的执行单元， 也可以作为控制单元（自身带有PID控制器等）。
S' 100
S' 100
旁路阀全关时，实际工作特性＝理想特性
30
3、工作流量特性
（2）并联管系
对可调比的影响
旁路阀逐渐开启，Ｑe 增加，可调比急剧下降。
使管路中可控流量减少，严重时甚至会导致并联 管系中调节阀失去控制作用。
希望阀全开流量比不低于0.5，最 好不低于0.8。
31
（三）调节阀的选择
气关式
H
40
4.2 变频器
将频率、电压固定的交流 电变换成频率、电压连续 可调的交流电。
变频技术用于交流鼠笼式 异步电动机的调速，其性 能已经胜过以往的交流调 速方式。
41
4.2.1 通用变频器原理
频率设定信号
控制输入信号 正反转启动
多级速度设定
控制输出信号 异常信号
多功能集电极开路输出 多功能脉冲输出 多功能模拟输出
10
（三）气动、电动执行机构比较
类别
输入信号 结构 体积 信号管线配置 推力 动作滞后 维修
适用场合
价格
气动执行机构 20～100kPa 简单 中 较复杂 中 大 简单
适用于防火防爆场合
便宜
电动执行机构
4～20mADC 复杂 小 简单 小 小 复杂 隔爆型才适用于防火防爆 场合 贵
11
4.1.2 调节机构
考虑工艺介质，注意防 堵。
50
4.3 执行器的选择及使用注意事项
变频器的选择：
注意变频器容量的选择标准是变频器额定电流大于 电机工作电流，而不是功率大于电机功率。
注意恒转矩负载和变转矩负载的不同性质，过程控 制中一般都是变转矩负载（泵、风机）。
变频调速器可以作为自动控制系统中的执行单元， 也可以作为控制单元（自身带有PID控制器等）。
第五章执行器
（2）直通双座阀
阀体内有两个阀芯和阀座，流体从左侧进入，通过上、 下阀芯后，再汇合在一起，由右侧流出。由于流体流过的时 候，作用在上、下两个阀芯上的推力方向相反而大小近于相 等，可以相互抵消，所以不平衡力小。但是，由于受加工的 限制，上下两个阀芯阀座不易保证同时关严，因此泄漏量较 大。流通能力较大。
反馈弹簧; 12- 调零弹簧; 13- 挡板; 14- 喷嘴; 15- 主杠杆支点
电动执行器的特点
与气动执行器相比较，电动执行器有下列特点。 ①由于工频电源取用方便，不需增添专门装置，特别 是执行器应用数量不太多的单位, 更为适宜; ②动作灵敏、精度较高、信号传输速度快、传输距离 可以很长，便于集中控制; ③在电源中断时，电动执行器能保持原位不动，不影 响主设备的安全; ④与电动控制仪表配合方便，安装接线简单; ⑤体积较大、成本较贵、结构复杂、维修麻烦，并只 能应用于防爆要求不太高的场合。
（7）蝶阀（翻板阀）
蝶阀又称挡板阀或翻板阀，它由阀体、挡板、挡板轴和轴 封等部分组成，一般与长行程执行机构相配合，气压信号通过杠 杆带动挡板轴使挡板偏转，改变流通面积，从而改变流量。其特 点是阻力损失小，结构简单，价格低，使用寿命长，特别适用于 低压差、大口径、大流量气体及悬浮固体物质的流体的场合，但 泄漏量大。
工作流量特性 （1）串联管道的工作流量特性 （2）并联管道的工作流量特性
1、控制阀理想流量特性
（1）直线流量特性
（2）等百分比流量特性
（3）抛物线流量特性 （4）快开特性
2、控制阀工作流量特性
（1）串联管道的工作流量特性
（2）并联管道的工作流量特性
四、控制阀的选择
1、结构与特性的选择 2、气开式与气关式的选择 3、控制阀口径的选择
执行器.ppt
一、气动执行机构
气动执行机构接受气动调节器或阀门定位器输出的气压信 号，并将其转换成相应的输出力F和直线位移l，以推动调 节机构动作。
气动执行机构主要分为两大类：薄膜式与活塞式。薄膜式 与活塞式执行机构又可分为有弹簧和无弹簧两种
1) 气动薄膜式执行机构
1-上膜盖 2-波纹膜片 3-下膜盖 4-支架 5-推杆 6-压缩弹簧 7-弹簧座 8-调节件 9-连接阀杆螺母 10-行程标尺
➢工作原理
当信号压力通入由上膜盖1和膜 片2组成的气室时，在膜片上产 生一个向下的推力，使推杆5向 下移动压缩弹簧6，当弹簧的反 作用力与信号压力在膜片上产生 的推力相平衡时，推杆稳定在一 个对应的位置，推杆的位移l即 为执行机构的输出，也称行程。
➢气动薄膜式执行机构的特性
a) 静态特性
气动薄膜式执行机构的力平衡方程 式为：
4) 减速器
作用：将伺服电机高转速、小力矩的输出功率转换成执行机 构输出轴的低转速、大力矩的输出功率，以推动调节机构。 直行程式的电动执行机构中，减速器还起到将伺服电机转子 的旋转运动转变为执行机构输出轴的直线运动的作用。 减速器一般由机械齿轮或齿轮与皮带轮构成。
➢电动执行机构的特性
伺服放大器是一个具有继电特性的非线性环节，为不灵敏区
Ii I f
2
无输出；
Ii I f
2
输出～215V
减速器和位置发送器为比例环节
