第四章調(diào)節(jié)閥(NXPowerLite)

1、 2022-6-21 第四章第四章 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥 一、概述一、概述 二、閥體部件的特性分析二、閥體部件的特性分析 三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性分析三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性分析 四、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算四、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算一、基本概念一、基本概念流量系數(shù)、串聯(lián)管道實(shí)際可調(diào)比、閥阻比、相對(duì)流量系數(shù)、串聯(lián)管道實(shí)際可調(diào)比、閥阻比、相對(duì)流量的變化率、壓力恢復(fù)系數(shù)、不平衡力、輸出流量的變化率、壓力恢復(fù)系數(shù)、不平衡力、輸出力、允許壓差、氣開式、氣關(guān)式、力、允許壓差、氣開式、氣關(guān)式、二、基本知識(shí)二、基本知識(shí)1、七種閥體部件的結(jié)構(gòu)與用途、七種閥體部件的結(jié)構(gòu)與用途2、線性和對(duì)數(shù)流量特性的表達(dá)式、線性和對(duì)數(shù)流量特性

2、的表達(dá)式3、氣開式、氣關(guān)式的選擇原則、氣開式、氣關(guān)式的選擇原則4、口徑、口徑DN的計(jì)算的計(jì)算5、一般液體、高粘度液體、空化及閃蒸時(shí)液體流、一般液體、高粘度液體、空化及閃蒸時(shí)液體流量系數(shù)量系數(shù)C的計(jì)算的計(jì)算2022-6-22本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容介紹本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容介紹一、概述一、概述（1）執(zhí)行器執(zhí)行機(jī)構(gòu)一種能提供直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，它利用某種驅(qū)動(dòng)能源并在某種控制信號(hào)作用下工作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用液體、氣體、電力或其它能源并通過電機(jī)、氣缸或其它裝置將其轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)作用。調(diào)節(jié)系統(tǒng)四個(gè)基本組成部分之一，形象稱為自動(dòng)化的手腳。四個(gè)基本組成部：調(diào)節(jié)對(duì)象、檢測(cè)儀表、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器2022-6-23一、概述一、概述（1）執(zhí)

3、行器執(zhí)行器的作用根據(jù)調(diào)節(jié)器的命令控制傳送、調(diào)節(jié)溫度、壓力、流量等工藝參數(shù)。執(zhí)行器的影響是調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，質(zhì)量可能導(dǎo)致不能正常工作或影響調(diào)節(jié)品質(zhì)。執(zhí)行器的組成（分為兩部分）執(zhí)行結(jié)構(gòu)：執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)部分，按照調(diào)節(jié)器的信號(hào)產(chǎn)生推力或位移；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)：執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分，常見有調(diào)節(jié)閥等，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)操縱下調(diào)節(jié)工藝介質(zhì)的流量。2022-6-24（2）電動(dòng)執(zhí)行器（electric actuator）定義：利用電作為動(dòng)力源的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。2022-6-25執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于把閥門驅(qū)動(dòng)至全開或全關(guān)的位置。用于控制閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠精確的使閥門處于指定位置。盡管大部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是用于開關(guān)閥門，但是如今的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出

4、了簡(jiǎn)單的開關(guān)功能，它們包含了位位置感應(yīng)裝置，力矩感應(yīng)裝置，電極保護(hù)裝置，置感應(yīng)裝置，力矩感應(yīng)裝置，電極保護(hù)裝置，邏輯控制裝置，數(shù)字通訊模塊及邏輯控制裝置，數(shù)字通訊模塊及PID控制模控制模塊塊等，而這些裝置全部安裝在一個(gè)緊湊的外殼內(nèi)。2022-6-26電動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)原理（電動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)原理（MD系列電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的整體式比例調(diào)節(jié)型為例）MD系列電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是以交流伺服電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置的位置伺服機(jī)構(gòu)；由配接的位置定位器PM-2控制板接受調(diào)節(jié)系統(tǒng)的420mA直流控制信號(hào)與位置變送器的位置反饋信號(hào)進(jìn)行比較，比較后的信號(hào)偏差經(jīng)過放大機(jī)構(gòu)放大后送入電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出件朝著減小這一偏差

5、的方向移動(dòng)（位置變送器不斷將輸出件的實(shí)際位置轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)位置反饋信號(hào)送至位置定位器），直到偏差信號(hào)小于設(shè)定值為止。此時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出件就穩(wěn)定在與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的位置上。2022-6-27MD系列角行程調(diào)節(jié)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由動(dòng)力部件和位置定位器（PM-2控制板）兩大部分組成。動(dòng)力部件主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、力矩行程限制器、開關(guān)控制箱、手輪和機(jī)械限位裝置以及位置發(fā)送器等組成電動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)是特種單相或三相交流異步電動(dòng)機(jī)，具有高啟動(dòng)力矩、低啟動(dòng)電流和較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因而有較好的伺服特性。減速器：角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用行程減速加渦輪渦桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，既有較高的機(jī)械效率，又具有機(jī)械自鎖特性。行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的減速器由多轉(zhuǎn)執(zhí)

6、行機(jī)構(gòu)減速器配接絲桿螺母?jìng)鲃?dòng)裝置組成。力矩行程限制器：它是一個(gè)設(shè)置在減速器內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)單元，由過力矩保護(hù)機(jī)構(gòu)、行程控制機(jī)構(gòu)（電氣限位）、位置傳感器及接線端子等組成。2022-6-28位置定位器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)將控制信號(hào)與位置反饋信號(hào)進(jìn)行比較并放大以控制電動(dòng)機(jī)開停和旋轉(zhuǎn)方向的多功能大功率放大板，它與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力部件相連以控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按系統(tǒng)規(guī)定的狀態(tài)工作。位置定位器主要由比較、邏輯保護(hù)、放大驅(qū)動(dòng)及功率放大等電路組成。連續(xù)控制連續(xù)控制如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)被要求用于控制過程系統(tǒng)的液位、流量或壓力等參數(shù)，這是要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)頻繁動(dòng)作的工作，可以用4-20mA信號(hào)作為控制信號(hào)，然而這個(gè)信號(hào)可能會(huì)和過程一樣頻繁的改變。如果需

7、要非常高頻率動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，只有選擇特殊的能頻繁啟停的調(diào)節(jié)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)。2022-6-29電動(dòng)和氣動(dòng)各有所長(zhǎng)，首先電動(dòng)執(zhí)行器的優(yōu)勢(shì)主要包括：（1）結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧。比起氣動(dòng)執(zhí)行器，電動(dòng)執(zhí)行器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，一個(gè)基本的電子系統(tǒng)包括執(zhí)行器，三位置DPDT開關(guān)、熔斷器和一些電線，易于裝配。（2）電動(dòng)執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)源很靈活，一般車載電源即可滿足需要，而氣動(dòng)執(zhí)行器需要?dú)庠春蛪嚎s驅(qū)動(dòng)裝置。（3）電動(dòng)執(zhí)行器沒有“漏氣”的危險(xiǎn)，可靠性高，而空氣的可壓縮性使得氣動(dòng)執(zhí)行器的穩(wěn)定性稍差。（4）不需要對(duì)各種氣動(dòng)管線進(jìn)行安裝和維護(hù)。（5）可以無需動(dòng)力即保持負(fù)載，而氣動(dòng)執(zhí)行器需要持續(xù)不斷的壓力供給。（6）由于不需要額外的壓力

