第六章調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器

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(duì)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(chǎng)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)換器及電一氣閥門定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(hào)（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(hào)壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置。 控制機(jī)構(gòu)是指

2、控制閥， 它是執(zhí)行器的控制部 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(jiǎn)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)裝置，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)裝置。除薄膜式和活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)外， 還有長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的行程長(zhǎng)、轉(zhuǎn)矩大， 適用于輸 出轉(zhuǎn)角（0。90）和力矩的場(chǎng)合，如用于蝶閥或風(fēng)門的推動(dòng)裝置

3、。3. 控制閥的結(jié)構(gòu)形式主要有哪些各有什么特點(diǎn)主要使用在什么場(chǎng)合答 簡(jiǎn)單列表說明如下：持點(diǎn)1GA單厘輕供謂細(xì)樹厲單.易于保還關(guān)聞、車平小口鋰*立請(qǐng)剛宙控鋼關(guān)平平需命樂:懂制出玄気跡M單.ES力狡小圧輔警it整滸琵掾，介質(zhì)粘皮 女.含哺夕竝洋軸和粒狀BB休1T三牛出人口與工藝可組廊券it 與舍脂口神型式姜型待a主艮僮用箱佇綻徇離雎、蘆阻小、盜通肚力尢性迥喘、咼軽惶桂*高詰Ak 1檢僭皓枸博單* 垂.糖箱畑宜、克很機(jī)小*矗丸輕、AAt.醞壓簽*霑歩鼾掙衣抵庫(kù)悴的污樺、凸輪提曲瓣瘠囲性薪.重軽r岸斜小.安漿肓帳亦嵐蛛度高、含最洋審義腔章式聘町1W幣丸* IBM小、車平扁力小*第勒問賈迪小.柴客小35

4、臬求養(yǎng)慣小旳場(chǎng)喬.對(duì)豪祖 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(duì)流量與閥門的相對(duì)開度（或相對(duì)位 移）之間的關(guān)系，即QQ max式中相對(duì)流量若 一L 是控制閥某一開度時(shí)的流量Q與全開時(shí)的流量 Qax之比。相對(duì)開Qmax度丄是控制閥某一開度時(shí)的閥桿行程I與閥桿全行程L之比。L5.何為控制閥理想流量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量特性。即單位位移變化所引6. 何為直線流量特性試寫出直線流量特性控制閥的相對(duì)流量與相對(duì)開度之間的關(guān)系式。答 直線流量特性

5、是指控制閥的相對(duì)流量與相對(duì)開度成直線關(guān)系, 起的流量變化是常數(shù)，即Qd -Qmax=Kd丄L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(duì)流量與相對(duì)位移之間的關(guān)系式可推得為:丄1 R 1丄Q max RL式中R為可調(diào)范圍，是控制閥所能控制的最大流量Qax與最小流量 Qin的比值。7. 為等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性試寫出等百分比流量特性控制閥的相對(duì)流量與相對(duì)開度之間的關(guān)系式。答等百分比流量特性是指單位相對(duì)開度變化所引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的相對(duì)流 量成正比關(guān)系，即控制閥的放大系數(shù)隨相對(duì)流量的增加而增加，即d2QmaxQ=Kd丄Q maxL等百分比流量特性的控制閥，其相對(duì)流量與相對(duì)位

6、移之間的關(guān)系式可推得為:QQmaxirt式中R為可調(diào)范圍。8. 什么是串聯(lián)管道中的阻力比ss值的減少為什么會(huì)使理想流量特性發(fā)生畸變答 s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=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，故工作流量特性與理想流量特性是一致的。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)生畸變，閥的開度越大，使實(shí)際流量值離開理想值

7、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(duì)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量比原先的大大增加， 使控制閥 的可調(diào)范圍減小，閥的流量特性發(fā)生畸變。嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使控制閥幾乎失去控制作用，因?yàn)楫?dāng)x 值很小時(shí)

