控制儀表及裝置第三章

1、 第一節(jié)第一節(jié) 運(yùn)算器運(yùn)算器一、乘除器一、乘除器二、開(kāi)方器二、開(kāi)方器 第二節(jié)第二節(jié) 執(zhí)行器執(zhí)行器一、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)二、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)二、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)三、閥門(mén)定位器三、閥門(mén)定位器四、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)四、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)五、執(zhí)行器的選型五、執(zhí)行器的選型第三節(jié)第三節(jié) 模擬控制儀表應(yīng)用模擬控制儀表應(yīng)用v 運(yùn)算器接受來(lái)自變送器或轉(zhuǎn)換器的統(tǒng)一運(yùn)算器接受來(lái)自變送器或轉(zhuǎn)換器的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，可對(duì)一個(gè)或幾個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，可對(duì)一個(gè)或幾個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行加、減、乘、除、開(kāi)方、平方等多種行加、減、乘、除、開(kāi)方、平方等多種運(yùn)算，以實(shí)現(xiàn)各種算法，滿(mǎn)足自動(dòng)檢測(cè)運(yùn)算，以實(shí)現(xiàn)各種算法，滿(mǎn)足自動(dòng)檢測(cè)和控制系統(tǒng)的要求。和控制系統(tǒng)的要求

2、。v 本章介紹兩種典型的運(yùn)算器：本章介紹兩種典型的運(yùn)算器： 乘除器乘除器和和開(kāi)方器開(kāi)方器第一節(jié)第一節(jié) 運(yùn)算器運(yùn)算器3.1 運(yùn)算器運(yùn)算器1、運(yùn)算關(guān)系、運(yùn)算關(guān)系一、乘除器一、乘除器122033(1)()1()iiiVVKVNVK乘除運(yùn)算0122330(1)()11,iiiVN VVKKVV 乘后開(kāi)方012233(1)() 1314iiiNVVVKKV乘法運(yùn)算102233(1)4113()iiiVVNVKVK除法運(yùn)算應(yīng)用在流量測(cè)量，溫度壓力補(bǔ)償中。應(yīng)用在流量測(cè)量，溫度壓力補(bǔ)償中。（一）概述（一）概述 可對(duì)兩個(gè)或三個(gè)可對(duì)兩個(gè)或三個(gè)1 15V5V的直流電壓信號(hào)進(jìn)行四種運(yùn)算的直流電壓信號(hào)進(jìn)行四種運(yùn)算, ,

3、 結(jié)果以結(jié)果以1 15V 5V 直流電壓或直流電壓或4 420mA 20mA 直流電流輸出。乘除運(yùn)直流電流輸出。乘除運(yùn)算關(guān)系式為：算關(guān)系式為：U0 = N(Ui11)(Ui2 + K2)Ui3 + K3+ 1式中：式中：U Ui1i1、U Ui2i2、U Ui3i3乘除器的輸入信號(hào)；乘除器的輸入信號(hào)； U U0 0乘除器的輸出信號(hào)；乘除器的輸出信號(hào)； N N 運(yùn)算系數(shù)；運(yùn)算系數(shù)； K K2 2、K K3 3可調(diào)偏置電壓?？烧{(diào)偏置電壓。對(duì)于單向矩形脈沖（圖3-1），其直流分量為：矩形脈沖周期矩形脈沖幅值矩形脈沖寬度直流分量 = 3-1（）PDmtUUTUmTt0tpU圖3-1 單向矩形脈沖2.乘

4、法運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)方法乘法運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)方法1 12 21 2 1 2 , ，表征矩形脈沖的高電位與低電位持續(xù)時(shí)間的不對(duì)稱(chēng)程度，稱(chēng)為占空比，用 表示 即，于是設(shè)，則PPDmmDtTtSSTUS USk xUk xUkk xx濾波取直流分量，完成乘法運(yùn)算控制矩形脈沖的寬度（調(diào)寬）控制矩形脈沖的幅值（調(diào)高）調(diào)寬電路k1濾波電路調(diào)高電路k2x1sUDx2M簡(jiǎn)單乘法電路方框圖簡(jiǎn)單乘法電路方框圖 x2濾波電路濾波電路調(diào)高電路調(diào)高電路k2調(diào)寬電路調(diào)寬電路k1SUDM1放大器放大器Kx3調(diào)高電路調(diào)高電路k3濾波電路濾波電路xfM2x1圖圖3-3 3-3 乘除器構(gòu)成方框圖乘除器構(gòu)成方框圖3.乘除器的構(gòu)成原理負(fù)反饋乘除器

5、的構(gòu)成原理負(fù)反饋11121222133331332123323123- 11,當(dāng) ，設(shè)則fDDfDDxxSK kK k kx xUUkS xK k kxxkS xK k kxkx xUkxkkx xUx111102220333 1 0(-1)(-1)(-1)輸入電路的作用： 減 ，電平移動(dòng)（），BiiiUUN UUN UUN U輸入電路輸入電路1 1N1乘法電路乘法電路1 1比較器比較器比例放大比例放大電路電路N0輸出電路輸出電路輸入電路輸入電路2 2N2附加偏置附加偏置電路電路1 1乘法電路乘法電路2 2附加偏置附加偏置電路電路2 2輸入電路輸入電路3 3N3Ui1Ui2Ui3Uo3+UfS

