第六章-調(diào)節(jié)閥-執(zhí)行器Word版

1、第六章執(zhí)行器基本要求1掌握控制閥的流量特性的意義，了解串聯(lián)管道中阻力比：和并聯(lián)管道中分流比Z對流 量特性的影響。2. 了解氣動(dòng)薄膜控制閥的基本結(jié)構(gòu)、主要類型及使用場合。3. 理解氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式及其選擇原則。4. 了解電氣轉(zhuǎn)換器及電一氣閥門肚位器的用途及工作原理。5. 了解電動(dòng)執(zhí)行器的基本原理。問題解答1. 氣動(dòng)執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？答 氣動(dòng)執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)（閥）兩部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的推動(dòng)裝 置，它根據(jù)控制信號（由控制器來）壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動(dòng)控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作，所以 它是將信號壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置?？刂茩C(jī)構(gòu)是指控制閥，它是執(zhí)行器的控

2、制部 分，它直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量，所以它是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過閥的流量 的裝置。2. 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？各有什么特點(diǎn)？答氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有薄膜式和活塞式兩種結(jié)構(gòu)形式。薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、維修方便、應(yīng)用最為廣泛。它可以用作一般控 制閥的推動(dòng)裝豊，組成氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行器，習(xí)慣上稱為氣動(dòng)薄膜控制閥。氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是推力大，主要適用于大口徑、高壓降的控制閥或蝶閥的推 動(dòng)裝亂除薄膜式和活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)外，還有長行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的行程長、轉(zhuǎn)矩大，適用于輸 出轉(zhuǎn)角（090 ）和力矩的場合，如用于蝶閥或風(fēng)門的推動(dòng)裝宜。3. 控制閥的結(jié)構(gòu)形式主要有哪些？各有

3、什么特點(diǎn)？主要使用在什么場合？答簡單列表說明如下：轉(zhuǎn)點(diǎn)主妥使屈場合咒通單廈控制閥細(xì)構(gòu)簡單、灘鼻童小.易于保證關(guān)閒、不平 循力大小口徑、克通雙座控制閥不平衡力小.泄潸量較大飯為帝用角形控審閥單，阻力較小現(xiàn)場管道要求M角聯(lián)接、介質(zhì)枯宦 大、含有少量漿渓物敢籲粒坎固體三通控創(chuàng)閥有三個(gè)出入口與工藝管逼聯(lián)按.W分漬 與合流兩種凰式配比獨(dú)制或窮踣輕制類型主奧便用場倉屬旗整制閾紹構(gòu)簡簞.流阻小、范通繼力大、耐關(guān)蝕性魚酸、噬迪腐蝕性、高粘度、含憊浮噸 竝狀的介質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)幡螟宜、班阻設(shè)小、泄大O徑、大班.、低fiS，盤少漸大浮羸粒狀介展球 閔帽芯與閥體禪呈球形體權(quán)體的粘友離、污彩、雙位控側(cè)凸輪撓曲閥幣閉牲奸

4、、重輕.庫積小安裳方便介噴輅度高、仔懸浮超顆腔籠式爾大、接動(dòng)小、不平11力小、結(jié)構(gòu)簡壓蔓大，耍求騙音小的場舍.對髙趙、高粘單、性妹.汽燭小.噪晉水度圧含的介蛾不運(yùn)用4. 控制閥的流量特性是指什么？答控制閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開度（或相對位 移）之間的關(guān)系，即QOmax式中相對流量若是控制閥某一開度時(shí)的流量Q與全開時(shí)的流量Qg之比。相對開 度丄是控制閥某一開度時(shí)的閥桿行程1與閥桿全行程L之比。厶5 何為控制閥理想流雖特性和工作流量特性？答閥前后壓差保持不變時(shí)的流量特性稱為理想流量特性；在實(shí)際使用過程中，閥前后 的壓差會(huì)隨閥的開度變化而變化，此時(shí)的流量特性稱為工作流

