過(guò)程控制及自動(dòng)化儀表-第三章-執(zhí)行器、安全柵

1、 過(guò)程控制儀表過(guò)程控制儀表執(zhí)行器執(zhí)行器 執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)閥）兩部分組成。接執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)閥）兩部分組成。接受調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移來(lái)改變受調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移來(lái)改變調(diào)節(jié)閥的流通面積，以控制流入或流出被控過(guò)程的物料或能量，調(diào)節(jié)閥的流通面積，以控制流入或流出被控過(guò)程的物料或能量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程參數(shù)的自動(dòng)控制。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程參數(shù)的自動(dòng)控制。 執(zhí)行器有自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門、自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器、自動(dòng)電流調(diào)節(jié)執(zhí)行器有自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門、自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器、自動(dòng)電流調(diào)節(jié)器、控制電機(jī)等。其中自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門是最常見(jiàn)的執(zhí)行器器、控制電機(jī)等。其中自動(dòng)調(diào)節(jié)閥

2、門是最常見(jiàn)的執(zhí)行器。 執(zhí)行器直接安裝在現(xiàn)場(chǎng)，直接與介質(zhì)接觸，通常在高溫、執(zhí)行器直接安裝在現(xiàn)場(chǎng)，直接與介質(zhì)接觸，通常在高溫、高壓、高粘度、強(qiáng)腐蝕、易結(jié)晶、易燃易爆等場(chǎng)合下工作。高壓、高粘度、強(qiáng)腐蝕、易結(jié)晶、易燃易爆等場(chǎng)合下工作。執(zhí)行器執(zhí)行器自動(dòng)調(diào)節(jié)閥按照工作所用自動(dòng)調(diào)節(jié)閥按照工作所用能源形式能源形式可分為：可分為：（1 1）電動(dòng)調(diào)節(jié)閥：電源配備方便，信號(hào)傳輸快、損失小，可遠(yuǎn)距離電動(dòng)調(diào)節(jié)閥：電源配備方便，信號(hào)傳輸快、損失小，可遠(yuǎn)距離傳輸；但推力較小。傳輸；但推力較小。（2 2）氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠，維護(hù)方便，防火防爆；但氣源氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠，維護(hù)方便，防火防爆；但氣源配備不方便。配

3、備不方便。（3 3）液動(dòng)調(diào)節(jié)閥：用液壓傳遞動(dòng)力，推力最大；但安裝、維護(hù)麻煩，液動(dòng)調(diào)節(jié)閥：用液壓傳遞動(dòng)力，推力最大；但安裝、維護(hù)麻煩，使用不多。使用不多。工業(yè)中使用最多的是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。工業(yè)中使用最多的是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)它接受氣動(dòng)調(diào)節(jié)器或電它接受氣動(dòng)調(diào)節(jié)器或電/ /氣氣轉(zhuǎn)換器輸出的氣壓信號(hào)，轉(zhuǎn)換器輸出的氣壓信號(hào)，經(jīng)膜片轉(zhuǎn)換成推力并克服經(jīng)膜片轉(zhuǎn)換成推力并克服彈簧力后，使閥桿產(chǎn)生位彈簧力后，使閥桿產(chǎn)生位移，帶動(dòng)閥芯動(dòng)作。移，帶動(dòng)閥芯動(dòng)作。 1-1-上蓋上蓋 22膜片膜片 3 3一平衡彈簧一平衡彈簧 4 4一閥桿一閥桿 5 5閥體閥體 6 6閥座閥座 7 7