8、，大部分流量都從旁路通過，控制閥對(duì)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(hào)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)上安全條件決定的。 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 在給定的行程下，當(dāng)閥的兩端壓差為100kPa,流體密度為1g/cm3時(shí)流經(jīng)控制閥的體 積流量nf/h數(shù)定義為閥的流量系數(shù) C?？刂崎y全開時(shí)的流量系數(shù) Co?？刂崎y的最大流量系數(shù) Cnax。流量系數(shù)是表示控

9、制閥流通能力大小的參數(shù)，因此，控制閥的流量系數(shù)C亦可稱為控制閥的流通能力。12. 試簡(jiǎn)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0I OmA或420mA的直流電流信號(hào)，并將其轉(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(hào)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(hào)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

10、等各種控制閥和其 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(jiǎn)述差動(dòng)變壓器將位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)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)換為輸出電信號(hào)的變化量,所以它可以用作濺量位移的傳感器。由于這種傳感器常常做成差動(dòng)的，故稱為差動(dòng)變壓器。圈6-t差動(dòng)變壓器的原理如圖6-1所示。初級(jí)線圈上加一交流穩(wěn)壓電源U0其次級(jí)線圈分為兩組，反向串聯(lián)（差動(dòng)接法）后輸出電壓 u0 = U! - U2當(dāng)鐵心處于中間位置時(shí)，位移x=0,在次級(jí)線圈上感應(yīng)出的電壓Ui =U2

11、,故輸出電壓U 0 =0。當(dāng)鐵心自中間位置有一向上的位移時(shí)，使鐵路對(duì)兩次級(jí)線圈不對(duì)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，U1 u2,因而有輸出電壓u0 = U1 - U2。反之當(dāng)鐵心下移時(shí)，由于U1 U 2 ,故輸出電壓的相應(yīng)與上述相反，其大小為U 0 = U 2U 1。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(duì)應(yīng)的。利用差動(dòng)變壓器將執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的位移轉(zhuǎn)換為 010mA DC （或420mA DC的反饋信號(hào)（即位置發(fā)送器的輸 出信號(hào)），然后與電動(dòng)執(zhí)行器的輸入信號(hào)

12、相比較，經(jīng)放大后去控制伺服電動(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(hào)之間的比例關(guān)系。14. 試述電一氣轉(zhuǎn)換器及電一氣閥門定位器在控制系統(tǒng)中的作用。在控制系統(tǒng)中，如果所答 電一氣轉(zhuǎn)換器是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的氣信號(hào)的一種裝置。使用的控制器是電動(dòng)控制器，其輸出信號(hào)為010mA DC或 420mA DC但所選擇的執(zhí)行器為氣動(dòng)執(zhí)行器，其輸入信號(hào)一般為20100kPa。這時(shí)就需要采用電一氣轉(zhuǎn)換器，先將控制器的輸出電信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的氣信號(hào)，才能為氣動(dòng)執(zhí)行器所接受。電一氣閥門定位器除了能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣信號(hào)外，還能夠使閥桿位移與送來的信號(hào)大小保持線性關(guān)系，即實(shí)現(xiàn)控制器來的輸入信號(hào)與閥門位置之間關(guān)系的準(zhǔn)

13、確定位，故取名為定位器。定位器可以使用在閥的不平衡力較大或閥桿移動(dòng)摩擦力較大等場(chǎng)合，同時(shí)還可以利用定位器來改變閥的流量特性，改變執(zhí)行器的正、反作用。在分程控制中，利用定位器可以使閥在不同的信號(hào)段范圍內(nèi)作全行程移動(dòng)。例題分析1.已知閥的最大流量 Qnax = 100m 3/h，可調(diào)范圍R=30。試分別計(jì)算在理想情況下閥的相 對(duì)行程為_L=,、時(shí)的流量值Q,并比較不同理想流量特性的摔制閥在小開度與大開度時(shí)的L流量變化情況。(1 )直線流量特性。(2)等百分比流量特性。解(1)根據(jù)直線流量特性的相對(duì)流量與相對(duì)行程之間的關(guān)系：Q max,等數(shù)據(jù)，可計(jì)算出在相對(duì)行程為、0.3l分別在公式中代入數(shù)據(jù)QaX