8、裝置，電動(dòng)執(zhí)行器更加安靜。通常，如果氣動(dòng)執(zhí)行器在大負(fù)載的情況下，要加裝消音器。（7）電動(dòng)執(zhí)行器在控制的精度方面更勝一籌。（8）氣動(dòng)裝置中的通常需要把電信號(hào)轉(zhuǎn)化為氣信號(hào)，然后再轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳遞速度較慢，不宜用于元件級(jí)數(shù)過多的復(fù)雜回路。2022-6-210氣動(dòng)的優(yōu)勢(shì)則在于以下4個(gè)方面：（1）負(fù)載大，可以適應(yīng)高力矩輸出的應(yīng)用（不過，現(xiàn)在的電動(dòng)執(zhí)行器已經(jīng)逐漸達(dá)到目前的氣動(dòng)負(fù)載水平了）。（2）動(dòng)作迅速、反應(yīng)快。（3）工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射和振動(dòng)等惡劣工作環(huán)境中，比液壓、電子、電氣控制更優(yōu)越。（4）行程受阻或閥桿被扎住時(shí)電機(jī)容易受損。2022-6-211（3）液動(dòng)執(zhí)行器

9、液動(dòng)執(zhí)行器是以液壓油為動(dòng)力完成執(zhí)行動(dòng)作的一種執(zhí)行器。液動(dòng)執(zhí)行器通常為一體式結(jié)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為統(tǒng)一整體。液動(dòng)執(zhí)行器的實(shí)際應(yīng)用率在三種執(zhí)行器（電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)）中最低，只有一些大型工作場(chǎng)合，才會(huì)使用到液動(dòng)執(zhí)行器。2022-6-212液動(dòng)執(zhí)行器的優(yōu)點(diǎn)：液動(dòng)執(zhí)行器的優(yōu)點(diǎn)：液動(dòng)執(zhí)行器的輸出推動(dòng)力要高于氣動(dòng)執(zhí)行器和電動(dòng)執(zhí)行器，且液動(dòng)執(zhí)行器的輸出力矩可以根據(jù)要求進(jìn)行精確的調(diào)整，并將其通過液壓儀表反應(yīng)出來。液動(dòng)執(zhí)行器的傳動(dòng)更為平穩(wěn)可靠，有緩沖無撞擊現(xiàn)象，適用于對(duì)傳動(dòng)要求較高的工作環(huán)境。液動(dòng)執(zhí)行器的調(diào)節(jié)精度高、響應(yīng)速度快，能實(shí)現(xiàn)高精確度控制。液動(dòng)執(zhí)行器是使用液壓油驅(qū)動(dòng)，液體本身有不可壓縮的特性，因此液壓

10、執(zhí)行器能輕易獲得較好的抗偏離能力。液動(dòng)執(zhí)行器本身配備有蓄能器，在發(fā)生動(dòng)力故障時(shí)，可以進(jìn)行一次以上的執(zhí)行操作，減少緊急情況對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)造成的破壞和影響，特別適用于長(zhǎng)輸送管路自動(dòng)控制。液動(dòng)執(zhí)行器使用液壓方式驅(qū)動(dòng)，由于在操作過程中不會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)設(shè)備常見的打火現(xiàn)象，因此防爆性能要高于電動(dòng)執(zhí)行器。2022-6-213液動(dòng)執(zhí)行器的缺點(diǎn)：液動(dòng)執(zhí)行器的缺點(diǎn)：液動(dòng)執(zhí)行器的工作需要外部的液壓系統(tǒng)支持，運(yùn)行液壓執(zhí)行器要配備液壓站和輸油管路，這造成液壓執(zhí)行器相對(duì)電動(dòng)執(zhí)行器和氣動(dòng)執(zhí)行器來說，一次性投資更大，安裝工程量也更多，因此只有在較大的工作場(chǎng)合才使用液動(dòng)執(zhí)行器。液動(dòng)執(zhí)行器的用途：液動(dòng)執(zhí)行器的用途：液動(dòng)執(zhí)行器的安裝特性決

11、定了它只適用于一些對(duì)執(zhí)行器控制要求較高的特殊工況。目前，液動(dòng)執(zhí)行器只有在大型的電廠、石化廠等企業(yè)才有應(yīng)用。2022-6-214氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行器的對(duì)比氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行器的對(duì)比氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：現(xiàn)今大多數(shù)工控場(chǎng)合所用執(zhí)行器都是氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因?yàn)橛脷庠醋鰟?dòng)力，相較之下，比電動(dòng)和液動(dòng)要經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于掌握和維護(hù)。由維護(hù)觀點(diǎn)來看，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)比其它類型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)易于操作和校定，在現(xiàn)場(chǎng)也可以很容易實(shí)現(xiàn)正反左右的互換。它最大的優(yōu)點(diǎn)是安全，當(dāng)使用定位器時(shí)，對(duì)于易燃易爆環(huán)境是理想的，而電信號(hào)如果不是防爆的或本質(zhì)安全的則有潛在的因打火而引發(fā)火災(zāi)的危險(xiǎn)。所以，雖然現(xiàn)在電動(dòng)調(diào)節(jié)閥應(yīng)用范圍越來越廣，但是

12、在化工領(lǐng)域，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥還是占據(jù)著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)就是：響應(yīng)較慢，控制精度欠佳，抗偏離能力較差，這是因?yàn)闅怏w的可壓縮性，尤其是使用大的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，空氣填滿氣缸和排空需要時(shí)間。但這應(yīng)該不成問題，因?yàn)樵S多工況中不要求高度的控制精度和極快速的響應(yīng)以及抗偏離能力。2022-6-215電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用于動(dòng)力廠或核動(dòng)力廠，因?yàn)樵诟邏核到y(tǒng)需要一個(gè)平滑、穩(wěn)定和緩慢的過程。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)就是高度的穩(wěn)定和用戶可應(yīng)用的恒定的推力，最大執(zhí)行器產(chǎn)生的推力可高達(dá)225103kgf，能達(dá)到這么大推力的只有液動(dòng)執(zhí)行器，但液動(dòng)執(zhí)行器造價(jià)要比電動(dòng)高很多。電動(dòng)執(zhí)行器的抗偏離能力是很好

13、的，輸出的推力或力矩基本上是恒定的，可以很好的克服介質(zhì)的不平衡力，達(dá)到對(duì)工藝參數(shù)的準(zhǔn)確控制，所以控制精度比氣動(dòng)執(zhí)行器要高。如果配用伺服放大器，可以很容易地實(shí)現(xiàn)正反作用的互換，也可以輕松設(shè)定斷信號(hào)閥位狀態(tài)（保持/全開/全關(guān)），而故障時(shí)，一定停留在原位，這是氣動(dòng)執(zhí)行器所作不到，氣動(dòng)執(zhí)行器必須借助于一套組合保護(hù)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)保位。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)主要有：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，更容易發(fā)生故障，且由于它的復(fù)雜性，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員的技術(shù)要求就相對(duì)要高一些；電機(jī)運(yùn)行要產(chǎn)生熱，如果調(diào)節(jié)太頻繁，容易造成電機(jī)過熱，產(chǎn)生熱保護(hù)，同時(shí)也會(huì)加大對(duì)減速齒輪的磨損；另外就是運(yùn)行較慢，從調(diào)節(jié)器輸出一個(gè)信號(hào)，到調(diào)節(jié)閥響應(yīng)而運(yùn)動(dòng)到那個(gè)相應(yīng)的位

14、置，需要較長(zhǎng)的時(shí)間，這是它不如氣動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行器的地方。2022-6-216液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：當(dāng)需要異常的抗偏離能力和高的推力以及快的形成速度時(shí)，我們往往選用液動(dòng)或電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因?yàn)橐后w的不可壓縮性，采用液動(dòng)執(zhí)行器的優(yōu)點(diǎn)就是較優(yōu)的抗偏離能力，這對(duì)于調(diào)節(jié)工況是很重要的，因?yàn)楫?dāng)調(diào)節(jié)元件接近閥座時(shí)節(jié)流工況是不穩(wěn)定的，越是壓差大，這種情況越厲害。另外，液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行起來非常平穩(wěn)，響應(yīng)快，所以能實(shí)現(xiàn)高精度的控制。電液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是將電機(jī)、油泵、電液伺服閥集成于一體，只要接入電源和控制信號(hào)即可工作，而液動(dòng)執(zhí)行器和氣缸相近，只是比氣缸能耐更高的壓力，它的工作需要外部的液壓系統(tǒng)，工廠中需要配備液壓站和輸油管路，相比