伺服电机接通电源：伺服电机工作在恒速状态，故为一个积分 环节，因此，电动执行机构的动态特性主要取决于伺服电机的 特性，即具有积分特性; 伺服电机停止转动时：
l
1 Kf
Ii
或
1 Kf
Ii
为比例特性
化工仪表第5章执行器
第一节 气动执行器
将（5-2）积分可得
Q Kl C Qmax L
（5-3）
边界条件：l=0时，Q=Qmin; l=L时Q=Qmax
把边界条件代入式（5-3），可分别得
C Q m in1, K 1 Q m in 1 1 （5-4）
Q maR x
Q maxR
R为控制阀的可调范围或可调比。
第一节 气动执行器
调节机构就是阀门，是一个局部阻力可以改变 的节流元件。根据不同的使用要求，阀门的构造型 式很多。 3.控制阀的分类
3.控制阀的分类
〔1〕直通单座控制阀
阀体内只有一个阀芯与阀座。 特点 结构简单、价格便宜、全关时泄漏量少。 缺点 在压差大的时候，流体对阀芯上下作用的推
力不平衡，这种不平衡力会影响阀芯的移动。 适用于小口径、低压差的场合。
泄漏量大。
图6-7 蝶阀
〔7〕球阀
球阀的阀芯与阀体都呈球形体，转动阀芯使之与阀体处于不同的相对位置时，就 具有不同的流通面积，以到达流量控制的目的。
流量变化较快，可起控制和切断的作用，常用于双位式控制。
图6-8 球阀
图6-9 球阀阀芯的形状
〔8〕凸轮挠曲阀
阀芯呈扇形球面状，与挠曲臂及轴套一起铸成，固 定在转动轴上。
执行机构 F → l M→θ
流通截面积
调节机构 操纵变量的流量
控制机构：根据推力产生位移或转角，改变开度。 是执行器的控制局部，直接与被控介质接触，控制 流体的流量。所以它是将阀杆的位移转换为流过阀 的流量的装置。
正装阀芯：推杆下移时阀门关小。
反装阀芯：推杆下移时阀门开大。
第一节 气动执行器
执行器
作用 承受控制器的输出信号,直接控制能量或物料等调
第3章执行器
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第3章执行器
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第3章执行器
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第3章执行器
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第3章执行器
6 、调节阀的选择
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第3章执行器
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第3章执行器
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第3章执行器
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第3章执行器
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第3章执行器
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第3章执行器
3.1.4 电动执行器
• 执行机构：最简单的是电磁阀，其它连续动作 的都使用电动机作动力元件。 •调节机构输出：直行程、角行程、多转式。
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第3章执行器
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第3章执行器
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第3章执行器
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第3章执行器
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• 1 、问题的提出
• 在图4-1的气动调节阀中，阀杆 的位移是由薄膜上的气压推力与弹 簧反作用力平衡确定的。为了防止 阀杆处的泄漏，要加充填料，摩擦 力可能相当大；此外，被调节流体 作用也可能相当大，这样会影响输 入信号与执行机构间的的定位关系 ，使执行机构产生回环特性，严重 时造成调节系统振荡。
•体 、 上 阀 盖 • 采用双座阀，如图4-3所示，使流 组件、下阀盖 体对上、下两阀芯的作用力大致抵消。
组件和阀内件 但缺点是上、
组成。
•直通单座
•直通双座
•下阀阀芯不能保 阀
•角形 阀
1、按结 构形式和阀座 数目分类