4、閥芯閥芯 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正作用和氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正作用和反作用兩種形式反作用兩種形式: :當(dāng)輸入氣壓信號(hào)增加時(shí)閥當(dāng)輸入氣壓信號(hào)增加時(shí)閥桿向下移動(dòng)時(shí)稱桿向下移動(dòng)時(shí)稱正作用正作用；當(dāng)輸入氣壓信號(hào)增加時(shí)閥當(dāng)輸入氣壓信號(hào)增加時(shí)閥桿向上移動(dòng)時(shí)稱桿向上移動(dòng)時(shí)稱反作用反作用。在工業(yè)生產(chǎn)中口徑較大的在工業(yè)生產(chǎn)中口徑較大的調(diào)節(jié)閥通常采用調(diào)節(jié)閥通常采用正作用正作用方方式。式。1-1-上蓋上蓋 22膜片膜片 3 3一平衡彈簧一平衡彈簧 4 4一閥桿一閥桿 5 5閥體閥體 6 6閥座閥座 7 7閥芯閥芯 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特靜態(tài)特性性表示平衡狀態(tài)時(shí)輸

5、入的氣表示平衡狀態(tài)時(shí)輸入的氣壓壓p與閥桿位移與閥桿位移l的關(guān)系，即的關(guān)系，即 1-1-上蓋上蓋 22膜片膜片 3 3一平衡彈簧一平衡彈簧 4 4一閥桿一閥桿 5 5閥體閥體 6 6閥座閥座 7 7閥芯閥芯 klpA A為膜片的有效面積；為膜片的有效面積；k為平衡彈簧的彈性系數(shù)為平衡彈簧的彈性系數(shù) 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)配用的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不同，其輸出方式有直行電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)配用的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不同，其輸出方式有直行程、角行程和多轉(zhuǎn)式三種類型，其電氣原理完全相同，僅減速器程、角行程和多轉(zhuǎn)式三種類型，其電氣原理完全相同，僅減速器不一樣。不一樣。 來(lái)自調(diào)節(jié)器的輸出電流來(lái)自調(diào)節(jié)器的輸出電流I

6、oIo為伺服放大器的控制輸入信號(hào)，與為伺服放大器的控制輸入信號(hào)，與位置反饋器信號(hào)位置反饋器信號(hào)IfIf進(jìn)行比較，差值經(jīng)過(guò)放大后控制伺服電動(dòng)機(jī)正進(jìn)行比較，差值經(jīng)過(guò)放大后控制伺服電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)減速器后輸出位移信號(hào)改變調(diào)節(jié)閥開(kāi)度。轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)減速器后輸出位移信號(hào)改變調(diào)節(jié)閥開(kāi)度。 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)就是閥門，是一個(gè)局部阻力可以改變的節(jié)流元件。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)就是閥門，是一個(gè)局部阻力可以改變的節(jié)流元件。根據(jù)不同的使用要求，閥門的結(jié)構(gòu)型式很多。根據(jù)不同的使用要求，閥門的結(jié)構(gòu)型式很多。 （1 1）直通單座閥）直通單座閥優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、泄漏量小。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、泄漏量小。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：流體對(duì)閥芯的不平

7、衡作流體對(duì)閥芯的不平衡作用力大。一般用在小口徑、低用力大。一般用在小口徑、低壓差的場(chǎng)合。壓差的場(chǎng)合。（2 2）直通）直通雙雙座閥座閥閥體內(nèi)有兩個(gè)閥芯和閥座。閥體內(nèi)有兩個(gè)閥芯和閥座。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：流體流過(guò)時(shí)，作用流體流過(guò)時(shí)，作用在上、下兩個(gè)閥芯上的推在上、下兩個(gè)閥芯上的推力方向相反且大小相近，力方向相反且大小相近，可以互相抵消，所以不平可以互相抵消，所以不平衡力小。衡力小。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：由于加工的限制，由于加工的限制，上下兩個(gè)閥芯閥座不易保上下兩個(gè)閥芯閥座不易保證同時(shí)密閉，因此泄漏量證同時(shí)密閉，因此泄漏量較大。較大。（3 3）角形控制閥）角形控制閥兩個(gè)接管呈直角形兩個(gè)接管呈直角形。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：流路簡(jiǎn)