14、=100m/h, R=30,-L2, 0. 8, 0. 9時(shí)的流量值。3=13m /h =22. 67m3/h33=80.67m /h Q o。9=90.33m /h(2)根據(jù)等百分比流量特性的相對(duì)流量與相對(duì)行程之間的關(guān)系:QQmaxlrt分別代入上述數(shù)據(jù)，可得：33=4.68m /h =6.58m /h33=50.65m/h Q 0。9= 71.17m /h由上述數(shù)據(jù)可以算得，對(duì)于直線流量特性的控制閥，相對(duì)行程由10%變化到20%時(shí)，22 6713流量變化的相對(duì)值為：X 100% =74. 4 %;相對(duì)行程由 80%變化到90%時(shí)，流13量變化的相對(duì)值為 90.3380.67 x 100%=

15、 12%。由此可見，對(duì)于直線流量特性的控制閥，80.67在小開度時(shí)，行程變化了10%，流量就在原有基礎(chǔ)上增加了，控制作用很強(qiáng)，容易使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩；在大開度時(shí)（80 %處），行程同樣變化了 10%,流量只在原有基礎(chǔ)上增加了12%,控制作用很弱，控制不夠及時(shí)、有力，這是直線流量特性控制閥的一個(gè)缺陷。對(duì)于等百分比流量特性的控制閥，相對(duì)行程由10%變?yōu)?0%時(shí)，流量變化的相對(duì)值為6 584 68.一 X 100%= 40 % ;相對(duì)行程由80 %變到90 %時(shí)，流量變化的相對(duì)值為4.6871.17565 x 100 % =40%。故對(duì)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

16、 10%，流量在原來基礎(chǔ)上變化的相對(duì)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(duì)于一臺(tái)可調(diào)范圍 R=30的控制閥，已知其最大流量系數(shù)為Cmax= 100,流體密度為lg/cm 3。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l00kPa降為60kPa,如果不考慮閥的泄漏量的影響，試計(jì)算系統(tǒng)的阻力比，并說明串聯(lián)管道對(duì)可調(diào)范圍的影響在不考慮閥的泄漏量（假設(shè)被控流體為非阻塞的液體）。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,的影響時(shí)，閥

17、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100kPa,閥全開時(shí)兩端壓差為 60kPa,所以阻力比s = -600.6。100100kPa,流體密度為由于該閥的Cnax=100, R=30,在理想狀況下，閥兩端壓差維持為lg/cm 3,則最大流量 Qax= 100ni/h，最小流量 Qin= 2 1003.33m3/hR 30對(duì)于非阻塞流的液體,串聯(lián)管道時(shí)，由于壓差由100kPa降為60kPa ,故這時(shí)通過閥的最大流量將不再是100nf/h，而是 Qax =l00_p1p2 10 . 60 1 77.46m3/h。這時(shí)的可調(diào)范圍RQmax77.4623.26。min3.33由上可見

18、，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)范圍會(huì)有所降低。如 果：值很低，會(huì)使可調(diào)范圍大大降低，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(tái)控制閥的流量系數(shù)3Gnax 200。當(dāng)閥前后壓差為1.2MPa,流體密度為 0. 81g/cm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Gax= 10Q maxPl P2 得QmaxC max10P22001012000.813769.8m /h當(dāng)壓差變?yōu)闀r(shí)，所能通過的最大流量為:Qm