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•证同时关闭，
•泄漏量比单座 •阀大单，座价调节阀的缺点是，调节流体对 阀 •格芯较•阀蝶有贵作。用力•分，•合流如流型型三图三通4通阀-阀2所第3章示执行器。••VO型型••阀球隔球球阀膜阀阀阀阀芯芯
气动执行器 ppt课件
活塞式
ppt课件
拨叉式
齿轮齿条式
3
薄膜阀和活塞式气动执行器区别
• 薄膜式执行机构为膜片式, 主要用于直通调节阀, 所需的气源压力较低, 控制性能较好。（直行程）
• 活塞式执行机构为气缸式, 主要用于球阀, 蝶阀 等. 所需气源压力较大, 输出力或力矩也大. （角 行程）
ppt课件
4
单作用与双作用气动执行器
ppt课件
29
气控阀结构示意图
ppt课件
30
8. 单向节流阀
单向节流阀是通过改变节流截面或 节流长度以控制流体流量的阀门。 将节流阀和单向阀并联则可组合成 单向节流阀。节流阀和单向节流阀 是简易的流量控制阀
ppt课件
31
单向节流阀结构 1
Meter-out type AS3201F-02
ppt课件
1. 薄膜 2. 弹簧 3. 推杆 4. 弹簧预紧螺栓 5. 行程指示器 6. 支架
ppt课件
6
活塞式（齿轮齿条）结构图
序号
名称
1
壳体
2
活塞
3
旋转轴
4
端盖
5 弹簧/弹簧座
6
下轴承
7
弹性挡圈
8
轴中垫圈
9
上轴承
10 轴上平垫圈
11 轴下 O型圈
数量 1 2 1 2
8-12 1 1 2 1 1 1
序号
名称
32
单向节流阀结构 2
ppt课件
33
ppt课件
34
ppt课件
35
ppt课件
21
定位器- 机械喷挡结构（SMC）
ppt课件
22
定位器- 智能型结构（西门子）
ppt课件
拨叉式
齿轮齿条式
3
薄膜阀和活塞式气动执行器区别
• 薄膜式执行机构为膜片式, 主要用于直通调节阀, 所需的气源压力较低, 控制性能较好。（直行程）
• 活塞式执行机构为气缸式, 主要用于球阀, 蝶阀 等. 所需气源压力较大, 输出力或力矩也大. （角 行程）
ppt课件
4
单作用与双作用气动执行器
ppt课件
29
气控阀结构示意图
ppt课件
30
8. 单向节流阀
单向节流阀是通过改变节流截面或 节流长度以控制流体流量的阀门。 将节流阀和单向阀并联则可组合成 单向节流阀。节流阀和单向节流阀 是简易的流量控制阀
ppt课件
31
单向节流阀结构 1
Meter-out type AS3201F-02
ppt课件
1. 薄膜 2. 弹簧 3. 推杆 4. 弹簧预紧螺栓 5. 行程指示器 6. 支架
ppt课件
6
活塞式（齿轮齿条）结构图
序号
名称
1
壳体
2
活塞
3
旋转轴
4
端盖
5 弹簧/弹簧座
6
下轴承
7
弹性挡圈
8
轴中垫圈
9
上轴承
10 轴上平垫圈
11 轴下 O型圈
数量 1 2 1 2
8-12 1 1 2 1 1 1
序号
名称
32
单向节流阀结构 2
ppt课件
33
ppt课件
34
ppt课件
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ppt课件
21
定位器- 机械喷挡结构（SMC）
ppt课件
22
定位器- 智能型结构（西门子）
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液动执行器
直行程 角行程
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
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
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
1.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。
作用：综合输入信号和反馈信号，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。
根据综合后结果信号的极性，放大器应输出相应极性的信 号，以控制电动机的正、反运转。
第4章 执行器
知识目标
了解执行器的种类、特点及正反作用方式 掌握气动执行机构的结构及工作原理 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
技能目标
能够应用控制阀的选用原则正确选用控制阀 能够对执行器进行正确的调校 能够正确的安装执行器 能够处理执行器在使用、维护中的问题
直通
角形
三通控制阀：合流；分流
合流
分流
碟阀
角行程式阀芯
凸轮挠曲阀
蝶阀
球阀
二、控制阀的流量系数
1、控制阀的节流原理