8、單、對(duì)流體流路簡(jiǎn)單、對(duì)流體的阻力較小。的阻力較小。適用適用：現(xiàn)場(chǎng)管道要求直角現(xiàn)場(chǎng)管道要求直角連接，介質(zhì)為高粘度、高連接，介質(zhì)為高粘度、高壓差和含有少量懸浮物和壓差和含有少量懸浮物和固體顆粒狀的場(chǎng)合。固體顆粒狀的場(chǎng)合。（4 4）三通控制閥）三通控制閥 有三個(gè)出入口與工藝管道連接。流通方式有合流型（兩種有三個(gè)出入口與工藝管道連接。流通方式有合流型（兩種介質(zhì)混合成一路）和分流型（一種介質(zhì)分成兩路）兩種。適用介質(zhì)混合成一路）和分流型（一種介質(zhì)分成兩路）兩種。適用于配比控制與旁路控制。于配比控制與旁路控制。（5 5）隔膜控制閥）隔膜控制閥采用耐腐蝕材料作隔膜，采用耐腐蝕材料作隔膜，將閥芯與流體隔開(kāi)。將閥

9、芯與流體隔開(kāi)。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流阻小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流阻小、流通能力比同口徑的其他流通能力比同口徑的其他種類的閥要大。由于介質(zhì)種類的閥要大。由于介質(zhì)用隔膜與外界隔離，故無(wú)用隔膜與外界隔離，故無(wú)填料，介質(zhì)也不會(huì)泄漏。填料，介質(zhì)也不會(huì)泄漏。適用：適用：適用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的控制，也能用于高粘適用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的控制，也能用于高粘度及懸浮顆粒狀介質(zhì)的控制。度及懸浮顆粒狀介質(zhì)的控制。 （6 6）蝶蝶閥閥又名翻板閥。又名翻板閥。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、流阻極小流阻極小缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：泄漏量大泄漏量大適用：適用：大口徑、大流量、大口徑、大流量、低壓差的場(chǎng)合，也可

10、以用低壓差的場(chǎng)合，也可以用于含少量纖維或懸浮顆粒于含少量纖維或懸浮顆粒狀介質(zhì)的控制。狀介質(zhì)的控制。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的應(yīng)用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的應(yīng)用1 1、調(diào)節(jié)閥的尺寸、調(diào)節(jié)閥的尺寸 通常用通常用公稱直徑公稱直徑DgDg和和閥座直徑閥座直徑dgdg表示，它們的確定是合理應(yīng)用執(zhí)表示，它們的確定是合理應(yīng)用執(zhí)行器的前提條件。確定調(diào)節(jié)閥尺寸的主要依據(jù)是流通能力，它定義為行器的前提條件。確定調(diào)節(jié)閥尺寸的主要依據(jù)是流通能力，它定義為調(diào)節(jié)閥全開(kāi)、閥前后壓差為調(diào)節(jié)閥全開(kāi)、閥前后壓差為0.1MPa0.1MPa、流體重度為、流體重度為1g/cm31g/cm3時(shí)，每小時(shí)通時(shí)，每小時(shí)通過(guò)閥門的流體流量（過(guò)閥門的流體流量（m3m3或

11、或kgkg）。）。 一般根據(jù)控制介質(zhì)的特點(diǎn)和控制要求確定執(zhí)行器的合理應(yīng)用，目一般根據(jù)控制介質(zhì)的特點(diǎn)和控制要求確定執(zhí)行器的合理應(yīng)用，目前在過(guò)程控制中氣動(dòng)執(zhí)行器占大多數(shù)。前在過(guò)程控制中氣動(dòng)執(zhí)行器占大多數(shù)。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的應(yīng)用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 為流量系數(shù)，它取決于調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形狀和流體流動(dòng)狀況，可為流量系數(shù)，它取決于調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形狀和流體流動(dòng)狀況，可從有關(guān)手冊(cè)查閱或由實(shí)驗(yàn)確定；從有關(guān)手冊(cè)查閱或由實(shí)驗(yàn)確定；A Ao o為調(diào)節(jié)閥接管截面積；為調(diào)節(jié)閥接管截面積；g g為重力加為重力加速度；速度；r r為流體重度。為流體重度。)(2210pprgAqv流量由流體力學(xué)可知，體積gACo2依據(jù)流通能力定義， 可