5、量特性。6. 何為直線流量特性？試寫出直線流量特性控制閥的相對流就與相對開度之間的關(guān)系 式。答直線流量特性是指控制閥的相對流量與相對開度成直線關(guān)系，即單位位移變化所引 起的流量變化是常數(shù)，即式中K為常數(shù)，即控制閥的放大系數(shù)。直線流量特性的控制閥，其相對流量與相對位移之間的關(guān)系式可推得為:式中r為可調(diào)范圍，是控制閥所能控制的最大流量a*與最小流量q込的比值。7. 為等百分比（對數(shù)）流量特性？試寫岀等百分比流量特性控制閥的相對流量與相對 開度之間的關(guān)系式。答等百分比流量特性是指單位相對開度變化所引起的相對流量變化與此點(diǎn)的相對流 量成正比關(guān)系，即控制閥的放大系數(shù)隨相對流疑的增加而增加，即=KQOma

6、x等百分比流咼特性的控制閥，其相對流量與相對位移之間的關(guān)系式可推得為:式中R為可調(diào)范由。8. 什么是串聯(lián)聳道中的阻力比s? s值的減少為什么會(huì)使理想流量特性發(fā)生畸變？答值表示控制閥全開時(shí)閥上壓差與系統(tǒng)總壓差之比。當(dāng)s二1時(shí)，說明系統(tǒng)總壓差全 部降在控制閥上，所以控制閥在工作過程中，隨著閥開度的變化，閥兩端的壓差是不變的， 故工作流屋特性與理想流雖特性是一致的。當(dāng)s值小于1時(shí)，系統(tǒng)的總壓差一部分降在控制 閥，另一部分降在與控制閥串聯(lián)的管道上。隨著閥的開度增大，流量增加，降在串聯(lián)管道上 的壓差增加，從而使降在控制閥上的壓差減少，因而流過控制閥的流量也減少。所以隨著： 值減小，會(huì)使理想流量特性發(fā)生畸

7、變，閥的開度越大，使實(shí)際流量值離開理想值越大。具體 來說，會(huì)使理想的直線流量特性畸變?yōu)榭扉_特性，使理想的等百分比流量特性畸變?yōu)橹本€特 性。9. 什么是并聯(lián)管道中的分流比x?試說明x值的變化對控制閥流量特性的影響。答x值表示并聯(lián)管道時(shí)，控制閥全開時(shí)流過控制閥的流量與總管的總流量之比。當(dāng)x =1時(shí)，說明流過控制閥的流量等于總管的流量，即旁路流量為零，如果這時(shí)閥的流量為理 想流量特性，那么，隨著X值的減少，說明流過旁路的流量增加。這時(shí)，控制閥既使關(guān)死， 也有一部分流體從旁路通過，所以控制閥所能控制的最小流雖比原先的大大增加，使控制閥 的可調(diào)范偉I減小，閥的流量特性發(fā)生畸變。嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使控制閥幾乎失去

8、控制作用，因?yàn)楫?dāng) x值很小時(shí)，大部分流量都從旁路通過，控制閥對這部分流量是不起控制作用的。10什么叫氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開式與氣關(guān)式？其選擇原則是什么？答隨著送往執(zhí)行器的氣壓信號的增加，閥逐漸打開的稱為氣開式，反之稱為氣關(guān)式。氣 開、氣關(guān)式的選擇主要是由工藝生產(chǎn)上安全條件決泄的。一般來講，閥全開時(shí)，生產(chǎn)過程或 設(shè)備比較危險(xiǎn)的選氣開式；閥全關(guān)時(shí)，生產(chǎn)過程或設(shè)備比較危險(xiǎn)的應(yīng)選擇氣關(guān)式。11. 什么是控制閥的流量系數(shù)C?答 在給泄的行程下，當(dāng)閥的兩端壓差為lOOkPa,流體密度為lg/cm5時(shí)流經(jīng)控制閥的體 積流Mm5/h數(shù)左義為閥的流量系數(shù)C。控制閥全開時(shí)的流量系數(shù)控制閥的最大流量系數(shù) Cg。流量系數(shù)是