15、之下，還是電動(dòng)執(zhí)行器更方便一些。液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)就是造價(jià)昂貴，體檢龐大笨重，特別復(fù)雜和需要專門工程，所以大多數(shù)都用在一些諸如電廠、石化等比較特殊的場(chǎng)合2022-6-217氣動(dòng)執(zhí)行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是統(tǒng)一的整體；其執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式、活塞式、撥叉式和齒輪齒條式。活塞式行程長(zhǎng)，適用于要求有較大推力的場(chǎng)合；薄膜式行程較小，只能直接帶動(dòng)閥桿。撥叉式氣動(dòng)執(zhí)行器具有扭矩大、空間小、扭矩曲線更符合閥門的扭矩曲線等特點(diǎn)，但是不很美觀；常用在大扭矩的閥門上。齒輪齒條式氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作平穩(wěn)可靠，并且安全防爆等優(yōu)點(diǎn)，在發(fā)電廠、化工，煉油等對(duì)安全要求較高的生產(chǎn)過程中有廣泛的應(yīng)用。2022-6-21

16、8（一）氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的構(gòu)成與用途（一）氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的構(gòu)成與用途1、構(gòu)成、構(gòu)成氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥氣動(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) + 閥體部件閥體部件2022-6-219 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥體部件閥體部件把氣壓信號(hào)轉(zhuǎn)把氣壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成位移或轉(zhuǎn)換成位移或轉(zhuǎn) 角角把位移或轉(zhuǎn)角把位移或轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成介質(zhì)轉(zhuǎn)換成介質(zhì)流量的變化流量的變化2、用途、用途接受氣壓信號(hào)，控制介質(zhì)流量的變化。接受氣壓信號(hào)，控制介質(zhì)流量的變化。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥除了執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體部件之外還氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥除了執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體部件之外還可以配備可以配備(氣動(dòng)閥門定位器氣動(dòng)閥門定位器/電氣閥門定位器、電氣閥門定位器、手輪機(jī)構(gòu)手輪機(jī)構(gòu)、連鎖裝置連鎖裝置） 20

17、22-6-220氣動(dòng)閥門定位器氣動(dòng)閥門定位器/電氣閥門定位器電氣閥門定位器手輪機(jī)構(gòu)手輪機(jī)構(gòu)2022-6-221上膜蓋下膜蓋波紋薄膜支架壓縮彈簧彈簧座調(diào)節(jié)件行程標(biāo)尺螺母（二）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的種類及作用（二）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的種類及作用1、膜片式、膜片式（1）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)（2 2）正反作用）正反作用氣壓信號(hào)增加，閥桿向氣壓信號(hào)增加，閥桿向下移動(dòng)下移動(dòng)正作用正作用氣壓信號(hào)增加，閥桿向氣壓信號(hào)增加，閥桿向上移動(dòng)上移動(dòng)反作用反作用2022-6-222氣壓信號(hào)氣壓信號(hào)下半部分為調(diào)節(jié)閥下半部分為調(diào)節(jié)閥上半部分是產(chǎn)生推力上半部分是產(chǎn)生推力的薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)P 膜片膜片 推桿推桿關(guān)閉閥芯關(guān)閉閥芯（氣閉式）（氣閉式

18、） （3）輸出特性）輸出特性 比例特性：比例特性： 輸入氣壓信號(hào)增加，輸出位移增加。輸入氣壓信號(hào)增加，輸出位移增加。（4）適用場(chǎng)合）適用場(chǎng)合 低壓差、中壓差、推力較小、行程（推低壓差、中壓差、推力較小、行程（推桿的位移）較小的場(chǎng)合。桿的位移）較小的場(chǎng)合。2022-6-2242、活塞式、活塞式（1）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)2022-6-225氣缸活塞（2）輸出特性）輸出特性 比例特性：比例特性： 輸入氣壓信號(hào)之差增加，輸出位移增加輸入氣壓信號(hào)之差增加，輸出位移增加 雙位特性：雙位特性： 輸入氣壓信號(hào)增加，輸出位移或增加到輸入氣壓信號(hào)增加，輸出位移或增加到最大值或減小到最小值最大值或減小到最小值（3）適用場(chǎng)合）

19、適用場(chǎng)合 高差壓、推力較大、行程較大的場(chǎng)合。高差壓、推力較大、行程較大的場(chǎng)合。2022-6-226（三）閥體部件的種類及作用（三）閥體部件的種類及作用1、直通雙座閥、直通雙座閥2022-6-227外形圖剖面圖2022-6-228結(jié)構(gòu)特點(diǎn)適用場(chǎng)合流量系數(shù)大流量系數(shù)大可調(diào)范圍大可調(diào)范圍大關(guān)閉時(shí)，泄漏量關(guān)閉時(shí)，泄漏量大大閥座可以上下倒閥座可以上下倒置，閥芯可以正置，閥芯可以正反安裝反安裝不平衡力小，需不平衡力小，需要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力小出力小閥兩端壓差閥兩端壓差大大允許泄漏量允許泄漏量大的場(chǎng)合大的場(chǎng)合介質(zhì)為非高介質(zhì)為非高粘度、不含粘度、不含懸浮物、不懸浮物、不含顆粒狀物含顆粒狀物體體2、

20、直通單座閥、直通單座閥2022-6-229結(jié)構(gòu)特點(diǎn)適用場(chǎng)合流量系數(shù)小流量系數(shù)小可調(diào)范圍大可調(diào)范圍大關(guān)閉時(shí)，泄漏關(guān)閉時(shí)，泄漏量小量小閥座可以上下閥座可以上下倒置，閥芯可倒置，閥芯可以正反安裝以正反安裝不平衡力大，不平衡力大，需要的執(zhí)行機(jī)需要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力大構(gòu)輸出力大閥兩端壓差閥兩端壓差小小允許泄漏量允許泄漏量小的場(chǎng)合小的場(chǎng)合介質(zhì)為非高介質(zhì)為非高粘度、不含粘度、不含懸浮物、不懸浮物、不含顆粒狀物含顆粒狀物體體2022-6-2303、角型閥、角型閥2022-6-231結(jié)構(gòu)特點(diǎn)適用場(chǎng)合流量系數(shù)小流量系數(shù)小可調(diào)范圍大可調(diào)范圍大關(guān)閉時(shí)，泄漏關(guān)閉時(shí)，泄漏量小量小閥芯只可正向閥芯只可正向安裝安裝不平衡力大，

21、不平衡力大，需要的執(zhí)行機(jī)需要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力大構(gòu)輸出力大沉淀性介質(zhì)不沉淀性介質(zhì)不易積存易積存配管可以減少900彎頭介質(zhì)為高粘介質(zhì)為高粘度、含懸浮度、含懸浮物或含顆粒物或含顆粒狀物體狀物體角形連接的角形連接的場(chǎng)合場(chǎng)合底進(jìn)側(cè)出底進(jìn)側(cè)出/側(cè)側(cè)進(jìn)底出進(jìn)底出2022-6-2324、蝶閥、蝶閥2022-6-233結(jié)構(gòu)特點(diǎn)適用場(chǎng)合流量系數(shù)大流量系數(shù)大可調(diào)范圍大可調(diào)范圍大關(guān)閉時(shí)，泄漏關(guān)閉時(shí)，泄漏量大量大彈性閥座決定彈性閥座決定閥座和閥芯的閥座和閥芯的密閉性密閉性需要的執(zhí)行機(jī)需要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力大構(gòu)輸出力大沉淀性介質(zhì)不沉淀性介質(zhì)不易積存易積存價(jià)格便宜，安價(jià)格便宜，安裝空間小裝空間小閥兩端壓差閥兩端壓差小小介質(zhì)可