12、得流通能力與流體重度、閥前后壓差和介質(zhì)流量三者的可得流通能力與流體重度、閥前后壓差和介質(zhì)流量三者的定量關(guān)系，即定量關(guān)系，即 prqCV課堂練習(xí)課堂練習(xí)某單座調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)其最大流量為某單座調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)其最大流量為0.032 m0.032 m/s/s，前后壓差為，前后壓差為0.1MPa0.1MPa，流體重度為，流體重度為1000kg/m1000kg/m，求其流通能力，試選取適，求其流通能力，試選取適當(dāng)?shù)墓Q直徑和閥座直徑。當(dāng)?shù)墓Q直徑和閥座直徑。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的應(yīng)用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的應(yīng)用2 2、執(zhí)行器的氣開(kāi)、氣關(guān)、執(zhí)行器的氣開(kāi)、氣關(guān)氣開(kāi)：氣開(kāi)：當(dāng)氣壓信號(hào)當(dāng)氣壓信號(hào)P P大于大于0.02MPa0.02MP

13、a時(shí)，閥由關(guān)閉至打開(kāi)；時(shí)，閥由關(guān)閉至打開(kāi)；氣關(guān)：氣關(guān)：當(dāng)氣壓信號(hào)當(dāng)氣壓信號(hào)P P大于大于0.02MPa0.02MPa時(shí)，閥由全開(kāi)至關(guān)閉。時(shí)，閥由全開(kāi)至關(guān)閉。 調(diào)節(jié)閥氣開(kāi)、氣關(guān)的選擇，主要從工藝生產(chǎn)的安全來(lái)考慮。即當(dāng)調(diào)節(jié)閥氣開(kāi)、氣關(guān)的選擇，主要從工藝生產(chǎn)的安全來(lái)考慮。即當(dāng)發(fā)生斷電或其他故障引起的控制信號(hào)中斷時(shí)，執(zhí)行器的工作狀態(tài)應(yīng)避發(fā)生斷電或其他故障引起的控制信號(hào)中斷時(shí)，執(zhí)行器的工作狀態(tài)應(yīng)避免損壞設(shè)備和傷害操作人員。免損壞設(shè)備和傷害操作人員。一般的加熱器，當(dāng)控制信號(hào)中斷時(shí)，需要執(zhí)行器處于關(guān)閉狀一般的加熱器，當(dāng)控制信號(hào)中斷時(shí)，需要執(zhí)行器處于關(guān)閉狀態(tài)，停止加熱，使設(shè)備不至于因溫度過(guò)高而發(fā)生事故或危險(xiǎn)，

14、態(tài)，停止加熱，使設(shè)備不至于因溫度過(guò)高而發(fā)生事故或危險(xiǎn)，這時(shí)應(yīng)選擇氣開(kāi)還是氣關(guān)？這時(shí)應(yīng)選擇氣開(kāi)還是氣關(guān)？燒水所用鍋爐的進(jìn)水執(zhí)行器，當(dāng)控制信號(hào)中斷時(shí)，需要執(zhí)行燒水所用鍋爐的進(jìn)水執(zhí)行器，當(dāng)控制信號(hào)中斷時(shí)，需要執(zhí)行器處于打開(kāi)狀態(tài)，保證有水進(jìn)入鍋爐，不至于產(chǎn)生燒干導(dǎo)致器處于打開(kāi)狀態(tài)，保證有水進(jìn)入鍋爐，不至于產(chǎn)生燒干導(dǎo)致爆炸事故，這時(shí)應(yīng)選擇氣開(kāi)還是氣關(guān)？爆炸事故，這時(shí)應(yīng)選擇氣開(kāi)還是氣關(guān)？執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正反作用，閥體也有正反兩種形式，故氣開(kāi)氣關(guān)有四種構(gòu)成執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正反作用，閥體也有正反兩種形式，故氣開(kāi)氣關(guān)有四種構(gòu)成3 3、調(diào)節(jié)閥的流量特性、調(diào)節(jié)閥的流量特性流量特性的定義：被控介質(zhì)流過(guò)閥門的相對(duì)流量特性的定義：被