9、表示控制閥流通能力大小的參數(shù)，因此，控制閥的流疑系數(shù)C亦可稱為控 制閥的流通能力。12. 試簡述電動(dòng)執(zhí)行器的功能與主要類型。答 電動(dòng)執(zhí)行器的功能是接收來自控制器的01 OmA或420mA的直流電流信號， 并將英轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直行程位移，去操縱閥門、擋板等控制機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。電動(dòng)執(zhí)行器的主要類型有角行程、直行程和多轉(zhuǎn)式等。角行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以電動(dòng)機(jī)為 動(dòng)力元件，將輸入的直流電流信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移（090 ）,這種執(zhí)行機(jī)構(gòu)適用于 操縱蝶閥、擋板之類的旋轉(zhuǎn)式控制閥。直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收輸入的直流電流信號后，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 動(dòng)，然后經(jīng)減速器減速并轉(zhuǎn)換為直線位移輸出，去操縱單座、雙座、三通等各

10、種控制閥和英 他直線式控制機(jī)構(gòu)。多轉(zhuǎn)式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要用來開啟和關(guān)閉閘閥、截止閥等多轉(zhuǎn)式閥門， 般用作就地操作和遙控。13. 試簡述差動(dòng)變壓器將位移轉(zhuǎn)換為電信號的基本原理。它在電動(dòng)執(zhí)行器中起什么作 用？答 差動(dòng)變壓器是一種互感傳感器，是把位移轉(zhuǎn)換為傳感器的互感系數(shù)的變化量，進(jìn)而 轉(zhuǎn)換為輸岀電信號的變化疑，所以它可以用作濺疑位移的傳感器。由于這種傳感器常常做成 差動(dòng)的.故稱為差動(dòng)變壓器。因6-1差動(dòng)變壓器頂理圖差動(dòng)變壓器的原理如圖6-1所示。初級線圈上加一交流穩(wěn)壓電源其次級線圈分為兩 組，反向串聯(lián)（差動(dòng)接法）后輸岀電壓“ =U -U2 o當(dāng)鐵心處于中間位置時(shí)，位移 滬0,在次級線圈上感應(yīng)出的電壓

11、U、二U-故輸出電壓t/0 =0c當(dāng)鐵心自中間位垃有一向上的位移時(shí)，使鐵路對兩次級線圈不對稱，這時(shí)上邊線圈中交 變磁通的幅值將大于下邊線圈中交變磁通的幅值，兩線圈中的感應(yīng)電壓不相等，ux u2, 因而有輸出電壓=5 -u2。反之當(dāng)鐵心下移時(shí)，由于u2,故輸出電壓的相應(yīng)與上述相反，英大小為=u2U a所以，差動(dòng)變壓器的輸出Uo的大小將與位移x有關(guān)，其相位取決于x的方向。在電動(dòng)執(zhí)行器中，鐵心的位置是與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸相對應(yīng)的。利用差動(dòng)變壓器將執(zhí)行 機(jī)構(gòu)輸岀軸的位移轉(zhuǎn)換為010mA DC （或420mA DC）的反饋信號（即位置發(fā)送器的輸 出信號），然后與電動(dòng)執(zhí)行器的輸入信號相比較，經(jīng)放大后去控制伺

12、服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí) 現(xiàn)電動(dòng)執(zhí)行器輸出位移與輸入信號之間的比例關(guān)系。6.58 4.68468對于等百分比流量特性的控制閥，相對行程由10%變?yōu)?0%時(shí)，流量變化的相對值為X 100%= 40%；相對行程由80%變到90%時(shí)，流量變化的相對值為一X 100%二40%。故對于等百分特性控制閥，不管是小開度或大開度時(shí).行程50.65同樣變化了 10%,流量在原來基礎(chǔ)上變化的相對百分?jǐn)?shù)是相等的，故取名為等百分比流量特性。具有這種特性的控制閥，在同樣的行程變化值下，小開度時(shí)，流量變化小，控制比較 平穩(wěn)緩和；大開度時(shí)，流量變化大,.控制靈敏有效，這是它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。2. 對于一臺可調(diào)范圍R二30的控制閥，已

