18执行器特性2-精品文档资料整理.ppt

1复习：流量系数KV的定义：调节阀流量特性：1-1-快开特性快开特性2-2-直线特性直线特性3-3-抛物线特性抛物线特性4-4-等百分比（对数）特性等百分比（对数）特性2工作流量特性工作流量特性 (ΔP (ΔP 变化变化) )(1)(1)串联管道时串联管道时(2)(2)并联管道时并联管道时3可调比可调比R R反映调节阀的调节能力的大小反映调节阀的调节能力的大小 定义定义: :调节阀所能调节的最大流量和最小流量之比调节阀所能调节的最大流量和最小流量之比 调调节节阀阀前前后后压压差差的的变变化化，，会会引引起起可可调调比比变变化化，，将将可可调调比比分分为理想可调比和实际可调比为理想可调比和实际可调比 3. 3. 3. 3. 调节阀的可调比调节阀的可调比调节阀的可调比调节阀的可调比 4理想可调比由结构设计决定，通常理想可调比由结构设计决定，通常 R=30 或 50(1) (1) (1) (1) 理想可调比理想可调比理想可调比理想可调比R (ΔP R (ΔP R (ΔP R (ΔP 一定一定一定一定) ) ) ) 5①串联管道时的可调比 设 (2)(2)(2)(2)实际可调比实际可调比实际可调比实际可调比 RrRrRrRr (ΔP (ΔP (ΔP (ΔP 变化变化变化变化) ) ) ) 6②并联管道时的可调比 R ＞＞1 设 7执执行行器器的的选选用用是是否否得得当当，，将将直直接接影影响响控控制制系系统统的的控控制制质量、安全性和可靠性质量、安全性和可靠性 执行器的选择，主要是从以下三方面考虑：执行器的选择，主要是从以下三方面考虑：1.1.调节阀的结构形式；调节阀的结构形式；2.2.调节阀的流量特性；调节阀的流量特性；3.3.调节阀的口径。

调节阀的口径四、四、四、四、 执行器的选择计算执行器的选择计算执行器的选择计算执行器的选择计算8执行机构的选择执行机构的选择 1. 1. 1. 1. 执行器结构形式的选择执行器结构形式的选择执行器结构形式的选择执行器结构形式的选择 比较项目气动薄膜执行机构电动执行机构可靠性高（简单、可靠）较低驱动能源需另设气源简单方便价格低高输出力大小刚度小大防爆好差工作环境大（－40～＋80℃）小（－10～＋55℃）9可以根据实际使用要求，综合考虑确定选择执行机构时，还必须考虑执行机构的输出力（力矩）应大于它所受到的负荷力（力矩） 负荷力（力矩）包括流体对阀芯产生的作用力（不平衡力）或作用力矩（不平衡力矩）阀杆的摩擦力、重量以及压缩弹簧的预紧力 对于气动薄膜执行机构:工作压差小于最大允许压差但当所用调节阀的口径较大或压差较高时，执行机构要求有更大的输出力，此时加上阀阀门门定定位位器器也可考虑选用活塞式活塞式执执行机构行机构1)(1)(1)(1)执行机构的选择执行机构的选择执行机构的选择执行机构的选择 10主要依据是：（1） 流体性质 如流体种类、粘度、腐蚀性、是否含悬浮颗粒（2） 工艺条件 如温度、压力、流量、压差、泄漏量（3） 过程控制要求 控制系统精度、可调比、噪音 根据以上各点进行综合考虑，并参照各种调节机构的特点及其适用场合，同时兼顾经济性，来选择满足工艺要求的调节机构。