15、控介質(zhì)流過(guò)閥門的相對(duì)流量與閥門的相對(duì)開(kāi)度（相對(duì)位移）間的關(guān)流量與閥門的相對(duì)開(kāi)度（相對(duì)位移）間的關(guān)系系，即，即lq)(maxLlfqq相對(duì)流量相對(duì)流量q/qmax q/qmax 是控制閥某一開(kāi)度流量是控制閥某一開(kāi)度流量q q與與全開(kāi)時(shí)流量全開(kāi)時(shí)流量qmaxqmax之比；之比；相對(duì)開(kāi)度相對(duì)開(kāi)度l l/L /L 是控制閥某一開(kāi)度行程是控制閥某一開(kāi)度行程l l與全與全開(kāi)行程開(kāi)行程L L之比。之比。 由前式可知流量大小由前式可知流量大小不僅與閥門的結(jié)構(gòu)和開(kāi)度有關(guān)，還與閥不僅與閥門的結(jié)構(gòu)和開(kāi)度有關(guān)，還與閥前后的壓差有關(guān)，前后的壓差有關(guān)，于于是有是有理想理想流量特性流量特性與與工作流量特性工作流量特性之分。

16、之分。（1 1）理想流量特性）理想流量特性 在將控制閥前后壓差固定時(shí)得到的流量特性稱為在將控制閥前后壓差固定時(shí)得到的流量特性稱為理想理想流量特流量特性。它取決于閥芯的形狀。性。它取決于閥芯的形狀。（a）快開(kāi)特性）快開(kāi)特性（b）直線特性直線特性（c）等百分比特性等百分比特性1 1）直線流量特性）直線流量特性控制閥的相對(duì)流量與相對(duì)開(kāi)度成直線關(guān)系，即單位位移變化所引控制閥的相對(duì)流量與相對(duì)開(kāi)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)。用數(shù)學(xué)式表示為：起的流量變化是常數(shù)。用數(shù)學(xué)式表示為：CllKqqKlldqqdmaxmaxmaxmax)()(定義定義可調(diào)比可調(diào)比R R為調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量

17、與最小流量的比值為調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量與最小流量的比值，即，即RllRqqCqqR1)11 (,1maxmaxminmax代入上式可得1 1）直線流量特性）直線流量特性當(dāng)可調(diào)范圍當(dāng)可調(diào)范圍R R一定時(shí)，呈線一定時(shí)，呈線性關(guān)系。且規(guī)定，當(dāng)性關(guān)系。且規(guī)定，當(dāng)l/lmax=0l/lmax=0時(shí)，時(shí)，q/qmax=3.3%;q/qmax=3.3%;當(dāng)當(dāng)l/lmax=100%l/lmax=100%時(shí)，時(shí)，q/qmax=100%q/qmax=100%。CllKqqmaxmaxRllRqq1)11 (maxmax2 2）對(duì)數(shù)流量特性）對(duì)數(shù)流量特性 單位相對(duì)行程變化所引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的相對(duì)流量單位