13、知其最大流量系數(shù)為Cmax=100,流體密度為 lg/cm3.閥由全關(guān)到全開時(shí)，由于串聯(lián)管道的影響，使閥兩端的壓差由lOOkPa降為60kPa, 如果不考慮閥的泄漏量的影響，試il算系統(tǒng)的阻力比，并說明串聯(lián)管道對可調(diào)范用的影響 （假設(shè)被控流體為非阻塞的液體九解 由于阻力比s等于控制閥全開時(shí)閥上壓差與系統(tǒng)總壓差之比,在不考慮閥的泄漏量 的影響時(shí)，閥全關(guān)時(shí)閥兩端的壓差就可視為系統(tǒng)總壓差，故本系統(tǒng)總壓差為lOOkPa,閥全開時(shí)兩端壓差為60kPa,所以阻力比s= =0.6o100由于該閥的C運(yùn)二100, R二30,在理想狀況下，閥兩端壓差維持為lOOkPa,流體密度為心則最大流量SE/h,最小流量器

14、二晉“3曲對于非阻塞流的液體，GfIOQh串聯(lián)管道時(shí)，由于壓差由lOOkPa降為60kPa，故這時(shí)通過閥的最大流量將不再是 100m3/h,而是 QJ 二竺、/（門一 /）/Q = 10 x、/顧=77.46” lh 這時(shí)的可調(diào)范圍 P O 77 46卍二注=匸竺=23.26。Qmm 3.33由上可見，串聯(lián)管道時(shí)，會(huì)使控制閥的流量特性發(fā)生畸變，其可調(diào)范厲會(huì)有所降低。如 果：值很低，會(huì)使可調(diào)范囤大大降低，以至影響控制閥的特性，使之不能發(fā)揮應(yīng)有的控制作 用當(dāng)然，從節(jié)能的觀點(diǎn)來看，s值大，說明耗在閥上的壓降大，能量損失大，這是不利的 一面。3. 某臺控制閥的流量系數(shù)C*=200。當(dāng)閥前后壓差為1.

15、2MPa,流體密度為0. 81g/cm5 流動(dòng)狀態(tài)為非阻塞流時(shí)，問所能通過的最大流量為多少？如果壓差變?yōu)?. 2MPa時(shí)，所能通 過的最大流量為多少？解由公式QE0Q迪jQ/（p_0j得1 - Pi _ 200 (1200 _ pX08?12000.81769曲/?當(dāng)壓差變?yōu)?2MPa時(shí)，所能通過的最大流量為:= 3143F/上述結(jié)果表明，提髙控制閥兩端的壓差時(shí)，對于同一尺寸的控制閥，會(huì)使所能通過的最 大流量增加。換句話說，在工藝上要求的最大流量已經(jīng)確立的情況下，增加閥兩端的壓差, 可以減小所選擇控制閥的尺寸（口徑），以巧省投資。這在控制方案選擇時(shí)，有時(shí)是需要加 以考慮的。例如離心泵的流量控制

16、，英控制閥一般安裝在岀口管線上，而不安裝在吸入管線 上，這是因?yàn)殡x心泵的吸入髙度（壓頭）是有限的，壓差較小，將會(huì)影響控制閥的正常工作。 同時(shí)，由于離心泵的吸入壓頭損失在控制閥上，以致會(huì)影響離心泵的正常工作。4. 圖6-2表示一受圧容器，采用改變氣體排出量以維持容器內(nèi)壓力恒泄，試問控制閥應(yīng) 選擇氣開式還是氣關(guān)式？為什么？H6-2客器壓力控制解 在一般情況下，應(yīng)選擇氣關(guān)式。因?yàn)樵谶@種情況下，控制閥處于全關(guān)時(shí)比較危險(xiǎn), 容器內(nèi)的壓力會(huì)不斷上升，嚴(yán)重時(shí)會(huì)超過受壓容器的耐壓范用，以致?lián)p壞設(shè)備造成不應(yīng)有的事故。選擇氣關(guān)式，可以保證在氣源壓力中斷時(shí)，控制閥自動(dòng)打開，以使容器丙壓力不至 于過髙而出事故。氣關(guān)型

