執(zhí)行器的基本原理及分類

執(zhí)行器的基本原理及分類第1頁，共34頁。1.概述1.1執(zhí)行器在自動控制系統(tǒng)中的作用執(zhí)行器在自動控制系統(tǒng)中的作用，就是接受調(diào)節(jié)器發(fā)出的控制信號，改變調(diào)節(jié)參數(shù)，把被調(diào)參數(shù)在要求的范圍內(nèi)，從而達到生產(chǎn)過程自動化，因此，執(zhí)行器是自動控制系統(tǒng)中極為重要的而不可缺少的組成部分。在生產(chǎn)現(xiàn)場，執(zhí)行器直接控制工藝介質(zhì)，尤其是高溫、高壓、低溫、強腐蝕、易燃、易爆、易滲透、劇毒及高粘稠、易結(jié)晶等介質(zhì)情況下，若選擇或使用不當，往往會給生產(chǎn)過程自動化帶來困難，導致調(diào)節(jié)質(zhì)量下降，甚至會造成嚴重的生產(chǎn)事故。因此，對執(zhí)行器的正確選用、安裝和維修等各個環(huán)節(jié)都必須十分重視。執(zhí)行器按其能源形式可分為氣動、電動和液動3大類。氣動執(zhí)行器習慣稱其為氣動薄膜調(diào)節(jié)閥，以壓縮空氣為能源，具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、平穩(wěn)、輸出推力大、本質(zhì)防爆、價格便宜、維修方便、等獨特的優(yōu)點，大大優(yōu)于電動和液動執(zhí)行器，因此，氣動薄膜調(diào)節(jié)閥被廣泛應用在石油、化工、冶金、電力等工業(yè)部門中。氣動調(diào)節(jié)閥可以很方便地與氣動儀表配套使用，當采用電動儀表或電子計算機控制時，只要用電氣－閥門定位器或電氣轉(zhuǎn)換器，將電量信號轉(zhuǎn)換成20－100Kpa的氣壓信號即可。本次主要介紹氣動執(zhí)行器。第2頁，共34頁。1.2執(zhí)行器分類執(zhí)行器分為氣動執(zhí)行器、電動執(zhí)行器和液動執(zhí)行器氣動執(zhí)行器按其執(zhí)行機構(gòu)形式分為薄膜式、活塞式和長行程式。近年來還研制了增力型薄膜調(diào)節(jié)閥。電動和液動執(zhí)行器按其執(zhí)行機構(gòu)的運動方式分為直行程和角行程兩類。目前在石化工業(yè)中普遍采用的是氣動執(zhí)行器，電動執(zhí)行器使用較少，液動執(zhí)行器只有在特殊要求下才采用。第3頁，共34頁。1.3執(zhí)行器構(gòu)成執(zhí)行器常稱調(diào)節(jié)閥，又稱控制閥。它由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)（也稱調(diào)節(jié)閥）兩部分組成，見下圖其中執(zhí)行機構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的推動部分，它按控制信號的大小產(chǎn)生相應的推力，通過閥桿使調(diào)節(jié)閥閥芯產(chǎn)生相應的位移（或轉(zhuǎn)角）。調(diào)節(jié)機構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)部分，它與調(diào)節(jié)介質(zhì)直接接觸，在執(zhí)行機構(gòu)的推動下，改變閥芯與閥座間的流通面積從而達到調(diào)節(jié)流量的目的。第4頁，共34頁。氣動執(zhí)行器的外形圖

第5頁，共34頁。執(zhí)行機構(gòu)（1）氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)是一種應用最廣泛的執(zhí)行機構(gòu)，它通常接受0.02～0.1Mpa或0.04～0.2Mpa的氣動信號。氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)分正作用和反作用兩種形式，當信號壓力增加時推桿向下移動的叫正作用執(zhí)行機構(gòu)，反之叫反作用執(zhí)行機構(gòu)。第6頁，共34頁。執(zhí)行機構(gòu)的正反作用第7頁，共34頁。（2）氣動活塞式執(zhí)行機構(gòu)