18、相對(duì)行程變化所引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的相對(duì)流量成正比關(guān)系：成正比關(guān)系：1max1maxmax1maxmaxln)()(CllKqqKqqKlldqqdVminmax1maxmin1ln,lnCqqKqq得到2 2）對(duì)數(shù)流量特性）對(duì)數(shù)流量特性曲線斜率（放大系數(shù)）隨行曲線斜率（放大系數(shù)）隨行程的增大而增大。流量小時(shí)，程的增大而增大。流量小時(shí)，流量變化??；流量大時(shí)，流流量變化?。涣髁看髸r(shí)，流量變化大。量變化大。) 1(lnmaxmaxllqq3 3）快開(kāi)流量特性）快開(kāi)流量特性開(kāi)度較小時(shí)就有較大流量，隨開(kāi)度的增大，流量很快就達(dá)到最大，開(kāi)度較小時(shí)就有較大流量，隨開(kāi)度的增大，流量很快就達(dá)到最大，故稱為快

19、開(kāi)特性。適用于迅速啟閉的切斷閥或雙位控制系統(tǒng)。故稱為快開(kāi)特性。適用于迅速啟閉的切斷閥或雙位控制系統(tǒng)。2/1max2max1max2maxmax 1) 1(1)()()(llRRqqqqKlldqqd3 3）快開(kāi)流量特性）快開(kāi)流量特性（2 2）工作流量特性）工作流量特性實(shí)際使用時(shí)，調(diào)節(jié)閥裝在具有阻力的管道系統(tǒng)中。管道對(duì)流體的阻力實(shí)際使用時(shí)，調(diào)節(jié)閥裝在具有阻力的管道系統(tǒng)中。管道對(duì)流體的阻力隨流量而變化，閥前后壓差也是變化的，這時(shí)流量特性會(huì)發(fā)生畸變。隨流量而變化，閥前后壓差也是變化的，這時(shí)流量特性會(huì)發(fā)生畸變。1 1）管道串聯(lián)）管道串聯(lián)調(diào)節(jié)閥前后差壓是總差壓的一部分，當(dāng)總差壓一定時(shí)，隨著閥門開(kāi)度調(diào)節(jié)閥

20、前后差壓是總差壓的一部分，當(dāng)總差壓一定時(shí)，隨著閥門開(kāi)度的增加，流量隨之增加，閥前后差壓減小，理想流量特性變異。的增加，流量隨之增加，閥前后差壓減小，理想流量特性變異。 工程上常用阻力系數(shù)工程上常用阻力系數(shù)S S表征串聯(lián)阻力對(duì)流量特性的影響。表征串聯(lián)阻力對(duì)流量特性的影響。qmaxqmax表表示串聯(lián)管道阻力為零、調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)的流量；示串聯(lián)管道阻力為零、調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)的流量；S S則定義為閥全開(kāi)時(shí)閥則定義為閥全開(kāi)時(shí)閥前后壓差前后壓差PVmin與系統(tǒng)總壓差的比值，即與系統(tǒng)總壓差的比值，即 S= PVmin / PS=1S=1時(shí)，理想流量特性時(shí)，理想流量特性S S1 1時(shí)，流量特性畸變，直線閥變?yōu)榭扉_(kāi)閥，

21、對(duì)數(shù)閥變?yōu)橹本€閥。時(shí)，流量特性畸變，直線閥變?yōu)榭扉_(kāi)閥，對(duì)數(shù)閥變?yōu)橹本€閥。實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)際應(yīng)用中，S S不低于不低于0.30.50.30.52 2）管道并聯(lián)）管道并聯(lián) 在現(xiàn)場(chǎng)使用中，調(diào)節(jié)閥一般都裝有旁路管道和手動(dòng)閥，以便于手在現(xiàn)場(chǎng)使用中，調(diào)節(jié)閥一般都裝有旁路管道和手動(dòng)閥，以便于手動(dòng)操作和維護(hù)。動(dòng)操作和維護(hù)。 圖中圖中S=1S=1時(shí)，旁路閥關(guān)閉，工作流量特性即為理想流量特性。時(shí)，旁路閥關(guān)閉，工作流量特性即為理想流量特性。隨著旁路閥逐漸打開(kāi)，隨著旁路閥逐漸打開(kāi)，SS值逐漸減小，調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍也將大大值逐漸減小，調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍也將大大降低，從而使調(diào)節(jié)閥的控制能力大大下降，影響控制效果。根據(jù)實(shí)際降低