17、式。.怪123回阪址整制解 該系統(tǒng)的目的是通過改變回流量來維持塔頂溫度恒定，其最終目標(biāo)是為了保證塔頂 產(chǎn)品的成分（純度）恒泄。釆用這種控制方案，說明該精慵過程的操作中，對塔頂產(chǎn)品成分 的要求是較高的，如果塔頂產(chǎn)品的純度不能達(dá)到一立要求，則說明沒有達(dá)到精餾過程的預(yù)左 目標(biāo)?；亓髁康拇笮⒅苯佑绊懰敎囟?，也即影響塔頂產(chǎn)品的純度。如果回流量等于零， 就會(huì)有大量不合格的產(chǎn)品從塔頂采出，這是不允許的。從這一點(diǎn)考慮，回流量的控制閥處于 全關(guān)狀態(tài)比較危險(xiǎn)，所以應(yīng)選擇氣關(guān)閥。當(dāng)氣源壓力中斷時(shí)，控制閥處于開啟狀態(tài)，回流量 很大，以避免大量不合格產(chǎn)品從塔頂采出。由于這時(shí)回流捲超過規(guī)左數(shù)值，使塔頂產(chǎn)品的純 度（輕

18、組分）比要求的還要髙，所以會(huì)造成一泄的能呈浪費(fèi)，降低生產(chǎn)效率，但這是為了在 事故狀態(tài)下仍能保證產(chǎn)品質(zhì)量所付的代價(jià)，是不可避免的。當(dāng)然，以上關(guān)于控制閥開、關(guān)型 式的選擇只是從一般的情況來考慮的，不是絕對的，有時(shí)還要從工藝狀況的綜合考慮才能最 終確左控制閥的氣開、氣關(guān)型式。6.對于一臺現(xiàn)有的氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行器，可以通過哪些方法來改變它的氣開、氣關(guān)型式?反Ch)圖6-4組合方式圖解一般可以通過下列三種方法來較方便地改變氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式。 圖6-4是直通雙座控制閥與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組合方式示意圖。氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行器的氣關(guān)、氣 開型式是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正、反作用和控制閥的正裝、反裝組合而定的。其中圖(

19、a)、(d)都是 氣關(guān)閥，因?yàn)殡S著氣壓信號的增加，這兩種情況下，閥芯與閥座之間的流通而積都是減小的, 故是氣關(guān)型控制閥。圖(b), (c)都是氣開閥，因?yàn)殡S著氣壓信號的增加，這兩種情況下，閥 芯與閥座之間的流通面積都是增加的，故是氣開型控制閥。改變閥芯的正裝、反裝方式，可以改變控制閥的氣開、氣關(guān)型式。例如圖(a)的閥芯是 正裝的，為氣關(guān)閥，如果將閥芯反裝，便成了圖(b),成了氣開閥。同樣如果將圖(。)中的 閥芯由正裝改為反裝，便成了圖(d),圖(。)為氣開閥，圖(d)為氣關(guān)閥。一般控制閥的閥 芯與閥桿是采用螺紋連接的，并用圓柱銷固左，根據(jù)需要可以改變苴連接方式，這樣就可以 改變閥芯的正裝、反裝

20、方式了。在條件允許時(shí)，通過改變執(zhí)行機(jī)楊的正、反作用也可以改變控制閥的氣開、氣關(guān)型式。 當(dāng)氣體壓力從膜片上方引進(jìn)時(shí)，為正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如果將氣體壓力改為從膜片下方引進(jìn)， 就可以將執(zhí)行機(jī)構(gòu)由正作用改為反作用，相應(yīng)就可以改變控制閥的氣開、氣關(guān)型式。另外，通過改變閥門泄位器中的凸輪安裝方式，可以改變引人膜頭的氣壓信號的變化方 向與控制器來的氣壓信號的變化方向之間的關(guān)系。例如控制器來的信號增加時(shí)，凸輪正裝， 膜頭上的氣壓信號如果是增加的，若將凸輪反裝，膜頭上的氣壓信號就會(huì)減小。這樣亦可以 相應(yīng)地改變控制閥的氣開、氣關(guān)型式。7.在實(shí)際生產(chǎn)中，如果由于負(fù)荷的變動(dòng)，使原設(shè)計(jì)的控制閥尺寸不能相適應(yīng)，會(huì)有什么 后