19、axC max10200200314W/h10 0.81上述結(jié)果表明，提高控制閥兩端的壓差時(shí),對(duì)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)確定的情況下，增加閥兩端的壓差,可以減小所選擇控制閥的尺寸（口徑），以節(jié)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， 其控制閥一般安裝在出口管線上， 而不安裝在吸入管線 上，這是因?yàn)殡x心泵的吸入高度（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表示一受壓容器，采用改變氣體排出量以維持容器內(nèi)壓力

20、恒定， 試問控制閥應(yīng) 選擇氣開式還是氣關(guān)式為什么ffi 6-2蓉藩壓力揑制解 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圍， 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高而出事故。5. 圖6-3表示一精餾塔的塔頂溫度控制系統(tǒng)，試選擇控制閥的氣并、氣關(guān)型式。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）恒定。采用這種控制方案，說明該精餾過程的操作中，對(duì)塔頂產(chǎn)品成分 的要求是較高的，如果塔頂產(chǎn)品的純度

21、不能達(dá)到一定要求，則說明沒有達(dá)到精餾過程的預(yù)定目標(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)回流量超過規(guī)定數(shù)值，使塔頂產(chǎn)品的純度（輕組分）比要求的還要高，所以會(huì)造成一定的能量浪費(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(duì)的，有時(shí)還要從工藝

22、狀況的綜合考慮才能最終確定控制閥的氣開、氣關(guān)型式。6. 對(duì)于一臺(tái)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)型式正；&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（a）、（d）都是氣關(guān)閥，因?yàn)殡S著氣壓信號(hào)的增加，這兩種情況下，閥芯與閥座之間的流通面積都是減小的，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(hào)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

23、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，并用圓柱銷固定，根據(jù)需要可以改變其連接方式，這樣就可以改變閥芯的正裝、反裝方式了。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

24、定位器中的凸輪安裝方式，可以改變引人膜頭的氣壓信號(hào)的變化方向與控制器來的氣壓信號(hào)的變化方向之間的關(guān)系。例如控制器來的信號(hào)增加時(shí)，凸輪正裝， 膜頭上的氣壓信號(hào)如果是增加的，若將凸輪反裝，膜頭上的氣壓信號(hào)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)計(jì)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)出現(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

25、啟旁路閥，來滿足對(duì)負(fù)荷的要求，就會(huì)使控制閥特性發(fā)生畸變，可調(diào)范圍大大 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(duì)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)出尖叫聲。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)范圍降低，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，或采用其他控制方案，例如采用分程控制系統(tǒng)，由大、小兩個(gè)控 制閥并聯(lián)，就可以在較大范圍內(nèi)適應(yīng)負(fù)荷變動(dòng)的

26、要求。8. 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(hào)以后，會(huì)如何動(dòng)作r, |進(jìn)丸邸1廈減謹(jǐn)器r_理萱扯迭出（S e-s覽功執(zhí)材器原理示童圃解 圖6-5是角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原理示意圖o io是來自控制器的信號(hào)，i f是來自位置發(fā)送器的反饋信號(hào)。io與if經(jīng)比較后，進(jìn)入伺服放大器，放大后的信號(hào)u驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 動(dòng)，并經(jīng)過減速器它輸出電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角a, 方面推動(dòng)控制閥動(dòng)作，另一方面經(jīng)位置發(fā)送器，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的反饋信號(hào)if。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

27、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)位置發(fā)送器的輸入 a與輸出i f有以下關(guān)系：i f = Ka式中K為比例系數(shù)。當(dāng)i o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,由位置發(fā)送器變換為反饋信號(hào)if , if增加直至Zf=to時(shí)，伺服放大器的輸入信號(hào)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。由于要亠 1 一 一使電機(jī)停轉(zhuǎn)，必有io=i f,又有i f =Ka,故可得a=io,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(hào)io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io成比例的變化，完