22、，從而使調(diào)節(jié)閥的控制能力大大下降，影響控制效果。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)，SS值不能低于值不能低于0.80.8。 圖圖3 337 37 并聯(lián)管道時(shí)調(diào)節(jié)閥工作流量特性并聯(lián)管道時(shí)調(diào)節(jié)閥工作流量特性a)直線閥直線閥 b)對(duì)數(shù)閥對(duì)數(shù)閥（3 3）流量特性的選擇）流量特性的選擇依據(jù)過(guò)程特性選擇依據(jù)過(guò)程特性選擇 一個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)，在負(fù)荷變動(dòng)的情況下，要使系統(tǒng)保持期望的控一個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)，在負(fù)荷變動(dòng)的情況下，要使系統(tǒng)保持期望的控制品質(zhì)，則必須要求系統(tǒng)總的放大系數(shù)在整個(gè)操作范圍內(nèi)保持不變。一制品質(zhì)，則必須要求系統(tǒng)總的放大系數(shù)在整個(gè)操作范圍內(nèi)保持不變。一般變送器、已整定好的調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等放大系數(shù)基本上是不變的，般變

23、送器、已整定好的調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等放大系數(shù)基本上是不變的，但過(guò)程特性則往往是非線性的，其放大系數(shù)隨負(fù)荷而變。因此，必須通但過(guò)程特性則往往是非線性的，其放大系數(shù)隨負(fù)荷而變。因此，必須通過(guò)合理選擇調(diào)節(jié)閥的工作特性，以補(bǔ)償過(guò)程的非線性，其選擇原則為過(guò)合理選擇調(diào)節(jié)閥的工作特性，以補(bǔ)償過(guò)程的非線性，其選擇原則為 0vK K 常數(shù)調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù) 被控過(guò)程的放大系數(shù) 電氣轉(zhuǎn)換器電氣轉(zhuǎn)換器 為了使氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥能夠接收電動(dòng)調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，必須把標(biāo)準(zhǔn)為了使氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥能夠接收電動(dòng)調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，必須把標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。將將420mA的電流的電流信號(hào)信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成201

24、00KPa的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。力平衡式電氣轉(zhuǎn)換器力平衡式電氣轉(zhuǎn)換器 I I 吸力吸力Fi Fi 杠桿偏轉(zhuǎn)杠桿偏轉(zhuǎn) 擋板與噴嘴間隙擋板與噴嘴間隙 背壓背壓 放放大器輸入大器輸入 輸出壓力輸出壓力P P 杠桿的反饋力杠桿的反饋力Ff Ff 杠桿平衡杠桿平衡 PIPI負(fù)反饋負(fù)反饋磁鐵磁鐵調(diào)零調(diào)零FiFf背壓背壓智能式電智能式電動(dòng)執(zhí)行器動(dòng)執(zhí)行器智能式電動(dòng)執(zhí)行器智能式電動(dòng)執(zhí)行器與常規(guī)電動(dòng)執(zhí)行器相比有如下特點(diǎn)：與常規(guī)電動(dòng)執(zhí)行器相比有如下特點(diǎn)：1）具有智能化和高精度的控制功能。具有智能化和高精度的控制功能。2）一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想。一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想。3）具有智能化的通信功能。具有智能化的通信