21、果，為什么？解 控制閥的尺寸是按負(fù)荷的大小、系統(tǒng)提供的壓差、配管情況、流體性質(zhì)等設(shè)計(jì)的。 如果由于生產(chǎn)負(fù)荷的增加，使原設(shè)il的控制閥尺寸顯得太小時(shí)，會(huì)使控制閥經(jīng)常工作在大開 度，控制效果不好，當(dāng)岀現(xiàn)控制閥全開仍滿足不了生產(chǎn)負(fù)荷的要求時(shí)，就會(huì)失去控制作用。 此時(shí)若企圖開啟旁路閥，來滿足對負(fù)荷的要求，就會(huì)使控制閥特性發(fā)生畸變，可調(diào)范偉I大大 降低：當(dāng)生產(chǎn)中由于負(fù)荷減少，使原設(shè)計(jì)的控制閥尺寸顯得太大時(shí)，會(huì)使控制閥經(jīng)常工作在 小開度，控制顯得過于靈敏(對于直線流量特性的控制閥，尤為嚴(yán)重)，控制閥有時(shí)會(huì)振動(dòng), 產(chǎn)生噪聲，嚴(yán)重時(shí)發(fā)岀尖叫聲。此時(shí)為了增加管路阻力，有時(shí)會(huì)適當(dāng)關(guān)小與控制閥串聯(lián)的工 藝閥門，但這

22、樣做會(huì)使控制閥的特性發(fā)生嚴(yán)重畸變，甚至?xí)咏扉_特性，控制閥的實(shí)際可 調(diào)范用降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使閥失去控制作用。所以當(dāng)生產(chǎn)中負(fù)荷有較大改變時(shí)，在可能的條件 下，應(yīng)相應(yīng)地更換控制閥，或采用英他控制方案，例如采用分程控制系統(tǒng)，由大、小兩個(gè)控 制閥并聯(lián)，就可以在較大范國內(nèi)適應(yīng)負(fù)荷變動(dòng)的要求。&角行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的位置發(fā)送器起什么作用？如果沒有位置發(fā)送器，電動(dòng)執(zhí)行器 接受控制儀表的信號以后，會(huì)如何動(dòng)作？圖6-5電動(dòng)執(zhí)行器原理示意田解 圖6-5是角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原理示意圖oi。是來自控制器的信號，是來自位置 發(fā)送器的反饋信號。i。與ir經(jīng)比較后，進(jìn)入伺服放大器，放大后的信號u驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 動(dòng)，并經(jīng)過減

23、速器它輸岀電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角a, 方而推動(dòng)控制閥動(dòng)作，另一方而經(jīng)位置 發(fā)送器，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的反饋信號i。由原理圖可以看出，位置發(fā)送器在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中是起負(fù)反饋的作用，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)執(zhí) 行機(jī)構(gòu)的輸出a與輸入io的比例關(guān)系。位置發(fā)送器是一種將位移（轉(zhuǎn)角）變換為電流的裝置，它的主要部分是差動(dòng)變壓器。假 設(shè)位宜發(fā)送器的輸入a與輸出L有以下關(guān)系：i;=Ka式中K為比例系數(shù)。當(dāng)i。增加時(shí)，伺服放大器的輸出u增加，于是驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)減 速器后產(chǎn)生轉(zhuǎn)角a,由位巻發(fā)送器變換為反饋信號if,辻增加直至Zf二to時(shí)，伺服放大器的 輸入信號為零，于是輸出也為零，伺服電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)處于某一位置上