P入
流量方程：
Q A
2（P1 P2）
P1
P2
实用流量方程：
Q 5.09
A
P
Q
Q
ρ
2、阀门的流量系数C的定义
C 5.09 A
CQ
P
二、控制阀的流量系数
❖C称为流量系数，在控制阀中又称为为阀的流通能力。
4.4 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； 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 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 动执行机构，一台电/气阀门定位器具有电/气转换器和气动阀 门定位器的双重作用。
4.2 执行机构
电动执行器
气动执行器
1. 特点
一、气动执行器
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
Pλ →L → Q
(2)并联管道时的可调比
1
R实际
1
Q max
1 x 1 Q1 max Q2
Q max
调节阀全开时的流量 x 总管最大流量
Q1 max Q max
四、控制阀的流量特性
Q f ( l ) 式中：Q Qmax相对流量，即某一开度的流量与全开流量之比
Qmax
L
l L
相对开度，即某一开度下的行程与全行程之比
表示。
R Q max Q min
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。
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。
(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 系统的总压差）； ΔPmin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
1.理想流量特性
快开
直线 抛物线
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
并联管道的工作流量特性
图中S′为阀全开时的工作流量与总管最大流量之比。 根据实际经验，S′的值不能低于0.8
输入 P入 信号
L 执行机构
位移
调节机构
Q 开度
气动薄膜控制阀
外形
正作用式 气动薄膜 控制阀
正作用 执行机
P入
构
气开式 执行器
反装阀
阀芯的正装与反装形成气开、气关
正装
反装
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 执来自器P入反作用执 行机构
四种组合
气关式
正作用 P入
气开式
第4章 执行器
4.1 概述
4.2 执行机构 4.3 调节机构 4.4 阀门定位器 4.5 执行器的选择 4.6 气动薄膜控制阀性能测试 4.7 执行器的安装与维护
4.1 概述：
一、执行器的结构组成
组成：
执行机构
调节机构
输入 Ii
L
Q
执行机构
调节机构
信号 P入
位移
开度
二、执行器的分类
气动执行器 Pλ→L→Q 按能源分： 电动执行器 Ii→L→Q
正作用 P入
气开式
反作用
气关式
反作用
Q
Q
P入
P入
Q
Q
正装阀
反装阀
正装阀
反装阀 Q
气动活塞式执行机构
气动活塞式执行机构按其 作用方式可分成比例式和两 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。
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、远方操作 和自动跟踪无扰动切换等任务
4.3 调节机构
一、控制阀的结构特点
❖流通能力C被定义为：当控制阀全开时，阀前后压差 ΔP为0.1Mpa、流体重度为1g/cm3时，每小时通过控 制阀流体的流量数。
❖控制阀的尺寸通常用公称直径Dg和阀座直径dg来表 示。主要依据是计算出流通能力C来进行选择 。
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
直行程 角行程
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
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
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
1.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。
作用：综合输入信号和反馈信号，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。