22、含懸介質(zhì)可含懸浮物浮物大口徑、大大口徑、大流量場(chǎng)合流量場(chǎng)合2022-6-2345、偏心旋轉(zhuǎn)閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥2022-6-235結(jié)構(gòu)特點(diǎn)適用場(chǎng)合流量系數(shù)大流量系數(shù)大關(guān)閉時(shí)，泄漏關(guān)閉時(shí)，泄漏量小量小柔臂決定閥座柔臂決定閥座和閥芯的密閉和閥芯的密閉性性不平衡力小，不平衡力小，需要的執(zhí)行機(jī)需要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力小構(gòu)輸出力小耐高溫耐高溫介質(zhì)為高粘介質(zhì)為高粘度物體度物體2022-6-2366、套筒閥、套筒閥2022-6-237結(jié)構(gòu)特點(diǎn)適用場(chǎng)合流量系數(shù)可調(diào)流量系數(shù)可調(diào)可調(diào)范圍大可調(diào)范圍大閥座不采用螺閥座不采用螺紋連接紋連接不平衡力小，不平衡力小，需要的執(zhí)行機(jī)需要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力小構(gòu)輸出力小噪聲小噪聲小閥兩端壓差

23、閥兩端壓差大大介質(zhì)為非高介質(zhì)為非高溫、非高粘溫、非高粘度、不含顆度、不含顆粒狀物體粒狀物體2022-6-2387、隔膜閥、隔膜閥2022-6-239結(jié)構(gòu)特點(diǎn)適用場(chǎng)合流量系數(shù)大流量系數(shù)大可調(diào)范圍小可調(diào)范圍小關(guān)閉時(shí)，泄漏量關(guān)閉時(shí)，泄漏量無無不平衡力小，需不平衡力小，需要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力小出力小沉淀性介質(zhì)不易沉淀性介質(zhì)不易積存積存不耐高溫不耐高溫抗腐蝕閥兩端壓差閥兩端壓差小小介質(zhì)為高粘介質(zhì)為高粘度、含懸浮度、含懸浮物、含顆粒物、含顆粒狀物體、含狀物體、含纖維物、有纖維物、有毒、強(qiáng)腐蝕毒、強(qiáng)腐蝕性等性等2022-6-240二、閥體部件的特性分析二、閥體部件的特性分析(一一)閥體部件的流量

24、方程閥體部件的流量方程qv 2022-6-241d1Ad2qvP1P21241422()1vppAqdd2022-6-242令:41421dd 閥體部件流量方程閥體部件流量方程2vPAq連接管段的截面積閥體部件前后壓差流體的介質(zhì)密度阻力系數(shù)結(jié)論：結(jié)論： A、P、2均為常數(shù)時(shí)，均為常數(shù)時(shí)，d2或或 或或 qv或或2022-6-243(二二)閥體部件的流量系數(shù)閥體部件的流量系數(shù)C2022-6-244單位單位cm2單位單位0.1pa(10-5N/cm2)單位單位g/cm3(10-5N.s2/cm4)單位單位cm3/s2vPAq流量方程流量方程N(yùn).s2/m4=kg/m3倘若倘若A和和的單位不變，的單位

25、不變，P的單位改為的單位改為102kpa(10N/cm2 , 1Kpa=1000N/m2)qv的單位改為的單位改為m3/h則原來的則原來的改為改為 632 105.093600100vPPAAq2vPAqvPqC2022-6-2455.09AC流量系數(shù)流量系數(shù)流量系數(shù)的定義流量系數(shù)的定義:其物理意義表明其物理意義表明:在規(guī)定條件下，閥體部件所能通過的介質(zhì)最在規(guī)定條件下，閥體部件所能通過的介質(zhì)最大流量。大流量。2022-6-246閥全開閥全開P1.0102kpa1g/cm3每小時(shí)流經(jīng)閥體部件的流量數(shù)每小時(shí)流經(jīng)閥體部件的流量數(shù)（三）閥體部件的可調(diào)比（三）閥體部件的可調(diào)比R可調(diào)比的定義：可調(diào)比的定義

26、： qvmin泄漏量泄漏量maxminvvqRq2022-6-247閥體部件所能控制的最大流量和最小流量之比閥體部件所能控制的最大流量和最小流量之比閥體部件可控流量閥體部件可控流量的下限值的下限值qvmin(24%) qvmax閥體部件全關(guān)時(shí)閥體部件全關(guān)時(shí)滲出的流量滲出的流量泄漏量泄漏量（0.010.1%） qvmax1、理想可調(diào)比、理想可調(diào)比定義：定義：物理意義：物理意義：反映了閥體部件可控能力的大小。反映了閥體部件可控能力的大小。maxminCRCmaxmaxminminvvPCqRqPC2022-6-248P常量時(shí)，閥體部件的可調(diào)比常量時(shí)，閥體部件的可調(diào)比例例1：某氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，當(dāng)它的清水

27、流量：某氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，當(dāng)它的清水流量=qv max時(shí)，時(shí)，流量系數(shù)流量系數(shù)C max=60，當(dāng)它的清水流量，當(dāng)它的清水流量=qv min=2cm3/s時(shí)，流量系數(shù)時(shí)，流量系數(shù)C min=3，試求，試求R、 qv max=？ 解：解： qv max=R qv min=202=40cm3/s maxmin20CRC2022-6-249例例2：有兩個(gè)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，可調(diào)比：有兩個(gè)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，可調(diào)比R1=R2=30，第一個(gè)閥的，第一個(gè)閥的qvmax1=100m3/h，第二個(gè)閥的第二個(gè)閥的qvmax2=4m3/h，若采用分程調(diào)，若采用分程調(diào)節(jié)，其可調(diào)比為多少？節(jié)，其可調(diào)比為多少？解：解：第一個(gè)閥的第一個(gè)閥的q

28、vmin1=100/30=3.3m3/h第二個(gè)閥的第二個(gè)閥的qvmin2=4/30=0.134m3/hR=qvmax1/qvmin2=100/0.134=7402022-6-2502、實(shí)際可調(diào)比、實(shí)際可調(diào)比定義：定義：2022-6-251實(shí)際可調(diào)比實(shí)際可調(diào)比串聯(lián)管道串聯(lián)管道實(shí)際可調(diào)比實(shí)際可調(diào)比并聯(lián)管道并聯(lián)管道實(shí)際可調(diào)比實(shí)際可調(diào)比P常量時(shí)，常量時(shí)，閥體部件的可調(diào)比閥體部件的可調(diào)比(1)串聯(lián)管道的串聯(lián)管道的R實(shí)際實(shí)際2022-6-252P管道P系統(tǒng)PminPRRP實(shí)際系統(tǒng)minmaxminmaxminmaxmaxminvvPCPqRRqPPC實(shí)際2022-6-253minPSP系統(tǒng)2022-6-2

29、54RR S實(shí)際(2) 和管道并聯(lián)時(shí)的可調(diào)比p273qv,max總管路最大流量. qv1,min閥體部件最小流量。令 ，則2022-6-255Pqv1qv2,max1,min2vvvqRqq實(shí)際1,max1,max,max1,min,vvvvqqXRqq,max21(1)1vvqRRRRXXq實(shí)際結(jié)論串聯(lián)和并聯(lián)管道都使實(shí)際可調(diào)比下降；閥阻比必能太?。徊⒙?lián)旁路閥盡可能保持關(guān)閉。2022-6-256(四四)閥體部件的流量特性閥體部件的流量特性1、定義、定義 qv/qvmax=f(l/L) 2022-6-257相對(duì)流量相對(duì)開度介質(zhì)流過閥體部件的相對(duì)流量和閥體部件的介質(zhì)流過閥體部件的相對(duì)流量和閥體部件