24、。由于要使電機(jī)停轉(zhuǎn)，必有io二乙，又有L二Ka,故可得a=i o,這就實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出轉(zhuǎn)角。 K與輸入信號i。的比例關(guān)系。由以上分析可見，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出a之所以能按輸入i。成比例的變化，完全是依 靠位巻發(fā)送器的負(fù)反饋?zhàn)饔脤?shí)現(xiàn)的。如果沒有了位置發(fā)送器，一旦有輸入i。，伺服放大器就 有輸岀，電動(dòng)機(jī)將不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，直至控制機(jī)構(gòu)到達(dá)極限位置（閥全開或全關(guān)）為止，這樣就 起不到控制作用了。伺服電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)取決于u的極性，亦即與i。、i：比較后的極性有關(guān)。當(dāng)i。大于 ir時(shí)，電機(jī)向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，io小于i：時(shí)，電機(jī)就向另一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直至io=i；時(shí)，電 機(jī)才停止轉(zhuǎn)動(dòng)。9. 圖6-6是電一氣

25、轉(zhuǎn)換器的原理結(jié)構(gòu)圖。（1）試簡述其工作原理。（2）說明波紋管3, 4的負(fù)、正反慣作用。(3) 在不考慮調(diào)零彈簧的作用時(shí)，試推出輸入電流io與輸出氣壓p之間的關(guān)系。(4) 說明調(diào)零彈簧的作用。圖4$電-氣轉(zhuǎn)換器原理圖1 一杠桿；2噴嘴撈飯；3-負(fù)反僮液枝簣* 4一正反饋波紋管| 5磁鋼!6-測規(guī)圈，7放犬船,8調(diào)#禪費(fèi)解(1)電一氣轉(zhuǎn)換器是按力矩平衡原理工作的。當(dāng)輸入的直流電流i。通入宜于恒泄磁 場里的測量線圈6時(shí)，線圈與磁鋼5之間產(chǎn)生一個(gè)向上的電磁力fl,使杠桿1繞支點(diǎn)0逆時(shí) 針旋轉(zhuǎn)，于是減小了巻于杠桿另一端的噴嘴擋板機(jī)構(gòu)之間的距離，噴嘴2的背壓升髙，經(jīng)放 大器7放大后，一方而輸出氣壓p。，同

26、時(shí)反饋到負(fù)反饋波紋管3和正反饋波紋管4中，建立 起與電磁力矩相平衡的反饋力矩。由于反饋的作用，使輸出氣壓信號P。與線圈電流i。成一 N的比例關(guān)系，這樣就將輸入電流io轉(zhuǎn)換為與之成比例的20lOOkPa的氣壓信號p。(2) 當(dāng)io增加時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)電磁力，使杠桿1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，擋板靠近噴嘴，使p。上升。 當(dāng)P。通入波紋管3后，產(chǎn)生一個(gè)向上的推力f,使杠桿1繞支點(diǎn)0順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，噴嘴離開 擋板，P。下降。由于fs與f：對P。的作用是相反的，故起負(fù)反饋?zhàn)饔?，波紋笛3稱為負(fù)反饋 波紋管。當(dāng)P。通入波紋管4后，產(chǎn)生一個(gè)向上的推力九，使杠桿1繞支點(diǎn)0逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)， 噴嘴靠近擋板，4上升。由于人與丸在杠桿上引成的力

27、矩方向是一致的，都使4增加，故起 正反饋?zhàn)饔?，波紋管4稱為正反饋波紋管。由于波紋管3離開支點(diǎn)0的距離a比波紋管4離開支點(diǎn)0的距離b大，在通入相同的信 號P。后，在兩波紋管有效面積相同的情況下，負(fù)反饋力矩大于正反饋力矩，故總的效果是 起負(fù)反饋?zhàn)饔谩?3) 在不考慮調(diào)零彈簧8的作用時(shí)，作用在杠桿1上一共有三個(gè)力。巳是電磁力，在磁 場恒泄的條件下，其大小與通過線圈的測量電流i。成正比，即MtiOo設(shè)兩波紋管3, 4的有效而積相等且為A,通入兩波紋管內(nèi)的氣壓信號均為p。，則有f= fs = PoAo在杠桿1平衡時(shí)，作用其上的力矩總和應(yīng)為零，英條件為：fx(b 十 c) +f：b=f3a代入已、乜的值，