2) (2) (2) (2) 调节机构的选择调节机构的选择调节机构的选择调节机构的选择 11实际上是指如何选择直线特性和等百分比特性实际上是指如何选择直线特性和等百分比特性 经验准则经验准则 :适适当当地地选选择择调调节节阀阀的的特特性性，，以以阀阀的的放放大大系系数数的的变变化化来来补补偿偿控控制制对对象象放放大大系系数数的的变变化化，，使使控控制制系系统统总总的的放放大大系系数数保保持持不变或近似不变不变或近似不变（（1 1）考虑系统的控制品质）考虑系统的控制品质2. 2. 2. 2. 执行器流量特性的选择执行器流量特性的选择执行器流量特性的选择执行器流量特性的选择 12 调调节节阀阀在在串串联联管管道道时时的的工工作作流流量量特特性性与与S S值值的的大大小小有有关关，，即即与与工工艺艺配配管管情情况况有有关关因因此此，，在在选选择择其其特特性性时时，，还还必必须须考考虑工艺配管情况虑工艺配管情况2 2）考虑工艺管道情况）考虑工艺管道情况1.1.根据系统的特点选择所需要的工作流量特性根据系统的特点选择所需要的工作流量特性2.2.考虑工艺配管情况确定相应的理想流量特性考虑工艺配管情况确定相应的理想流量特性P182 P182 表表5-55-5具体做法具体做法: :13直直线线特特性性调调节节阀阀在在小小开开度度时时流流量量相相对对变变化化值值大大，，控控制制过过于于灵灵敏敏，，易易引引起起振振荡荡，，且且阀阀芯芯、、阀阀座座也也易易受受到到破破坏坏，，因因此此在在S S值值小小、、负负荷荷变变化化大大的的场场合合，，不不宜宜采采用用。

等等百百分分比比特特性性调调节节阀阀的的放放大大系系数数随随调调节节阀阀行行程程增增加加而而增增大大，，流流量量相相对对变变化化值值是恒定不变的，因此它对负荷变化有较强的适应性是恒定不变的，因此它对负荷变化有较强的适应性 （3 3）考虑负荷变化情况）考虑负荷变化情况结论：结论：结论：结论：常用的调节阀流量特性为常用的调节阀流量特性为常用的调节阀流量特性为常用的调节阀流量特性为““““线性线性线性线性””””和和和和““““等百分比等百分比等百分比等百分比”””” 在在在在设设设设计计计计过过过过程程程程中中中中，，，，当当当当流流流流量量量量特特特特性性性性难难难难以以以以确确确确定定定定时时时时，，，，优优优优先先先先选选选选用用用用““““等百分比等百分比等百分比等百分比””””特性，它的适应性更强特性，它的适应性更强特性，它的适应性更强特性，它的适应性更强14首先必须要合理确定调节阀流量和压差的数据首先必须要合理确定调节阀流量和压差的数据通通常常把把代代入入计计算算公公式式中中的的流流量量和和压压差差分分别别称称为为计计算算流流量量和计算压差。

和计算压差而在根据计算所得到的流量系数选择调节阀口径之后，还应对所选调节阀开度和可调节比进行验算，以保证所选调节阀的口径能满足控制要求 ————依据流量系数依据流量系数3.3.3.3.调节阀的口径选择调节阀的口径选择调节阀的口径选择调节阀的口径选择 说穿了，就是根据说穿了，就是根据工艺参数计算出工艺参数计算出K K，，然后根据然后根据K K来选来选取一个取一个K Kv v值差不多值差不多的调节阀的调节阀15 最最大大计算算流流量量是是指指通通过调节阀的的最最大大流流量量，，其其值应根根据据工工艺设备的的生生产能能力力、、对象象负荷荷的的变化化、、操操作作条条件件变化化以以及及系系统的的控控制制质量量等等因因素素综合考合考虑，合理确定，合理确定 避免两种倾向：过多考虑余量避免两种倾向：过多考虑余量 只考虑眼前生产只考虑眼前生产 选择调节阀口径的步骤选择调节阀口径的步骤（（（（1 1 1 1））））确定计算流量确定计算流量确定计算流量确定计算流量16计算算压差差是是指指最最大大流流量量时调节阀上上的的压差差，，即即调节阀全开全开时的的压差差（（2 2））确定计算压差确定计算压差确定确定计算算压差差时必必须兼兼顾调节性能和性能和动力消力消耗两方面，即耗两方面，即应合理合理选定选定S S值值。