30、的相對(duì)開度之間的函數(shù)關(guān)系，稱為流量特性相對(duì)開度之間的函數(shù)關(guān)系，稱為流量特性2022-6-2582、固有流量特性、固有流量特性 P274固有流量特性固有流量特性P常量常量對(duì)數(shù)對(duì)數(shù)拋物線拋物線快開快開線性線性固有流量特性包括固有流量特性包括2022-6-259拋物線拋物線直線直線快開對(duì)數(shù)對(duì)數(shù)l/Lqv/qvmax(1)直線流量特性直線流量特性 P274積分后代入邊界條件，整理可的積分后代入邊界條件，整理可的max()( )vvqdqKldLmax1 (1) /vvqRl LqR2022-6-260閥體部件單位相對(duì)開度的變化所引起的相對(duì)流量的變化是常數(shù)閥體部件單位相對(duì)開度的變化所引起的相對(duì)流量的變化

31、是常數(shù)閥體部件的放大系數(shù)2022-6-261l/Lqv/qvmax10%50%80% 相對(duì)流量的變化率的定義相對(duì)流量的變化率的定義: 曲線上某一點(diǎn)的相對(duì)流量的變化量和該曲線上某一點(diǎn)的相對(duì)流量的變化量和該點(diǎn)的相對(duì)流量之比點(diǎn)的相對(duì)流量之比 q%=(qv/qvmax)(qv/qvmax)100% q%= qv/qv 100%2022-6-262在曲線上選擇在曲線上選擇3個(gè)點(diǎn)個(gè)點(diǎn)在在l/L%=10%處，處， I/L%變化變化10%，計(jì)算的計(jì)算的q%= 100%在在I/L%=50%處，處， I/L%變化變化10%，計(jì)算的計(jì)算的q%= 20%在在I/L%=80%處，處， I/L%變化變化10%，計(jì)算的計(jì)算

32、的q%= 12.5%2022-6-263 結(jié)論：結(jié)論： 用用相對(duì)流量的變化率相對(duì)流量的變化率表征閥體部件的表征閥體部件的靈靈敏度敏度，小開度時(shí)，靈敏度高，容易震蕩；小開度時(shí)，靈敏度高，容易震蕩；大開度時(shí)，靈敏度低，調(diào)節(jié)遲緩。大開度時(shí)，靈敏度低，調(diào)節(jié)遲緩。 用用放大系數(shù)放大系數(shù)表征閥體部件的表征閥體部件的斜率斜率， 斜率常量斜率常量。2022-6-264(2)對(duì)數(shù)流量特性對(duì)數(shù)流量特性 P275積分后代入邊界條件，整理可得：積分后代入邊界條件，整理可得：maxmax()()( )vvvvqdqqKlqdL( /1)maxl LvvqRq2022-6-265閥體部件的放大系數(shù)閥體部件單位相對(duì)開度的變

33、化所引起的相對(duì)流量的變化閥體部件單位相對(duì)開度的變化所引起的相對(duì)流量的變化與此點(diǎn)的相對(duì)流量成正比的關(guān)系與此點(diǎn)的相對(duì)流量成正比的關(guān)系2022-6-266l/Lqv/qvmax10%50%80%在曲線上選擇在曲線上選擇3個(gè)點(diǎn)個(gè)點(diǎn)： （R=30）在在I/L%=10%處，處， I/L% 變化變化10%，計(jì)算的，計(jì)算的q%=（6.58-4.67）/4.67 100%40%在在I/L%=50%處，處， I/L% 變化變化10%，計(jì)算的，計(jì)算的q%=（25.6-18.3）/18.3100%40%在在I/L%=80%處，處， I/L% 變化變化10%，計(jì)算的，計(jì)算的q%=(71.2-50.8)/50.8100%

34、40%2022-6-267 結(jié)論：結(jié)論： 用用相對(duì)流量的變化率相對(duì)流量的變化率表征閥體部件的靈敏表征閥體部件的靈敏度，度，小開度時(shí)和大開度時(shí)，靈敏度相同。小開度時(shí)和大開度時(shí)，靈敏度相同。 用用放大系數(shù)放大系數(shù)表征閥體部件的斜率，表征閥體部件的斜率，斜率斜率常常量。量。2022-6-268(3)拋物線流量特性拋物線流量特性積分后代入邊界條件，整理可得積分后代入邊界條件，整理可得 maxmax()( )vvvvqdqqKlqdL2max1 (1) /vvqRl LqR2022-6-269閥體部件的放大系數(shù)閥體部件單位相對(duì)開度的變化所引起的相對(duì)流量的變化閥體部件單位相對(duì)開度的變化所引起的相對(duì)流量的變

35、化與此點(diǎn)的相對(duì)流量的平方根成正比的關(guān)系與此點(diǎn)的相對(duì)流量的平方根成正比的關(guān)系2022-6-270l/Lqv/qvmax(4)快開流量特性積分后代入邊界條件，整理可得：積分后代入邊界條件，整理可得： maxmax()( )vvvvqdqKlqdLq2max1 (1) /vvRl LqqR2022-6-271閥體部件的放大系數(shù)閥體部件單位相對(duì)開度的變化所引起的相對(duì)流量的變化閥體部件單位相對(duì)開度的變化所引起的相對(duì)流量的變化與此點(diǎn)的相對(duì)流量的倒數(shù)成正比的關(guān)系與此點(diǎn)的相對(duì)流量的倒數(shù)成正比的關(guān)系2022-6-272l/Lqv/qvmax3、安裝流量特性、安裝流量特性安裝流量特性安裝流量特性P常量常量安裝流量

36、特性含有安裝流量特性含有 2022-6-273串聯(lián)管道安裝流量特性串聯(lián)管道安裝流量特性并聯(lián)管道安裝流量特性并聯(lián)管道安裝流量特性(1)串聯(lián)管道安裝流量特性（串聯(lián)管道安裝流量特性（注意，符號(hào)表示與注意，符號(hào)表示與課本略有不同課本略有不同）2022-6-274 理想狀態(tài)下理想狀態(tài)下P常量常量 qv/qvmax=f(I/L) C/Cmax=f(I/L) C=Cmaxf(I/L) - (P271,6-3)把式代入上式，則把式代入上式，則閥體P/)/(maxLlfCqv2022-6-275maxmaxmaxP/P/vvqCCqCCP/vqC閥體 qv閥體閥體= qv管道管道 將將P管道管道= P系統(tǒng)系統(tǒng)

37、P代入上式代入上式對(duì)上式的方程兩邊取平方，再化簡(jiǎn)成對(duì)上式的方程兩邊取平方，再化簡(jiǎn)成）系統(tǒng)管道/P-P(P/)/(maxCLlfC管道管道管道/PCqv2022-6-276管道管道/PP/)/(maxCLlfC管道管道/PP/)/(maxCLlfC當(dāng)調(diào)節(jié)閥當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開全開時(shí)，則時(shí)，則f2(I/L)=1 P272 (S :閥體部件閥體部件全開時(shí)閥前后的壓差和系統(tǒng)總壓差全開時(shí)閥前后的壓差和系統(tǒng)總壓差之比，稱為閥阻比之比，稱為閥阻比)2022-6-2772222maxP( /)CPCfl LC系統(tǒng)管道管道2min22maxPCPCC系統(tǒng)管道管道2min22maxCPSPCC管道系統(tǒng)管道當(dāng)調(diào)節(jié)閥不全開時(shí)

