氣動執(zhí)行器李佰瑩

李佰瑩氣動執(zhí)行器氣動執(zhí)行器閉環(huán)系統(tǒng)給定值測量值偏差控制器控制器輸出控制閥操縱變量對象被控變量干擾作用測量元件變送器比較機構qfXezpy執(zhí)行器在自控系統(tǒng)中的作用執(zhí)行器通常專指閥門執(zhí)行器是指：閥門－調節(jié)閥(連續(xù)的)、開關閥(過程控制范疇)

電機－連續(xù)的、開關的(屬于流體機械的范疇，起執(zhí)行器的作用)執(zhí)行器在自控系統(tǒng)中的作用：接收調節(jié)器輸出的控制信號，使調節(jié)閥的開度產(chǎn)生相應變化，從而達到調節(jié)操作變量流量的目的。執(zhí)行器是控制系統(tǒng)必不可少的環(huán)節(jié)。執(zhí)行器工作，使用條件惡劣，它也是控制系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)原因：執(zhí)行器與介質（操作變量）直接接觸

(強)腐蝕性、(高)粘度、(易)結晶、高溫、深冷、高壓、高差壓執(zhí)行器由執(zhí)行機構和控制（調節(jié)）機構兩個部分構成

輔助裝置：閥門定位器和手動操作機構

執(zhí)行機構調節(jié)機構POIOF→lM→θ流通截面積操縱變量的流量執(zhí)行機構——根據(jù)控制信號產(chǎn)生推力(薄膜、活塞、馬達…)。它是執(zhí)行器的推動裝置，它按控制信號的大小產(chǎn)生相應的推力，推動控制機構動作，所以它是將信號的大小轉換為閥桿位移的裝置控制機構——根據(jù)推力產(chǎn)生位移或轉角，改變開度。它是執(zhí)行器的控制部分，它直接與被控介質接觸，控制流體的流量。所以它是將閥桿的位移轉換為流過閥的流量的裝置

手操機構——手輪機構的作用是當控制系統(tǒng)因停電、停氣、控制器無輸出或執(zhí)行機構失靈時，利用它可以直接操縱控制閥，以維持生產(chǎn)的正常進行。

分類－－按使用的能源形式：氣動執(zhí)行器電動執(zhí)行器液動執(zhí)行器氣動閥電動閥在過程控制領域應用很少氣動執(zhí)行器：以氣壓為動力，推動機構動作。電動執(zhí)行器：以電動機作為動力源，推動機構動作。液動執(zhí)行器：以液壓站提供的流體（液壓油）高壓為動力源，推動機構動作。氣動調節(jié)閥是以壓縮空氣為動力的，采用氣動執(zhí)行機構優(yōu)點：結構簡單、動作可靠穩(wěn)定、輸出力大、安裝維修方便、價格便宜和防火防爆缺點：響應時間大，滯后大，不適宜遠傳（150m以內），不能與數(shù)字裝置連接。采用電/氣轉換器或電/氣閥門定位器，使傳送信號為電信號，現(xiàn)場操作為氣動信號電信號氣信號廣泛應用于石油、化工、冶金、電力等部門，特別適用于具有爆炸危險的石油、化工生產(chǎn)過程。氣動調節(jié)閥氣動執(zhí)行器定義-分類氣動執(zhí)行器是用氣壓力驅動啟閉或調節(jié)閥門的執(zhí)行裝置，又被稱氣動執(zhí)行機構或氣動裝置，不過一般通俗的稱之為氣動頭。氣動執(zhí)行器的執(zhí)行機構和調節(jié)機構是統(tǒng)一的整體，其執(zhí)行機構有薄膜式、活塞式、撥叉式和齒輪齒條式。活塞式行程長，適用于要求有較大推力的場合；而薄膜式行程較小，只能直接帶動閥桿。撥叉式氣動執(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，但是不很美觀；常用在大扭矩的閥門上。齒輪齒條式氣動執(zhí)行機構有結構簡單，動作平穩(wěn)可靠，并且安全防爆等優(yōu)點，在發(fā)電廠、化工，煉油等對安全要求較高的生產(chǎn)過程中有廣泛的應用。氣動執(zhí)行器結構示意圖活塞式（齒輪齒條）結構圖氣動執(zhí)行器的結構圖6-2氣動薄膜調節(jié)閥外形和內部結構1-薄膜；2-平衡彈簧；3-閥桿；4-閥芯；5-閥體；6-閥座氣動執(zhí)行器的機構