氣動活塞式執(zhí)行機構(gòu)的活塞隨氣缸兩側(cè)壓差而移動。氣動活塞式執(zhí)行機構(gòu)的氣缸允許操作壓力可達0.5～0.7Mpa，因為沒有反力彈簧抵消推力，所以有很大的輸出推力，故特別適合高靜壓、高壓差的工藝場合。

第8頁，共34頁。氣動活塞式執(zhí)行機構(gòu)1－活塞；2－氣缸第9頁，共34頁。（3）長行程執(zhí)行機構(gòu)長行程執(zhí)行機構(gòu)具有行程長（200～400mm）、轉(zhuǎn)矩大的特點，適用于輸出轉(zhuǎn)角（0°～90°）和力矩大的場合，如蝶閥、風門等，它將0.02～0.1Mpa（或0.04～0.2Mpa）的氣動信號壓力或4～20mADC的電流信號轉(zhuǎn)變成相應的位移或轉(zhuǎn)角。第10頁，共34頁。（4）側(cè)裝式氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)這種執(zhí)行機構(gòu)同時融合了氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)和活塞式執(zhí)行機構(gòu)的特點，采用杠桿傳動進行力矩放大，可使執(zhí)行機構(gòu)的輸出力增大3～5倍。側(cè)裝式氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)適用于高壓差、重負荷、噪聲控制等多方面要求的控制系統(tǒng)。第11頁，共34頁。側(cè)裝式氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)1－左膜蓋；2－波紋管；3－右膜蓋；4－支架；5－推桿；6－壓縮彈簧；7－轉(zhuǎn)板；8－軸；9－連桿；10－滑快；11－手輪機構(gòu)；12－閥桿第12頁，共34頁。調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu)又簡稱閥。閥的種類很多，根據(jù)閥的結(jié)構(gòu)、用途來分，其基本形式是直通單座閥、直通雙座閥、蝶閥、三通閥等，在此基礎(chǔ)上根據(jù)特殊用途要求，派生出波紋管密封閥、低溫閥、保溫夾套閥、隔膜閥、角形閥、以及閥體分離閥等，近年來，隨著工業(yè)自動化裝置向大型化、高性能發(fā)展，研制出許多新型調(diào)節(jié)閥，如高溫蝶閥、高壓蝶閥和超高壓調(diào)節(jié)閥；在閥的結(jié)構(gòu)方面發(fā)展也很快，出現(xiàn)偏心旋轉(zhuǎn)閥、套筒閥、O形球閥、V形球閥。在特殊要求下使用的有衛(wèi)生閥、低噪聲閥、低壓降比閥以及單座塑料閥和全鈦鋼調(diào)節(jié)閥等品種。第13頁，共34頁。（1）直通單座閥直通單座閥閥體內(nèi)只有一個閥芯和一個閥座。由閥桿帶動閥芯上、下移動來改變閥芯閥座之間的相對位置，從而改變流過閥的流量，特點是泄露量小，因為它是單閥芯結(jié)構(gòu)，容易密封，甚至可以完全切斷，一般情況下單座閥僅適用于低差壓的場合，否則必須選用大推力的氣動執(zhí)行機構(gòu)或配上閥門定位器。第14頁，共34頁。直通單座調(diào)節(jié)閥1－閥桿；2－壓板；3－填料；4－上閥蓋；5－閥體；6－閥芯；7－閥座；8－襯套；9－下閥蓋第15頁，共34頁。（2）直通雙座閥直通雙座閥內(nèi)有兩個閥芯和兩個閥座，流體從左側(cè)流入，通過上下閥芯后再匯合一起，由右側(cè)流出。雙座閥有兩個閥芯，流體作用在上下閥芯上的推力的方向是相反的，而大小接近相等，所以雙座閥的不平衡力很小，允許壓差很大，雙座閥的流通能力比同口徑的單座閥大。受加工限制，雙座閥關(guān)閉時泄漏量較大，并且調(diào)節(jié)精度不高，在壓差允許條件下盡量不選用雙座閥。第16頁，共34頁。直通雙座調(diào)節(jié)閥1－閥桿；2－壓板；3－填料；4－上閥蓋；5－閥體；6－閥芯；7－閥座；8－襯套；9－下閥蓋第17頁，共34頁。（3）角形閥除閥體為直角形之外，其它結(jié)構(gòu)與直通閥相似。第18頁，共34頁。