38、，當(dāng)調(diào)節(jié)閥不全開時(shí)，f2(I/L)1上式的方程右邊分子分母同除以上式的方程右邊分子分母同除以C2管道管道將上式中的將上式中的C2max / C2管道管道變形變形 -1)/(222max管道系統(tǒng)CLlfCPP1122max222max管道管道管道CCCCC22max2管道管道CCCS1)/(112LlfSPP）（系統(tǒng) 將式和將式和式代入式代入上式上式設(shè)設(shè)qv100為考慮到存在管道阻力時(shí)閥全開的最大流量為考慮到存在管道阻力時(shí)閥全開的最大流量 Pmin=SP系統(tǒng)系統(tǒng) PCqv minmax100PCqv2022-6-279系統(tǒng)PSCqvmax100系統(tǒng)1)/()11()/(2maxLlfSPLlfC

39、qv系統(tǒng)系統(tǒng)PSCLlfSPLlfCqqvvmax2max1001)/() 11()/(SLlfSLlfqqvv)/()1 ()/(221002022-6-280直線2022-6-28100.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.10.20.30.40.50.60.70.80.91l/Lqv/qv100 s=1s=0.5s=0.1s=0.05對(duì)數(shù)2022-6-28200.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.10.20.30.40.50.60.70.80.91l/Lqv/qv100 s=1s=0.5s=0.1s=0.05結(jié)論當(dāng)S=1時(shí)，管道阻力損失為零，

40、安裝特性=固有特性；隨著S的減小，管道阻力增大，安裝流量特性向上拱；當(dāng)S很小時(shí)，直線流量特性趨近于快開特性，對(duì)數(shù)趨近于直線特性；特別地，當(dāng)S=0.5時(shí)，對(duì)數(shù)特性接近于拋物線特性。實(shí)際中S0.30.5。2022-6-283（2） 和管道并聯(lián)時(shí)的安裝特性 參見課本P2792022-6-284,max( /)(1)vvqXf l LXq2022-6-285 流速流速P2壓力壓力P1PVP1P2氣泡爆裂氣泡爆裂，還原成，還原成液體液體部分液體氣化，形成氣液共存( (五五) )閃蒸、空化及其對(duì)策閃蒸、空化及其對(duì)策1 1、閃蒸和空化、閃蒸和空化當(dāng)有流體通過閥體部件時(shí)，流體面積的縮小，導(dǎo)致縮流當(dāng)有流體通過閥

41、體部件時(shí)，流體面積的縮小，導(dǎo)致縮流處的流速增加，根據(jù)能量守恒定律，速度上升，靜壓力處的流速增加，根據(jù)能量守恒定律，速度上升，靜壓力P P1 1必然降低，必然降低，這個(gè)壓力比液體所這個(gè)壓力比液體所在環(huán)境下的飽和蒸在環(huán)境下的飽和蒸汽壓汽壓PV還低時(shí)，有還低時(shí)，有一部分液體氣化，一部分液體氣化，在液體中產(chǎn)生氣泡，在液體中產(chǎn)生氣泡，形成氣液兩相摻雜形成氣液兩相摻雜的混合流。這個(gè)過的混合流。這個(gè)過程稱為閃蒸。程稱為閃蒸。閃蒸后，這個(gè)壓力閃蒸后，這個(gè)壓力逐漸恢復(fù)，當(dāng)它恢逐漸恢復(fù)，當(dāng)它恢復(fù)到比液體飽和蒸復(fù)到比液體飽和蒸汽壓汽壓PV更高的更高的P2時(shí)，時(shí)，氣化停止，氣泡爆氣化停止，氣泡爆裂，還原成液體，裂，還

42、原成液體，這個(gè)過程稱為空化。這個(gè)過程稱為空化。2022-6-286閃蒸空化2、損害、損害2022-6-287名稱特征影響閃蒸損傷閃蒸損傷一道道光滑的流一道道光滑的流線狀表面斑痕線狀表面斑痕液體計(jì)算公式的液體計(jì)算公式的正確性正確性空化損傷空化損傷粗糙的海綿狀空粗糙的海綿狀空洞洞閥體部件被腐蝕閥體部件被腐蝕3、對(duì)策、對(duì)策從材料、結(jié)構(gòu)、避免三方面考慮從材料、結(jié)構(gòu)、避免三方面考慮(1)材料選擇材料選擇2022-6-288原則選擇抗腐蝕能力強(qiáng)的材料選擇抗腐蝕能力強(qiáng)的材料材料司太立合金司太立合金硬化工具鋼硬化工具鋼碳化鎢鋼碳化鎢鋼(2)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2022-6-289(3)空化的避免空化的避免20

43、22-6-290原則閥體部件的壓差閥體部件的壓差P最大允許壓差最大允許壓差PT方法幾個(gè)閥體部件串聯(lián)，分散壓差。幾個(gè)閥體部件串聯(lián)，分散壓差。閥體部件前后安裝閥體部件前后安裝限流孔板限流孔板( ),吸收壓差。吸收壓差。限流孔板正面及側(cè)面圖(六六)壓力恢復(fù)能力及壓力恢復(fù)系數(shù)壓力恢復(fù)能力及壓力恢復(fù)系數(shù)FL1、壓力恢復(fù)能力、壓力恢復(fù)能力 當(dāng)流體經(jīng)過閥體部件時(shí)，由于受到節(jié)流的當(dāng)流體經(jīng)過閥體部件時(shí)，由于受到節(jié)流的影響，在縮流處，流速上升，靜壓力下降。影響，在縮流處，流速上升，靜壓力下降。 穿過縮流處后，流速下降，靜壓力上升；穿過縮流處后，流速下降，靜壓力上升；靜壓力在上升過程中，肯定不會(huì)恢復(fù)到原有的靜壓力在

44、上升過程中，肯定不會(huì)恢復(fù)到原有的數(shù)值數(shù)值P1，因此就產(chǎn)生了，因此就產(chǎn)生了P2，則有，則有P=P1P2。 2022-6-291 為了描述這種情況，引入為了描述這種情況，引入壓力恢復(fù)能力壓力恢復(fù)能力這這個(gè)概念來說明在縮流處后個(gè)概念來說明在縮流處后 2022-6-292靜壓力的恢復(fù)過程和恢復(fù)能力靜壓力的恢復(fù)過程和恢復(fù)能力2、壓力恢復(fù)系數(shù)、壓力恢復(fù)系數(shù)FL (P283)定義：定義：結(jié)論：結(jié)論：VCPPPPFL1212022-6-293閥前后壓差閥前壓力縮流處最低點(diǎn)壓力3、阻塞流、阻塞流定義：定義：流體在產(chǎn)生閃蒸和空化時(shí)的流量流體在產(chǎn)生閃蒸和空化時(shí)的流量2022-6-294 三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性分析三、執(zhí)

45、行機(jī)構(gòu)的特性分析 (一一)不平衡力不平衡力Ft 當(dāng)流體通過閥體部件時(shí)，由于閥芯受到流當(dāng)流體通過閥體部件時(shí)，由于閥芯受到流體靜壓和動(dòng)壓的作用，使閥芯受到：體靜壓和動(dòng)壓的作用，使閥芯受到：2022-6-295上下移動(dòng)的軸向力上下移動(dòng)的軸向力旋轉(zhuǎn)作用的切向力旋轉(zhuǎn)作用的切向力 一般情況下，這些作用力的合力一般情況下，這些作用力的合力0，因此，因此閥芯的上下左右受力不同，使閥芯處于不平衡閥芯的上下左右受力不同，使閥芯處于不平衡狀態(tài)。狀態(tài)。Ft定義：閥芯受到的軸向定義：閥芯受到的軸向合力合力稱為不平衡力。稱為不平衡力。2022-6-296軸向力軸向力不平衡力不平衡力閥芯是直線位移閥芯是直線位移閥芯是角位移