執(zhí)行機構

結構：薄膜式，活塞式兩種結構。氣動薄膜式執(zhí)行機構分正作用（ZMA）和反作用（ZMB）兩類；或分為有彈簧和無彈簧兩種。

作用：將控制信號壓力的大小轉換為閥桿的位移。閥桿的行程規(guī)格：10、16、25、40、60、100mm等。有彈簧氣動薄膜式執(zhí)行機構的輸出位移與輸入控制氣信號成比例關系，彈簧平衡作用。

控制機構：即控制閥，局部阻力可以改變的節(jié)流元件。將閥桿的位移轉換為被控介質流量的大小?？刂崎y有多種結構形式，控制閥結構決定其流量特性。

氣動薄膜式執(zhí)行機構基本結構和工作原理氣源PO氣源PO氣動執(zhí)行機構的動態(tài)特性為一階滯后環(huán)節(jié)。其時間常數(shù)的大小與薄膜氣室大小及引壓導管長短粗細有關，一般為數(shù)秒到數(shù)十秒之間。

膜頭側裝增力型氣動薄膜閥氣動活塞式執(zhí)行機構基本結構和工作原理基本部件：活塞和氣缸活塞在氣缸內隨活塞兩側壓差而移動兩側可以分別輸入一個固定信號和一個變動信號，或兩側都輸入變動信號。它的輸出特性有比例式及兩位式兩種。兩位式是根據(jù)輸入執(zhí)行活塞兩側的操作壓力的大小，活塞從高壓側推向低壓側，使推桿從一個位置移到另一極端位置比例式是在兩位式基礎上加有閥門定位器后，使推桿位移與信號壓力成比例關系。P1P2控制閥

直通單座閥

直通雙座閥

角形閥

三通閥隔膜閥（a）合流型；（b）分流型控制閥

蝶閥

球閥球閥閥芯的形狀

凸輪撓曲閥

籠式閥常用調節(jié)閥結構示意圖及特點——直通單座調節(jié)閥單導向結構直通單座調節(jié)閥：閥體內只有一個閥芯和一個閥座。結構簡單、泄漏量小（甚至可以完全切斷）允許壓差小（雙導向結構的允許壓差較單導向結構大）。

雙導向結構它適用于要求泄漏量小，工作壓差較小的干凈介質的場合。在應用中應特別注意其允許壓差，防止閥門關不死。

常用調節(jié)閥結構示意圖及特點——直通雙座調節(jié)閥直通雙座調節(jié)閥：閥體內有兩個閥芯和閥座。因為流體對上、下兩閥芯上的作用力可以相互抵消，因此雙座閥具有允許壓差大上、下兩閥芯不易同時關閉，因此泄漏量較大的特點。均為雙導向結構它適用于閥兩端壓差較大，泄漏量要求不高的干凈介質場合，不適用于高粘度和含纖維的場合。常用調節(jié)閥結構示意圖及特點——角形調節(jié)閥角形調節(jié)閥：閥體為直角形流路簡單、阻力小，適用于高壓差、高粘度、含有懸浮物和顆粒狀物質的調節(jié)。角形閥一般使用于底進側出，此時調節(jié)閥穩(wěn)定性好，在高壓差場合下，為了延長閥芯使用壽命，也可采用側進底出。但側進底出在小開度時易發(fā)生振蕩。角形閥還適用于工藝管道直角形配管的場合。

常用調節(jié)閥結構示意圖及特點——三通調節(jié)閥分流三通調節(jié)閥三通調節(jié)閥：閥體有三個接管口，適用于三個方向流體的管路控制系統(tǒng)，大多用于熱交換器的溫度調節(jié)、配比調節(jié)和旁路調節(jié)。在使用中應注意流體溫差不宜過大，通常小于是150℃，否則會使三通閥產(chǎn)生較大應力而引起變形，造成連接處泄漏或損壞。三通閥有三通合流閥和三通分流閥兩種類型。三通合流閥為介質由兩個輸入口流進混合后由一出口流出；三通分流閥為介質由一入口流進，分為兩個出口流出。