角形調(diào)節(jié)閥1－閥桿；2－填料；3－閥蓋；4－襯套；5－閥芯；6－閥座；7－閥體第19頁，共34頁。（4）高壓閥上、下閥體為鍛造結(jié)構(gòu)形式，填料箱與閥體做成一體，閥座與閥體分開。這種結(jié)構(gòu)加工簡單，便于換配閥座，閥芯為單導向結(jié)構(gòu)。第20頁，共34頁。角形高壓調(diào)節(jié)閥1－壓板；2－填料；3－上閥體；4－閥芯；5－閥座；6－下閥體第21頁，共34頁。（5）三通閥閥體上有3個通道與管道相連，按其作用方式，三通閥可分為分流型和合流型，第22頁，共34頁。三通調(diào)節(jié)閥第23頁，共34頁。（6）蝶閥又稱翻板閥蝶閥結(jié)構(gòu)示意圖1－閥體；2－擋板；3－軸封；4－擋板軸第24頁，共34頁。（7）隔膜閥用耐腐蝕襯里和耐腐蝕隔膜代替閥芯、閥座組件，隔膜起調(diào)節(jié)作用。第25頁，共34頁。隔膜調(diào)節(jié)閥1－閥桿；2－閥蓋；3－閥芯；4－隔膜；5－閥體第26頁，共34頁。（8）偏心旋轉(zhuǎn)閥又稱凸輪撓曲閥，簡稱偏轉(zhuǎn)閥第27頁，共34頁。（9）套筒閥也叫籠式閥，閥體與一般直通單座閥結(jié)構(gòu)相似，閥內(nèi)有圓柱型套筒，也叫籠子，閥芯在套筒中上下移動，利用套筒導向，閥芯在套筒中移動，改變了套筒的節(jié)流孔面積，形成了各種特性并實現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)。第28頁，共34頁。套筒閥1－套筒；2－閥芯第29頁，共34頁。謝謝大家第30頁，共34頁。波紋管調(diào)節(jié)閥是一種壓力平衡式的調(diào)節(jié)閥，閥體結(jié)構(gòu)緊湊，流體通道呈S流線型，壓降損失小，流量大、可調(diào)范圍廣。上閥蓋采用波管紋密封結(jié)構(gòu)，可徹底消除工藝介質(zhì)從閥桿運動間隙向外泄漏的可能性，這是波紋管密封閥的顯著特點之一。。第31頁，共34頁。由于波紋管元件本身變形性和卓著的抗老化性，這種調(diào)節(jié)閥完全克服了填料密封閥通常存在的填料老化和溫差敏感等弱點。其次，采用波紋管一填料雙重密封結(jié)構(gòu)，安全可靠性更好。因此，它在劇毒，強腐蝕性，放射性等稀有特殊介質(zhì)的自動控制系統(tǒng)中得到廣泛應用。第32頁，共34頁。調(diào)節(jié)閥配用多彈簧式薄膜執(zhí)行機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，輸出力大。泄漏量：金屬閥座：符合標準ANSIBl6.104Ⅵ級，小于額定的Cv的0.5℅；聚四氟乙烯閥座：標準符合ANSIBl6.104VI級，小于額定Cv的10-7回差：5℅(不帶定位器)；3℅(帶定位器)線性：±11℅(不帶定位器)；±3℅(帶定位器)備注：采用標準的V型聚四氟乙烯填料第33頁，共34頁。內(nèi)容梗概執(zhí)行器的基本原理及分類。執(zhí)行器分為氣動執(zhí)行器、電動執(zhí)行器和液動執(zhí)行器。氣動執(zhí)行器按其執(zhí)行機構(gòu)形式分為薄膜式、活塞式和長行程式。電動和液動執(zhí)行器按其執(zhí)行機構(gòu)的運動方式分為直行程和角行程兩類。氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)分正作用和反作用兩種形式，當信號壓力增加時推桿向下移動的叫正作用執(zhí)行機構(gòu)，反之叫反作用執(zhí)行機構(gòu)。側(cè)裝式氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)適用于高壓差、重負荷、噪聲控制等多方面要求的控制系統(tǒng)。在閥的結(jié)構(gòu)方面發(fā)展也很快，出現(xiàn)偏心旋轉(zhuǎn)閥、套筒閥、O形球閥、V形球閥。在特殊要求下使用的有衛(wèi)生閥、低噪聲閥、低壓降比閥以及單座塑料閥和全鈦鋼調(diào)節(jié)閥等品種。這種結(jié)構(gòu)加工簡單，便于換配閥座，閥芯為單導向結(jié)構(gòu)。閥體上有3個通道與管道相連，按其作用