172) 2) 在最大流量的条件下，分别计算系统内调节阀之外在最大流量的条件下，分别计算系统内调节阀之外的各项局部阻力所引起的压力损失，再求出它们的总的各项局部阻力所引起的压力损失，再求出它们的总和和△△P PF F 3) 3) 选取选取S值值 S值一般希望不小于一般希望不小于0.30.3，常，常选 4) 4) 求取调节阀计算压差求取调节阀计算压差△△P PV V 计算压差确定步骤如下：计算压差确定步骤如下： 1) 1) 选择调节阀前后最近的压力基本稳定选择调节阀前后最近的压力基本稳定的两个设备作为系统的计算范围的两个设备作为系统的计算范围 18根根据据已已求求得得的的Kmax，，在在所所选选用用的的产产品品 型型式式的的标标准准系系列列中中，，选选取取大大于于Kmax并并与与其其最最接接近近的的那那一一挡挡Kv 值值 （（P.169,表表6-3)根根据据已已决决定定的的计计算算流流量量和和计计算算压压差差，，求求得得最最大大流流量量时的流量系数时的流量系数Kmax （（3 3））计算流量系数计算流量系数Kmax（（4 4）选取流量系数）选取流量系数KV19最大计算流量时的开度不大于最大计算流量时的开度不大于90%90%最小计算流量时的开度不小于最小计算流量时的开度不小于10%10% 直线特性调节阀直线特性调节阀 等百分比特性的调节阀等百分比特性的调节阀 （（5 5）验算调节阀开度）验算调节阀开度20（（6 6）验算调节阀实际可调比）验算调节阀实际可调比须满足根据值决定调节阀的公称直径根据值决定调节阀的公称直径DgDg和阀座直径和阀座直径dgdg（（7 7）确定调节阀口径）确定调节阀口径（（P.169表表6-3)21五、电气转换器五、电气转换器五、电气转换器五、电气转换器/ / / /阀门定位器阀门定位器阀门定位器阀门定位器电气转换器电气转换器电气转换器电气转换器电气阀门定位器电气阀门定位器电气阀门定位器电气阀门定位器压缩空气过滤器压缩空气过滤器压缩空气过滤器压缩空气过滤器22阀门定位器阀门定位器阀门定位器阀门定位器将控制信号（I0或PO），成比例地转换成气压信号输出至执行机构，使阀杆产生位移可见，阀门定位器与气动执行机构构成一个负反馈系统（可见，阀门定位器与气动执行机构构成一个负反馈系统（可见，阀门定位器与气动执行机构构成一个负反馈系统（可见，阀门定位器与气动执行机构构成一个负反馈系统（各参数的名称各参数的名称各参数的名称各参数的名称? ? ? ?如被控变量等如被控变量等如被控变量等如被控变量等) ) ) )阀杆位移量通过机械机构反馈到阀门定位器，当位移反馈信号与输入的控制信号相平衡时，阀杆停止动作，调节阀的开度与控制信号相对应。

阀门定位器可以采用更高的气源压力，从而可增大执行机构的输出力阀门定位器可以采用更高的气源压力，从而可增大执行机构的输出力阀门定位器可以采用更高的气源压力，从而可增大执行机构的输出力阀门定位器可以采用更高的气源压力，从而可增大执行机构的输出力在什么情况下需要使用阀门定位器？在什么情况下需要使用阀门定位器？在什么情况下需要使用阀门定位器？在什么情况下需要使用阀门定位器？ 答：大口径阀门，或者要求由较大输出力的阀门等（小口径阀门一般较少使用）答：大口径阀门，或者要求由较大输出力的阀门等（小口径阀门一般较少使用）答：大口径阀门，或者要求由较大输出力的阀门等（小口径阀门一般较少使用）答：大口径阀门，或者要求由较大输出力的阀门等（小口径阀门一般较少使用）阀门定位器与执行机构安装在一起，因而可减少调节信号的传输滞后此外，阀门定位阀门定位器与执行机构安装在一起，因而可减少调节信号的传输滞后此外，阀门定位阀门定位器与执行机构安装在一起，因而可减少调节信号的传输滞后此外，阀门定位阀门定位器与执行机构安装在一起，因而可减少调节信号的传输滞后此外，阀门定位器还可以接受不同范围的输入信号，因此采用阀门定位器还可实现分程控制。