合流三通調節(jié)閥常用調節(jié)閥結構示意圖及特點——蝶閥蝶閥：蝶閥是通過擋板以轉軸為中心旋轉來控制流體的流量。結構緊湊、體積小、成本低，流通能力大特別適用于低壓差、大口徑、大流量的氣體形或帶有懸浮物流體的場合泄漏較大蝶閥通常工作轉角應小于70℃，此時流量特性與等百分比特性相似多用于開關閥蝶閥常用調節(jié)閥結構示意圖及特點——套筒閥套筒閥：套筒閥的結構比較特殊，閥體與一般的直通單座閥相似，但閥內有一個圓柱形套筒，又稱籠子，利用套筒導向，閥芯可在套筒中上下移動。套筒上開有一定形狀的窗口（節(jié)流孔），套筒移動時，就改變了節(jié)流孔的面積，從而實現(xiàn)流量調節(jié)。套筒閥分為單密封和雙密封兩種結構，前者類似于直通單座閥，適用于單座閥的場合；后者類似于直通雙座閥，適用于雙座閥的場合。套筒閥具有穩(wěn)定性好、拆裝維修方便等優(yōu)點，因而得到廣泛應用，但其價格比較貴。套筒閥常用調節(jié)閥結構示意圖及特點——偏心旋轉閥偏心旋轉閥：轉軸帶動閥芯偏心旋轉體積小，重量輕，使用可靠，維修方便，通用性強，流體阻力小等優(yōu)點，適用于粘度較大的場合，在石灰、泥漿等流體中，具有較好的使用性能。偏心旋轉閥常用調節(jié)閥結構示意圖及特點——“O”形球閥“O”形球閥：閥芯為一球體閥芯上開有一個直徑和管道直徑相等的通孔，轉軸帶動球體旋轉，起調節(jié)和切斷作用。該閥結構簡單，維修方便，密封可靠，流通能力大流量特性為快開特性，一般用于位式控制。

“O”形球閥常用調節(jié)閥結構示意圖及特點——“V”形球閥“V”形球閥：閥芯也為一球體但球體上開孔為V形口，隨著球體的旋轉，流通截面積不斷發(fā)生變化，但流通截面的形狀始終保持為三角形。該閥結構簡單，維修方便，關閉性能好，流通能力大，可調比大流量特性近似為等百分比特性，適用于纖維、紙漿及含顆粒的介質?！癡”形球閥正作用與反作用(如何保證系統(tǒng)是負反饋的）輸出信號隨輸入信號的增加而增加的環(huán)節(jié)稱為正作用環(huán)節(jié)輸出信號隨輸入信號的增加而減小的環(huán)節(jié)稱為反作用環(huán)節(jié)例如：對于調節(jié)器來說，測量值增大，輸出增大，稱為正作用調節(jié)器能否構成負反饋系統(tǒng)和系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的特性有關

液位調節(jié)器液體儲槽液位變送器+－SP執(zhí)行器進料口執(zhí)行器變送器調節(jié)器“反”“正”“正”“正”“反”“反”由于被控對象和執(zhí)行器的特性是由實際的工藝現(xiàn)場條件決定的，所以應當通過控制器的正、反作用特性來滿足系統(tǒng)負反饋的要求。

正作用式氣動薄膜調節(jié)閥外形正作用氣關式反作用式氣動薄膜調節(jié)閥結構

原理反作用氣開式O型環(huán)四種組合反作用氣關式氣關式氣開式氣開式反作用正作用正作用釜式反應器溫度自動控制蒸氣冷凝水接疏水器調節(jié)閥隔套隔套釜式反應器溫度自控控制圖TTTT選擇原則：從安全要求出發(fā)信號壓力中斷時，應保證設備和操作人員的安全。如果閥處于打開位置時危害性小，應用氣關式，以使氣源系統(tǒng)發(fā)生故障，氣源中斷時，閥門自動打開，保證安全。反之，閥處于關閉時危害性小，則應選用氣開閥