执行器（内部工程师培训）

1、执行器的位置及作用,1,执行器的位置及作用,液位变送器、控制器和执行器工程了一个单回路控制系统。储罐液位由液位变送器转换成相应的标准信号传送到控制器，与给定值相比较，控制器按比较得到的偏差，以一定的控制规律发出控制信号，控制执行器的动作，通过改变储罐液体出料的流量，从而使储罐液位保持在与给定值基本相等的数值上。,储罐液位自动控制系统,2,执行器的作用：,执行器是控制系统中的一个重要组成部分，主要是接受来自控制器输出的控制信号，并转换成直线位移或角位移来改变控制阀的流通面值，以改变被控参数的流量，控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现对过程参数的自动控制，使生产过程满足预订的要求。,执行器的分类：,电动执行器、气动执行器、液动执行器,电动执行器：能源取用方便，动作灵敏，信号传输速度快，适 用于远距离的信号传送，便于与计算机配合适用，,气动执行器：以压缩空气为动力能源，结构简单，动作可靠， 性能稳定，输出力大成本较低，安装维修方便,液动执行器：推力大,3,4,备注：目前在石化工业普遍采用气动，电动使用较少，液动执 行器只在特殊要求下采用。,5,执行器的组成：,执行器：由执行机构和调节

2、机构（亦称为控制阀）组成,执行器的调节机构的种类和构造大致相同，主要的差别是执行机构不同。其中调节机构均采用各种通用的控制阀。,执行机构：是执行器的推动装置，根据控制信号的大小， 产生相应的推力，推动调节机构动作。,调节机构：是执行器的调节部分，在执行机构推力的作 用下，调节机构差生一定的位移或转角，直 接调节流体的流量。,6,电动执行器,7,电动执行器,1.定义：电动执行器接收来自控制器的010mA或 420mA的 直流电流信号，并将其转换成相应的角位移或直行程位 移，去操纵阀门、挡板等调节机构，以实现自动控制。,3.电动执行机构的分类：角行程、直行程、多转式,直行程：电动执行机构的输出轴输出各种大小不同的直线 位移，通常用来推动单座、双座、三通、套筒等 形 式的控制阀。,角行程：电动执行机构的输出轴输出角位移，转动角度范围 小于360度, 通常用来推动蝶阀、球阀、偏心转阀等 转角式控制阀。,多转式：电动执行机构的输出轴输出各种大小不等的有效圈 数，通常用于推动闸阀或由执行电动机带动旋转式 的调节机构，如各种泵等。,2.组成：电动执行机构和调节机构,8,电动执行机构的组成：,5部分组

3、成：伺服放大器、操作器、伺服电动机、减速器、 位置发送器,9,伺服放大器：将4-20mA的输入信号与位置反馈信号加以比较，将 差值进行功率放大，其输出用于驱动两相伺服电机的 正转和反转。,操作器：实现控制系统的自动和手动操作的相互切换，当操作器 的切换开关处于手动位置时，可按钮直接控制电动机的 电源以实现电动机的正转和反转。,伺服电动机：是执行器的动力装置，将电功率变为机械功率以对 调节机构做功。,减速器：由于伺服电动机转速较高，满足不了较低的调节速度 的要求，输出力矩小，带动不了调节机构，故需要经 减速器将其转换成低转速，大力矩输出,位置发送器：输出一个与执行器输出轴位移成比例的电信号，一 方面借电流来只是阀位，另一方面作为位置反馈信 号至输入端，使执行器构成一个位置反馈系统,10,气动执行器,1.定义：以压缩空气为动力源，接受气动控制器或电/气转换 器、阀门定位器输出的气压信号，改变控制流量的大 小，使生产过程按预定要求进行，实现生产过程的 自动控制。,3、气动执行机构的分类：薄膜式、活塞式,2、组成：气动执行机构和调节机构,薄膜式：应用广泛、结构简单、动作可靠、 维修方便、价格便