28、經(jīng)整理后應(yīng)有：A(b + c)式中(0 + c)A(ab)上式說明，當(dāng)杠桿平衡，其輸出氣壓p。與輸入的電流i。成正比，這就實(shí)現(xiàn)了將電流信 號i。成比例地轉(zhuǎn)換為氣壓信號P。，比例系數(shù)K與K,、a,b,c等數(shù)值有關(guān)，調(diào)整支點(diǎn)0的位置 可以方便地改變其比例系數(shù)。(4) 在杠桿的一端有一調(diào)零禪簧，調(diào)整它可以改變作用在杠桿上的預(yù)拉力行的大小。如 果考慮人在杠桿上引成的逆時(shí)針方向的力矩，則平衡條件為：fi (b+c) +f3b+fi (a+d) =f3a代入有關(guān)數(shù)值，經(jīng)整理后可得：-刁砂*麗石人一縱+ K A式中K=a + d-b)為一比例系數(shù)，在一泄的結(jié)構(gòu)條件下為一常數(shù)。由上式可以看出，調(diào)整彈簧的預(yù)拉力

29、人可以改變在九二0時(shí)的初始輸出值，所以起著調(diào) 整零點(diǎn)的作用，起名為調(diào)零彈簧。10. 圖6-7為一加熱器。利用工藝上主要介質(zhì)的廢熱來加熱某物料，物料的出口溫度需 要保持恒定。為此設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)，利用改變進(jìn)入加熱器的載熱體流量來控制物料岀口溫 度。但由于載熱體為工藝上的主要介質(zhì)，其總流量是不能改變的，且其廢熱用來加熱物料有 足夠的余量。試根據(jù)上述情況選擇控制閥的型式，并畫岀其控制方案圖。解 應(yīng)選擇三通控制閥，具體控制方案可采用如圖6-8 (a), (b)兩種方案。圖6召加熱器的控制方案圖6-9采用直通閥的方案圖6-8 (a)的三通閥安裝在載熱體進(jìn)口管線上，應(yīng)采用三通分流閥，用來控制進(jìn)入加熱 器的

30、載熱體流量與其旁路流量的比例，這樣既可以改變進(jìn)入加熱器的載熱體流疑，又可以保 持載熱體的總流疑不受影響。當(dāng)物料出口偏髙時(shí)，通過三通控制閥，來減少進(jìn)入加熱器的載 熱體流雖:，相應(yīng)就有較多載熱體從旁路經(jīng)過，這樣就可以使物料岀口溫度下降，起到恒泄物 料出口溫度的控制作用。由于載熱體的廢熱用來加熱物料有足夠的余量，所以在正常工況下 只要有一部分載熱體進(jìn)入加熱器就足以使物料出口溫度恒立在所希望的溫度，而英余的載熱 體從旁路通過，以保證總的載熱體流雖:不變。圖6-8 (b)的三通閥安裝在載熱體從加熱器的出口管線上，這時(shí)應(yīng)采用合流閥。一部分 載熱體從加熱器通過，另一部分載熱體從旁路通過，經(jīng)合流閥匯合在一起，

31、以保證載熱體的 總流量不變。其作用也是用來控制進(jìn)入加熱器的載熱體流量與其旁路流量的比例，以達(dá)到恒 定物料出口溫度的目的。為了保持載熱體的總流量不變，又要控制進(jìn)入加熱器的載熱體流疑，以達(dá)到控制出口物 料溫度的目的，一般不宜采用直通閥安裝在進(jìn)入加熱器的管線或安裝在旁路上的方案。如圖 6-9 (a)、(b)所示。分析圖6-9 (a)的方案，可以知道與控制閥并聯(lián)的有一旁路管線。圖6-9(b)的方案，與 控制閥并聯(lián)的是加熱器。由于旁路及加熱器，對于流體的阻力都是比較小的，所以會(huì)使分流 比x值大大減小。由于x小，會(huì)使控制閥流量特性發(fā)生嚴(yán)重畸變，閥的實(shí)際可調(diào)范圍大大 降低，以致不能很好地發(fā)揮控制作用。而且由于旁路及加熱器本身的阻力小，使控制閥的前 后壓降很小，為了能通過足夠的載熱體流量，閥的口徑要選得很