46、閥芯是角位移切向力切向力不平衡力矩不平衡力矩在閥體部件和工藝介質(zhì)確定的情況下在閥體部件和工藝介質(zhì)確定的情況下Ft的大?。旱拇笮。?閥前的壓力閥前的壓力P1 閥前后的壓差閥前后的壓差P 閥芯的相對(duì)流向閥芯的相對(duì)流向 2022-6-297流開狀態(tài)流開狀態(tài) 流體流動(dòng)，流體流動(dòng)，閥芯打開閥芯打開流閉狀態(tài)流閉狀態(tài) 流體流動(dòng)，流體流動(dòng)，閥芯關(guān)閉閥芯關(guān)閉無論流開狀態(tài)還是流閉狀態(tài)，無論流開狀態(tài)還是流閉狀態(tài)，F(xiàn)t在閥芯關(guān)閉狀態(tài)時(shí)在閥芯關(guān)閉狀態(tài)時(shí)最大，隨著閥芯的開啟，最大，隨著閥芯的開啟，F(xiàn)t越來越小，越來越小，F(xiàn)t的計(jì)算的計(jì)算: 考慮閥體部件的種類考慮閥體部件的種類 閥芯要處于全關(guān)的位置閥芯要處于全關(guān)的位置20

47、22-6-298例如：直通單座閥體部件例如：直通單座閥體部件流開狀態(tài)流開狀態(tài)Ft= (dg2pds2p2) 4流閉狀態(tài)流閉狀態(tài)Ft= (dg2pds2p1) 4 ds ds 流開流開 流閉流閉 p2 p1 dg dg P1 p22022-6-299（二）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力（二）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力F 定義：定義： 閥體部件處于關(guān)閉位置時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有閥體部件處于關(guān)閉位置時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有克服克服“”Ft，以保證閥體部件開啟，克服，以保證閥體部件開啟，克服“”Ft，以保證閥體部件密封的力稱為輸出，以保證閥體部件密封的力稱為輸出力力F。2022-6-21002022-6-2101+Ft-Ft-F+F正作用

48、正作用反作用反作用不論正作用還是反作用：不論正作用還是反作用：F=推力彈簧反作用力推力彈簧反作用力推力推力=PAe 彈簧反作用力彈簧反作用力=Cs(Lol) 2022-6-2102信號(hào)壓力膜片有效面積彈簧的剛度彈簧預(yù)緊量閥桿的行程F=PAeCs(Lol)又又 PrAeCsLAePiLoCs2022-6-2103彈簧范圍執(zhí)行機(jī)構(gòu)的全行程彈簧的起動(dòng)壓力 F =Ae (PPiPr l/L)通常：通常：Pi=0.2102kpa l=L時(shí)，時(shí)，P=1.0 102kpa Pr= 1.0 102kpa 0.2102kpa =0.8 102kpaF=0結(jié)論：執(zhí)行機(jī)構(gòu)在全行程時(shí)，輸出力結(jié)論：執(zhí)行機(jī)構(gòu)在全行程時(shí)，

49、輸出力F=0。獲得輸出力的辦法是：獲得輸出力的辦法是：增大膜片有效面積增大膜片有效面積Ae改變彈簧起動(dòng)壓力改變彈簧起動(dòng)壓力Pi的大小的大小提高信號(hào)壓力提高信號(hào)壓力P2022-6-2104（三）允許壓差（三）允許壓差P執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的F用于克服閥體部件的用于克服閥體部件的Ft，而，而Ft隨著隨著P的變化而變化。的變化而變化。PFt定義：定義： 當(dāng)當(dāng)F=常量時(shí)，常量時(shí)，P必須限制在一定的范圍內(nèi)必須限制在一定的范圍內(nèi)工作，該壓差范圍就稱為允許壓差工作，該壓差范圍就稱為允許壓差P。2022-6-21052022-6-2106P的計(jì)算的計(jì)算不同的閥體部件不同的閥體部件計(jì)算公式不同計(jì)算公式不同P的條件

50、的條件閥體部件必須閥體部件必須處于流開狀態(tài)處于流開狀態(tài)P的要求的要求調(diào)節(jié)閥制造廠調(diào)節(jié)閥制造廠給出的數(shù)據(jù)給出的數(shù)據(jù)P2=0例題：例題：已知：直通單座閥體部件，已知：直通單座閥體部件，P2=0，流開狀態(tài)，流開狀態(tài)，求允許壓差求允許壓差P=？分析：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力分析：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力F應(yīng)克服閥體部件的全應(yīng)克服閥體部件的全部有效力部有效力 2022-6-2107全部有效力包括：全部有效力包括：不平衡力不平衡力Ft閥芯對(duì)閥座的壓緊力閥芯對(duì)閥座的壓緊力Fo閥桿受到的摩擦力閥桿受到的摩擦力Ff閥芯等活動(dòng)部件的重力閥芯等活動(dòng)部件的重力Fw F Ft FoFfFw0Ff和和Fw很小，可忽略很小，可忽略FtFF

51、o2022-6-2108Ft (dg2Pds2 P 2) 4 P2 0 P P1 Ft dg2P1 4 將式將式代代入式入式 FFo dg2P1 4 12/ 4ogFFpPd 2022-6-2109四、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的四、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇與計(jì)算選擇與計(jì)算(一一)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇選擇1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體部件類型的選擇、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體部件類型的選擇(1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)型式的選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)型式的選擇主要決定選膜片式還是選活塞式主要決定選膜片式還是選活塞式 通常選膜片式執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常選膜片式執(zhí)行機(jī)構(gòu) 因?yàn)槟て綀?zhí)行機(jī)構(gòu)的因?yàn)槟て綀?zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力一般可以滿足氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥對(duì)它的要求。輸出力一般可以滿足

52、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥對(duì)它的要求。2022-6-2110(2)閥體部件結(jié)構(gòu)型式的選擇閥體部件結(jié)構(gòu)型式的選擇2022-6-21112 2、氣開氣關(guān)的選擇原則氣開氣關(guān)的選擇原則(1)選擇原則選擇原則a、定義、定義氣開式氣開式氣關(guān)式氣關(guān)式2022-6-2112有輸入信號(hào)時(shí)閥門打開，無輸入信號(hào)時(shí)閥門關(guān)閉。有輸入信號(hào)時(shí)閥門關(guān)閉，無輸入信號(hào)時(shí)閥門打開。有氣就開有氣就關(guān)b、原則、原則氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的輸入信號(hào)中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備及人員氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的輸入信號(hào)中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備及人員的安全。的安全。c、實(shí)例、實(shí)例2022-6-21132022-6-2114換熱器冷卻水調(diào)節(jié)閥選氣關(guān)式換熱器冷卻水調(diào)節(jié)閥選氣關(guān)式輸入信號(hào)中斷，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)

53、中斷，調(diào)節(jié)閥打開，保證冷卻水閥打開，保證冷卻水繼續(xù)流動(dòng)，防止換熱繼續(xù)流動(dòng)，防止換熱器溫度過高損壞器溫度過高損壞2022-6-2115加熱爐燃料油調(diào)節(jié)閥選氣開式加熱爐燃料油調(diào)節(jié)閥選氣開式輸入信號(hào)中斷，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)中斷，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，燃料油切斷閥關(guān)閉，燃料油切斷，防止加熱爐溫度過，防止加熱爐溫度過高造成毀壞高造成毀壞2022-6-2116輸入信號(hào)中斷，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)中斷，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，進(jìn)料切斷，閥關(guān)閉，進(jìn)料切斷，防止物料過多造成溢防止物料過多造成溢出事故出事故蒸餾塔進(jìn)料調(diào)節(jié)閥選氣開式蒸餾塔進(jìn)料調(diào)節(jié)閥選氣開式2022-6-2117精餾塔回流調(diào)節(jié)閥選氣關(guān)式精餾塔回流調(diào)節(jié)閥選氣關(guān)式輸入信號(hào)中斷，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)中