4、宜,活塞式：行程长，价格昂贵，只用于特殊需要的场合,11,气动执行器,12,气动执行器的执行机构和调节机构是统一的整体,13,气动薄膜式执行机构,组成：膜片、推杆和平衡弹簧,作用方式：正作用和反作用,正作用：当输入气压信号增加时推杆 向下移动,反作用：当输入气压信号增加时推 杆向上移动,与气动执行机构配用的气动控制阀有气开和气关两种。,气开式：有信号压力时，阀门开启 ;正作用反装，反作用正装,气关式：有信号压力时，阀门关闭 ;正作用正装，反作用反装,气开和气关式由气动执行机构的正反作用与控制阀的正反安装来决定。 在工业生产中口径较大的控制阀通常采用正作用方式的气动执行机构。,14,气关式,气关式,气开式,气开式,反装阀,反装阀,正装阀,正装阀,P入,P入,P入,Q,Q,Q,Q,P入,四种组合,15,调节机构,1、组成：阀盖、阀体、阀座、阀芯、阀杆、填料和压板等,2、分类：,直通单座阀、直通双座阀、角型阀、三通阀、 高压阀、蝶阀、隔膜阀,阀芯在阀体内移动，改变阀芯与阀座之间的流通面积，即改变阀的阻力系数，使被控戒指的流量相应改变，从而达到调节工艺参数的目的。,阀芯是控制阀的关键零件，为了

5、适应不同的需要，得到不同的阀特性，阀芯分为：直行程阀芯和角行程阀芯。,16,直通单座阀,结构特征：只有一个阀芯和阀座,特点：泄漏量小，易于关闭，可将流体完全切断。 有一个阀芯，只适用于低压差的场合。 高压时应当选择推力大的执行机构或配阀 门定位器。,17,直通双座阀,结构特征：两个阀芯、两个阀座。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。,特点及适用场合：流通能力大，泄漏量大，不平衡力小。适用 于低粘度、不含纤维、悬浮颗粒的洁净介质 及高压差、高静压且允许有泄漏的场合。,18,角形阀,结构特征：流体进出口成直角型。,特点及适用场合：流路简单，阻力小，耐压高。适用于高差压， 高粘度，含有悬浮物和颗粒的流体控制。,19,三通阀,结构特征：有三个出入口与管道相连。,分类：三通合流阀（图a） 三通分流阀（图b）,三通合流阀:流体由两个输入口流进、混合后由一个出口流出,三通分流阀:流体由一个输入口流进、分为两个出口流出,20,碟阀,适用：低差压，大口径，大流量的气体，及含少量悬浮物及 纤维或粘度不大的液体。,特点：又称翻版阀；结构简单而紧凑，质量小，但泄漏量大,21,隔膜阀,

6、特点：流路简单，几乎无泄漏 适用于强腐蚀介质和高粘度及有悬浮颗粒的介质。,注意执行机构须有足够的推力,22,控制阀的流量系数,Q=,Q：流体通过阀的流量 A:阀连接管道的截面积 g: 重力加速度 ：流体密度 P1、P2：控制阀的前后压力,根据流量方程有r= g， 又P=P1-P2 令C=,则得：,Q=,C称为流量系数，从公式中可以得知，C正比于Q，因此在控制阀中C又称为阀的流通能力。 定义：当控制阀全开时，阀前后差压P为0.1MPa，流体的密度为 1g/cm3时，每小时通过控制阀流体的流量数，,23,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。可条比也称为可调范围，用R表示。,1.理想可调比:,当控制阀上的差压一定时，这是的可调比称为理想可调比。,=,=,2.实际可调比,控制阀在世纪工作时，总是与管路系统相串联与旁路阀相并联，随着管路系统的阻力变化或旁路阀开启成都的不同，控制阀的可调比也发生相应的变化，此时的可调比就称为实际可调比。,24,控制阀的流量特性,控制阀的流量特性，是指介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度之间的关系,控制阀前后压差不变时，流量特性