根据综合后结果信号的极性，放大器应输出相应极性的信 号，以控制电动机的正、反运转。
第4章 执行器
知识目标
了解执行器的种类、特点及正反作用方式 掌握气动执行机构的结构及工作原理 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
技能目标
能够应用控制阀的选用原则正确选用控制阀 能够对执行器进行正确的调校 能够正确的安装执行器 能够处理执行器在使用、维护中的问题
直通
角形
三通控制阀：合流；分流
合流
分流
碟阀
角行程式阀芯
凸轮挠曲阀
蝶阀
球阀
二、控制阀的流量系数
1、控制阀的节流原理
P入
流量方程：
Q A
2（P1 P2）
P1
P2
实用流量方程：
Q 5.09
A
P
Q
Q
ρ
2、阀门的流量系数C的定义
C 5.09 A
CQ
P
二、控制阀的流量系数
❖C称为流量系数，在控制阀中又称为为阀的流通能力。
4.4 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； 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 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 动执行机构，一台电/气阀门定位器具有电/气转换器和气动阀 门定位器的双重作用。
4.2 执行机构
电动执行器
气动执行器
1. 特点
一、气动执行器
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
Pλ →L → Q
(2)并联管道时的可调比
1
R实际
1
Q max
1 x 1 Q1 max Q2
Q max
调节阀全开时的流量 x 总管最大流量
Q1 max Q max
四、控制阀的流量特性
Q f ( l ) 式中：Q Qmax相对流量，即某一开度的流量与全开流量之比
Qmax
L
l L
相对开度，即某一开度下的行程与全行程之比
表示。
R Q max Q min
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。
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。
(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 系统的总压差）； ΔPmin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
1.理想流量特性
快开
直线 抛物线
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
并联管道的工作流量特性
图中S′为阀全开时的工作流量与总管最大流量之比。 根据实际经验，S′的值不能低于0.8
输入 P入 信号
L 执行机构
位移
调节机构
Q 开度
气动薄膜控制阀
外形
正作用式 气动薄膜 控制阀
正作用 执行机
P入
构
气开式 执行器
反装阀
阀芯的正装与反装形成气开、气关
正装
反装
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 执来自器P入反作用执 行机构
四种组合
气关式
正作用 P入
气开式
第4章 执行器
4.1 概述
4.2 执行机构 4.3 调节机构 4.4 阀门定位器 4.5 执行器的选择 4.6 气动薄膜控制阀性能测试 4.7 执行器的安装与维护
4.1 概述：
一、执行器的结构组成
组成：
执行机构
调节机构
输入 Ii
L
Q
执行机构
调节机构
信号 P入
位移
开度
二、执行器的分类
气动执行器 Pλ→L→Q 按能源分： 电动执行器 Ii→L→Q
正作用 P入
气开式
反作用
气关式
反作用
Q
Q
P入
P入
Q
Q
正装阀
反装阀
正装阀
反装阀 Q
气动活塞式执行机构
气动活塞式执行机构按其 作用方式可分成比例式和两 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。
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、远方操作 和自动跟踪无扰动切换等任务
4.3 调节机构
一、控制阀的结构特点
❖流通能力C被定义为：当控制阀全开时，阀前后压差 ΔP为0.1Mpa、流体重度为1g/cm3时，每小时通过控 制阀流体的流量数。
❖控制阀的尺寸通常用公称直径Dg和阀座直径dg来表 示。主要依据是计算出流通能力C来进行选择 。
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