25、功能。4）具有智能化的自診斷與保護(hù)功能。具有智能化的自診斷與保護(hù)功能。5）具有靈活的組態(tài)功能，具有靈活的組態(tài)功能，“一機(jī)多用一機(jī)多用”，提高了經(jīng)濟(jì)效益。，提高了經(jīng)濟(jì)效益。安全火花防爆系統(tǒng)安全火花防爆系統(tǒng)構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)的二要素：構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)的二要素： 在危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用的儀表必須是安全火花防爆儀表（本安儀表）。在危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用的儀表必須是安全火花防爆儀表（本安儀表）。 現(xiàn)場(chǎng)儀表與危險(xiǎn)場(chǎng)所之間的電路連接必須經(jīng)過(guò)安全柵（防爆柵）?，F(xiàn)場(chǎng)儀表與危險(xiǎn)場(chǎng)所之間的電路連接必須經(jīng)過(guò)安全柵（防爆柵）。 安全柵（又稱防爆柵）是防止危險(xiǎn)電能從控制系統(tǒng)信號(hào)線進(jìn)入現(xiàn)安全柵（又稱防爆柵）是防止危險(xiǎn)電能從控制系統(tǒng)信號(hào)

26、線進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)儀表的安全保護(hù)器。場(chǎng)儀表的安全保護(hù)器。 不同的危險(xiǎn)等級(jí)對(duì)電氣設(shè)備的防爆要求不同，煤礦井下用電氣設(shè)不同的危險(xiǎn)等級(jí)對(duì)電氣設(shè)備的防爆要求不同，煤礦井下用電氣設(shè)備屬備屬類設(shè)備；有爆炸性氣體的工廠用電氣設(shè)備屬類設(shè)備；有爆炸性氣體的工廠用電氣設(shè)備屬類設(shè)備；有爆炸類設(shè)備；有爆炸性粉塵的工廠用電氣設(shè)備屬性粉塵的工廠用電氣設(shè)備屬類設(shè)備。類設(shè)備。 簡(jiǎn)單齊納式安全柵簡(jiǎn)單齊納式安全柵基本原理：基本原理：簡(jiǎn)單齊納式安全柵是利用齊納二極管的反向擊穿特性進(jìn)行簡(jiǎn)單齊納式安全柵是利用齊納二極管的反向擊穿特性進(jìn)行限壓、用固定電阻進(jìn)行限流限壓、用固定電阻進(jìn)行限流 。不足不足：（1 1）固定的限流電阻其大小難以選擇固定的限

27、流電阻其大小難以選擇 （2 2）接地不合理接地不合理改進(jìn)型齊納式安全柵改進(jìn)型齊納式安全柵（1 1）由四個(gè)齊納二極管和四個(gè)快速熔斷絲組成雙重限壓電路，取消了由四個(gè)齊納二極管和四個(gè)快速熔斷絲組成雙重限壓電路，取消了直接接地點(diǎn)。當(dāng)輸入出現(xiàn)過(guò)電壓，二極管導(dǎo)通，對(duì)過(guò)電壓進(jìn)行限制。直接接地點(diǎn)。當(dāng)輸入出現(xiàn)過(guò)電壓，二極管導(dǎo)通，對(duì)過(guò)電壓進(jìn)行限制。（2 2）雙重晶體管限流電路代替固定電阻，以達(dá)到近似理想的限流效果。雙重晶體管限流電路代替固定電阻，以達(dá)到近似理想的限流效果。改進(jìn)后的齊納式安全柵改進(jìn)后的齊納式安全柵齊納式安全柵齊納式安全柵優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：過(guò)載能力低，難以解決熔絲的熔斷時(shí)間和可靠性之間的過(guò)載能力低，難以解決熔絲的熔斷時(shí)間和可靠性之間的矛盾，熔絲為一次性元件，燒壞后需更換，對(duì)控制系統(tǒng)的自動(dòng)矛盾，熔絲為一次性元件，燒壞后需更換，對(duì)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度帶來(lái)不利影響?；潭葞?lái)不利影響。隔離式安全柵隔離式安全柵 用用變壓器變壓器作為隔離元件，分別將輸入、輸出和電源進(jìn)行隔作為隔離元件，分別將