器还可以接受不同范围的输入信号，因此采用阀门定位器还可实现分程控制器还可以接受不同范围的输入信号，因此采用阀门定位器还可实现分程控制器还可以接受不同范围的输入信号，因此采用阀门定位器还可实现分程控制 问题：问题：问题：问题： 很明显，阀门定位器是与气动调节阀配套使用的，那么，电动很明显，阀门定位器是与气动调节阀配套使用的，那么，电动很明显，阀门定位器是与气动调节阀配套使用的，那么，电动很明显，阀门定位器是与气动调节阀配套使用的，那么，电动调节阀是否有类似与阀门定位器的辅助单元？调节阀是否有类似与阀门定位器的辅助单元？调节阀是否有类似与阀门定位器的辅助单元？调节阀是否有类似与阀门定位器的辅助单元？23按结构形式，阀门定位器可以分为按结构形式，阀门定位器可以分为: :电电电电/ / / /气阀门定位器气阀门定位器气阀门定位器气阀门定位器气动阀门定位器气动阀门定位器气动阀门定位器气动阀门定位器智能式阀门定位器智能式阀门定位器智能式阀门定位器智能式阀门定位器 24电／气电／气电／气电／气阀门定位器阀门定位器阀门定位器阀门定位器电／气阀门定位器作用： 1.将4～20mA或0～10mA转换为气信号，用以控制气动调节阀 2.它还能够起到阀门定位的作用 当输入当输入IO →对主杠杆对主杠杆2产生向左的力产生向左的力F1 →主杠杆绕支点反时针偏转主杠杆绕支点反时针偏转 →挡板挡板13靠近喷嘴靠近喷嘴15 →Pa↑ →使阀杆向下移动使阀杆向下移动→并带动反馈杆并带动反馈杆9绕支点绕支点4偏转偏转→凸轮凸轮5也跟着逆时针偏转也跟着逆时针偏转→从而使反馈弹簧从而使反馈弹簧11拉伸拉伸→ 最终使阀门定位器达到平衡状态。

此时，最终使阀门定位器达到平衡状态此时，一定的信号压力就对应于一定的阀杆位移，一定的信号压力就对应于一定的阀杆位移，即对应于一定的阀门开度即对应于一定的阀门开度 Pa25特性特性特性特性KiIoFiliMiK1PaK2LKfFflfMf＋－26KiIoFiliMiK1PaK2LKfFflfMf＋－阀杆位移和输入信号之间的关系取决于转换系数阀杆位移和输入信号之间的关系取决于转换系数K Ki i、、力臂长度力臂长度l li i以及反馈以及反馈部分的反馈系数部分的反馈系数K Kf f，，而与执行机构的时间常数和放大系数，即执行机构的而与执行机构的时间常数和放大系数，即执行机构的膜片有效面积和弹簧刚度无关，因此阀门定位器能消除执行机构膜片有效膜片有效面积和弹簧刚度无关，因此阀门定位器能消除执行机构膜片有效面积和弹簧刚度变化的影响，提高执行机构的线性度，实现准确定位面积和弹簧刚度变化的影响，提高执行机构的线性度，实现准确定位 27气动阀门定位器气动阀门定位器气动阀门定位器气动阀门定位器原理与前者完全相同气动力矩平衡式阀门定位器要将正作用改装成反作用，只要把波纹管的位置从主杠杆的右侧调到左侧即可。

28智能式阀门定位器智能式阀门定位器智能式阀门定位器智能式阀门定位器原理和前面两种阀门定位器很相似 29智能式阀门定位器智能式阀门定位器智能式阀门定位器智能式阀门定位器以CPU为核心，具有许多模拟式阀门定位器无法比拟的优点：(1) 定位精度和可靠性高 智能式阀门定位器机械可动部件少，输入信号、反馈信号的比较是数字比较，不易受环境影响，工作稳定性好，不存在机械误差造成的死区影响，因此具有更高的精度和可靠性2) 流量特性修改方便 智能式阀门定位器一般都包含有常用的直线、等百分比和快开特性功能模块，可以通过按钮或上位机、手持式数据设定器直接设定3) 零点、量程调整简单 零点调整与量程调整互不影响，因此调整过程简单快捷许多品种的智能式阀门定位器不但可以自动进行零点与量程的调整，而且能自动识别所配装的执行机构规格，如气室容积、作用型式等，自动进行调整，从而使调节阀处于最佳工作状态的4) 具有诊断和监测功能 除一般的自诊断功能之外，智能式阀门定位器能输出与调节阀实际动作相对应的反馈信号，可用于远距离监控调节阀的工作状态接受数字信号的智能式阀门定位器，具有双向的通讯能力，可以就地或远距离地利用上位机或手持式操作器进行阀门定位器的组态、调试、诊断。