54、斷，調(diào)節(jié)閥打開，保證回流量閥打開，保證回流量，防止不合格產(chǎn)品蒸，防止不合格產(chǎn)品蒸出出(2)組合方式組合方式執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正反作用閥體部件有正裝和反裝閥體部件有正裝和反裝氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥有氣開式和氣關(guān)式氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥有氣開式和氣關(guān)式2022-6-2118氣關(guān)氣關(guān)氣開氣開氣開氣開氣關(guān)氣關(guān)3、閥體部件流量特性的選擇、閥體部件流量特性的選擇流量特性有流量特性有4種，實(shí)際應(yīng)用時(shí)主要選擇：種，實(shí)際應(yīng)用時(shí)主要選擇：2022-6-2119直線流直線流量特性量特性對(duì)數(shù)流對(duì)數(shù)流量特性量特性(1)選擇原則選擇原則系統(tǒng)總的放大系數(shù)系統(tǒng)總的放大系數(shù)=K1K2K3K4K5=常量常量2022-6-2120調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器K

55、2執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)K3變送器變送器K1對(duì)象對(duì)象K5閥體部件閥體部件K42022-6-2121(2)選擇方法選擇方法a、數(shù)學(xué)分析法、數(shù)學(xué)分析法基本原理基本原理用閥體部件的放大系數(shù)補(bǔ)償對(duì)象的放用閥體部件的放大系數(shù)補(bǔ)償對(duì)象的放大系數(shù)大系數(shù)b、經(jīng)驗(yàn)分析法、經(jīng)驗(yàn)分析法由于很難真正掌握對(duì)象特性，故利用實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。由于很難真正掌握對(duì)象特性，故利用實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)存在幾個(gè)干擾，按主要干擾選擇。同時(shí)存在幾個(gè)干擾，按主要干擾選擇。時(shí)間常數(shù)很大且起重要作用，按動(dòng)態(tài)特性選擇，否時(shí)間常數(shù)很大且起重要作用，按動(dòng)態(tài)特性選擇，否則按靜態(tài)特性選擇。則按靜態(tài)特性選擇。2022-6-21222022-6-2123c、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥選型規(guī)定

56、(CD50A11-84) 固有流量 特性直線對(duì)數(shù)正常流量下的P/沒有流量負(fù)載時(shí)的P0.75 1.液位定值控制系統(tǒng)2.主要干擾為給定值的流量、溫度控制系統(tǒng)1.流量、壓力、溫度定值控制系統(tǒng)2.主要干擾為給定值的壓力控制系統(tǒng)同上0.75各種控制系統(tǒng)2022-6-2124(3)注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)a、應(yīng)考慮配管情況、應(yīng)考慮配管情況原因：閥體部件總是要和管道串、并聯(lián)使用，原因：閥體部件總是要和管道串、并聯(lián)使用，P管道管道的變的變化化P的變化的變化安裝流量特性和固有流量特性的不同。安裝流量特性和固有流量特性的不同。歸結(jié)到一點(diǎn)：考慮歸結(jié)到一點(diǎn)：考慮minPSP系統(tǒng)2022-6-21252022-6-2126配管

57、情況 S=10.6S=0.60.3 S0.3閥體部件安裝流量特性直直線線對(duì)對(duì)數(shù)數(shù)直直線線對(duì)對(duì)數(shù)數(shù)不宜控制閥體部件固有流量特性直直線線對(duì)對(duì)數(shù)數(shù)對(duì)對(duì)數(shù)數(shù)對(duì)對(duì)數(shù)數(shù)不宜控制b、考慮特殊情況、考慮特殊情況2022-6-2127特點(diǎn)介質(zhì)含有固體懸浮物，且介質(zhì)含有固體懸浮物，且要求增加閥芯的使用壽命要求增加閥芯的使用壽命流量特性選直線流量特性選直線流量特性選用原因閥芯曲面較瘦，不易受固閥芯曲面較瘦，不易受固體懸浮物的磨損體懸浮物的磨損c.考慮負(fù)荷波動(dòng)考慮負(fù)荷波動(dòng)2022-6-2128特點(diǎn)新設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，給出的工新設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，給出的工藝參數(shù)不夠精確。藝參數(shù)不夠精確。流量特性選對(duì)數(shù)流量特性。選對(duì)數(shù)流量特性。選用原

58、因負(fù)荷波動(dòng)較大負(fù)荷波動(dòng)較大閥體部件閥體部件大、小開度變化不定大、小開度變化不定對(duì)對(duì)數(shù)流量特性靈敏度處處相數(shù)流量特性靈敏度處處相等，適應(yīng)性較強(qiáng)。等，適應(yīng)性較強(qiáng)。特點(diǎn)流量非常穩(wěn)定的系統(tǒng)流量非常穩(wěn)定的系統(tǒng)流量特性選直線選直線/對(duì)數(shù)流量特性均可對(duì)數(shù)流量特性均可選用原因流量穩(wěn)定，閥桿行程小，流流量穩(wěn)定，閥桿行程小，流量特性的影響極小。量特性的影響極小。2022-6-2129（二）氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的計(jì)算計(jì)算1、流量系數(shù)、流量系數(shù)C的計(jì)算的計(jì)算方法：方法：公式法公式法根據(jù)工藝條件、修正因素根據(jù)工藝條件、修正因素代代入入現(xiàn)有公式進(jìn)行計(jì)算?，F(xiàn)有公式進(jìn)行計(jì)算。2022-6-2130公式法公式法圖表法圖表法計(jì)

59、算尺法計(jì)算尺法程序法程序法注意：注意：公式要準(zhǔn)確公式要準(zhǔn)確單位要準(zhǔn)確單位要準(zhǔn)確一般液體qv單位=m3/h單位=g/cm3P單位=kPaqv單位=m3/h單位=g/cm3P單位=100kPa高粘度液體閃蒸及空化液體P PTPT=FL2(P1-FFPv)PT單位=kPaPv單位=kPaP10qvC PqvC P10 qvC 2022-6-2131TP10qvC產(chǎn)生阻塞流時(shí)閥上的壓差壓力恢復(fù)系數(shù)臨界壓力比液體的飽和蒸汽壓例：水的例：水的qv=18m3/h，P1=2.5102kPa，P2=2.1102kPa，求氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的，求氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的C=?10vCqP22110 182.5 102.1 10202

60、2-6-2132180 0.15828.462、閥體部件開度的計(jì)算、閥體部件開度的計(jì)算(1)要求要求qvqvmax，Kmax 90%qvqvmin， Kmin 10%Kmax過小，閥體部件經(jīng)常工作在小開度下，調(diào)節(jié)性過小，閥體部件經(jīng)常工作在小開度下，調(diào)節(jié)性能不好、造成浪費(fèi)。能不好、造成浪費(fèi)。Kmin過大，流量大，閥芯、閥座受流體沖蝕嚴(yán)重、過大，流量大，閥芯、閥座受流體沖蝕嚴(yán)重、特性變壞。特性變壞。2022-6-2133(2)公式公式閥體部件和管道串聯(lián)時(shí)的直線流量特性閥體部件和管道串聯(lián)時(shí)的直線流量特性閥體部件和管道串聯(lián)時(shí)的對(duì)數(shù)流量特性閥體部件和管道串聯(lián)時(shí)的對(duì)數(shù)流量特性2min21.030.03 1