28、全是依靠位置發(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 o,伺服放大器就有輸出，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 f比較后的極性有關(guān)。當(dāng)i o大于 if時(shí)，電機(jī)向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，io小于i f時(shí)，電機(jī)就向另一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直至 io = i f時(shí)，電 機(jī)才停止轉(zhuǎn)動(dòng)。9. 圖6-6是電一氣轉(zhuǎn)換器的原理結(jié)構(gòu)圖。(1) 試簡(jiǎn)述其工作原理。(2) 說明波紋管3, 4的負(fù)、正反饋?zhàn)饔谩?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po之間的關(guān)系。(4) 說明調(diào)零

29、彈簧的作用。圖肛&電-咒轉(zhuǎn)換制庚理陽(yáng)】一杠桿*一焉*n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io通入置于恒定磁場(chǎng)里的測(cè)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fi,使杠桿1繞支點(diǎn)O逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，于是減小了置于杠桿另一端的噴嘴擋板機(jī)構(gòu)之間的距離，噴嘴2的背壓升高，經(jīng)放 大器7放大后，一方面輸出氣壓po,同時(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(hào)p。與線圈電流i 0成一定的比例關(guān)系，這樣就將輸入電流io轉(zhuǎn)換為與之成比例的 20100kPa的氣壓信號(hào)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

30、旋轉(zhuǎn)，擋板靠近噴嘴，使po上升。當(dāng)po通入波紋管3后，產(chǎn)生一個(gè)向上的推力f3，使杠桿1繞支點(diǎn)O順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，噴嘴離開擋板，po下降。由于f3與fi對(duì)po的作用是相反的，故起負(fù)反饋?zhàn)饔?，波紋管 3稱為負(fù)反饋 波紋管。當(dāng)po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)O逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)， 噴嘴靠近擋板，po上升。由于人與丸在杠桿上引成的力矩方向是一致的，都使po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)O的距離a比波紋管4離開支點(diǎn)O的距離b大，在通入相同的信 號(hào)po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

31、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。fi是電磁力，在磁場(chǎng)恒定的條件下，其大小與通過線圈的測(cè)量電流io成正比，即fi=Kio。設(shè)兩波紋管3, 4的有效面積相等且為 A,通入兩波紋管內(nèi)的氣壓信號(hào)均為po,則有f2f3 poA。在杠桿1平衡時(shí)，作用其上的力矩總和應(yīng)為零，其條件為：f 1(b 十 c) + f 2b=f 3a代入f1、f2、f3的值，經(jīng)整理后應(yīng)有：PoK1 b c .A b c，oKio式中上式說明，當(dāng)杠桿平衡，其輸出氣壓po與輸入的電流io成正比，這就實(shí)現(xiàn)了將電流信號(hào)io成比例地轉(zhuǎn)換為氣壓信號(hào)po,比例系數(shù)K與K、a,b,c等數(shù)值有關(guān)，調(diào)整支點(diǎn)O的位置可以方便地改變

32、其比例系數(shù)。f4的大小。如(4) 在杠桿的一端有一調(diào)零彈簧，調(diào)整它可以改變作用在杠桿上的預(yù)拉力 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:f i (b+c )+f 2b+f 4 (a+d) =f 3a代入有關(guān)數(shù)值，經(jīng)整理后可得：PoKi b c c；?i 0A a bKi0 Kf4式中K = a d為一比例系數(shù)，在一定的結(jié)構(gòu)條件下為一常數(shù)。A a b由上式可以看出，調(diào)整彈簧的預(yù)拉力人可以改變?cè)趇 0=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)

33、入加熱器的載熱體流量來控制物料出口溫度。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，并畫出其控制方案圖。兩種方案。解圖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量，又可以保持載熱體的總流量不受影響。當(dāng)物料出口偏高時(shí)， 通過三通控制閥，來減少進(jìn)入加熱器的載熱體流量，相應(yīng)就有較多載熱體從旁路經(jīng)過，這樣就可以使物料出口溫度下降，起到恒定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

34、有一部分載熱體進(jìn)入加熱器就足以使物料出口溫度恒定在所希望的溫度，而其余的載熱體從旁路通過，以保證總的載熱體流量不變。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，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量，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