7、只取决于阀芯的形状有关这是的流量特性称为理想流量特性或固有流量特性。,不同流量特性的阀芯形状,1快开；2直线； 3抛物线；4等百分比,左：相对流量，即某一开度的流量与全开流量之比,右：相对开度，即某一开度下的行程与全行程之比,25,直线流量特性,指控制阀的相对流量与相对开度成直线关系。,线性控制阀的放大系数Kv是一个常数。可见线性控制阀在开度较小时流量相对变化值大，这是灵敏度过高，控制作用过强，容易产生震荡，对控制不利；在开度较大时流量相对变化值小，这时灵敏度又太小，控制缓慢，消弱了控制作用。,26,对数（等百分比）流量特性,等百分比流量特性是指单位相对行程变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系。,对数阀：对数阀的放大系数KV随着相对开度增加而增加。在小开度时控制阀的放大系数小，控制平稳缓和；在大开度时放大系数大，控制灵敏。,27,快开流量特性,这种流量特性在开度较小时就有较大流量，随开度的增大，流量很快就达到最大。,快开特性的阀芯形式是平板形的，适用于迅速启闭的切断阀或双位控制系统。,-1,28,执行器的选择,执行器是过程控制系统的一个重要环节，一般根据截至的特点和工艺的

8、要求等来合理选用。具体选用时，从以下四个方面考虑。,1、控制阀结构形式及材料的选择 2、控制阀口径的选择 3、控制阀气开、气关方式的选择 4、控制阀流量特性的选择,29,1、控制阀结构形式及材料的选择,控制阀结构形式的选择要根据控制介质的工艺条件（如压力、流量）和被控介质的流体特性（如粘度、腐蚀性、毒性、是否含悬浮颗粒、介质状态等）进行全面考虑。,控制阀的种类，根据各种在控制阀的特点来选择。,2、控制阀口径的选择,一般大口径选用双座阀,口径较小时选用单座阀。,口径选择得过小，会使流经控制阀的介质达不到所需要的最大流量。 口径选择得过大，会浪费设备投资，且使控制阀经常处于小开度工作，控制性能变差，易使控制系统变得不稳定。,30,3、控制阀气开、气关方式的选择,主要从工艺生产上安全要求出发。,信号压力中断时，应保证设备和操作人员的安全。如果阀处于打开位置时危害性小，则应选用气关式，以使气源系统发生故障，气源中断时，阀门能自动打开（气关式在无压力信号时阀门全开），保证安全。反之阀处于关闭时危害性小，则应选用气开阀。,31,组合方式表,32,4、控制阀流量特性的选择,先按控制系统的特点来选择阀

9、的希望流量特性，然后再考虑工艺配管情况来选择相应的理想流量特性。 目前使用比较多的是等百分比流量特性。,在生产中常用的是直线、等百分比和快开三种,33,执行器的安装与维护,（1）为便于维护检修，气动执行器应安装在靠近地面或楼板的地方。,（2）气动执行器应安装在环境温度不高于+60和不低于-40的地方，并应远离振动较大的设备。,（3）阀的公称通径与管道公称通径不同时，两者之间应加一段异径管。,34,（5）通过控制阀的流体方向在阀体上有箭头标明，不能装反。,（4）气动执行器应该是正立垂直安装于水平管道上。特殊情况下需要水平或倾斜安装时，除小口径阀外，一般应加支撑。即使正立垂直安装，当阀的自重较大和有振动场合时，也应加支撑。,（6）控制阀前后一般要各装一只切断阀，以便修理时拆下控制阀。考虑到控制阀发生故障或维修时，不影响工艺生产的继续进行，一般应装旁路阀。,控制阀在管道中的安装,1调节阀；2切断阀；3旁路阀,35,（7）控制阀安装前，应对管路进行清洗，排去污物和焊渣。安装后还应再次对管路和阀门进行清洗，并检查阀门与管道连接处的密封性能。当初次通入介质时，应使阀门处于全开位置以免杂质卡住。,（8）在日常使用中，要对控制阀经常维护和定期检修。,

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