6、U22Uo2UoU11U31U21U23圖圖3-4 乘除器方框圖乘除器方框圖自激振蕩時(shí)間分割器U22U11U21/U3122122223133333 (-1)(-1)附加偏置電路的作用：提供偏壓oPiPoPiPUUUN UUUUUN UU23022比例放大電路作用：調(diào)量程UNU23022 1 011輸出電路的作用：加電平移動(dòng)（）功率放大 BUUoUN U12233(1)()1 iioiUUKUNUK（二）乘除器（二）乘除器工作原理工作原理1.作用：作用：對(duì)對(duì)1 15V5V直流電壓信號(hào)進(jìn)行開(kāi)方運(yùn)算直流電壓信號(hào)進(jìn)行開(kāi)方運(yùn)算, , 結(jié)果以結(jié)果以1 15V5V直直 流電壓或流電壓或4 420mA 20

7、mA 直流電流輸出，運(yùn)算關(guān)系為：直流電流輸出，運(yùn)算關(guān)系為：o 11式中，開(kāi)方器的輸入信號(hào)開(kāi)方器的輸出信號(hào)開(kāi)方系數(shù)oiiUK UUUK（一）概述（一）概述二、開(kāi)方器二、開(kāi)方器22121212 這樣，呈線性關(guān)系 PK qxKPK K qyKxKK Kqyq2.2.開(kāi)方器在節(jié)流式流量測(cè)量中的應(yīng)用開(kāi)方器在節(jié)流式流量測(cè)量中的應(yīng)用差壓差壓 變送器變送器節(jié)流節(jié)流 裝置裝置開(kāi)方器開(kāi)方器指示指示 記錄儀記錄儀比例比例 積算器積算器控制器控制器瞬時(shí)流量瞬時(shí)流量累計(jì)流量累計(jì)流量qPxyyq0 qmax420（mA）21221212 PK qxKPK K qyKxKK Kqyq 差壓變送器與差壓關(guān)流量與差壓關(guān)系系：開(kāi)

8、方器輸入輸出運(yùn)算關(guān)：系：呈線性關(guān)系3.1 運(yùn)算器運(yùn)算器3、 組成框圖組成框圖UiUo輸入電路輸入電路1N1乘法電路乘法電路1K2比較器比較器乘法電路乘法電路2K3+UfSU22U21比例放大比例放大電路電路N2小信號(hào)小信號(hào)切除電路切除電路輸出電路輸出電路N0U23U23開(kāi)方運(yùn)算部分開(kāi)方運(yùn)算部分U11圖圖 3-12 開(kāi)方器方框圖開(kāi)方器方框圖 （4.5V）3.1 運(yùn)算器運(yùn)算器 11oiUK U 4、運(yùn)算關(guān)系的實(shí)現(xiàn)、運(yùn)算關(guān)系的實(shí)現(xiàn)112322222212221233231i22121122323V=VK SVK V(KK1)KN (V1)V(V4.512)31iVNNNVNV NNVVV002302

9、121 1()3iVN VVN 什么是小信號(hào)？為什么要對(duì)小信號(hào)切除？什么是小信號(hào)？為什么要對(duì)小信號(hào)切除？經(jīng)過(guò)輸出電路經(jīng)過(guò)輸出電路 3.3.開(kāi)方運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)方法開(kāi)方運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)方法 通過(guò)改變乘除器信號(hào)線的連接方式通過(guò)改變乘除器信號(hào)線的連接方式 對(duì)乘除器的線路作適當(dāng)改動(dòng)對(duì)乘除器的線路作適當(dāng)改動(dòng) 應(yīng)用霍爾元件組成開(kāi)方運(yùn)算電路。應(yīng)用霍爾元件組成開(kāi)方運(yùn)算電路。小信號(hào)切除小信號(hào)切除2 y Kdydx由可得xKx 可見(jiàn)，可見(jiàn)，x很小時(shí)很小時(shí),動(dòng)態(tài)放大系數(shù)很大，動(dòng)態(tài)放大系數(shù)很大，x稍有波動(dòng)，就會(huì)引起稍有波動(dòng)，就會(huì)引起輸出輸出y的很大變化，造成開(kāi)方器在小信號(hào)輸入時(shí)的較大運(yùn)算誤差。的很大變化，造成開(kāi)方器在小信號(hào)輸入時(shí)

10、的較大運(yùn)算誤差。所以所以, 在信號(hào)小于在信號(hào)小于輸入滿(mǎn)量程的輸入滿(mǎn)量程的1%（51）1%=0.04V）時(shí)，時(shí)，應(yīng)將輸出信號(hào)切除。應(yīng)將輸出信號(hào)切除。UiUo輸入電路輸入電路1N1乘法電路乘法電路1K2比較器比較器乘法電路乘法電路2K3+UfSU22U21比例放大比例放大電路電路N2小信號(hào)小信號(hào)切除電路切除電路輸出電路輸出電路N0U23U23開(kāi)方運(yùn)算部分開(kāi)方運(yùn)算部分U11圖圖 3-13 開(kāi)方器方框圖開(kāi)方器方框圖 （二）（二） 工作原理工作原理 1.041%1.04 3-14（滿(mǎn)量程的），切除；，正常工作電路見(jiàn)圖iiUVUV23221111221231.04 13 1 1.040.60.6當(dāng)時(shí)，輸出

11、被切除這時(shí) 當(dāng)時(shí)，所切除點(diǎn)的具體數(shù)值以：iiiLLiUVUN UUN N UUUUVUVUUV實(shí)際的切除值可通過(guò)實(shí)際的切除值可通過(guò)U UL L來(lái)調(diào)整來(lái)調(diào)整小信號(hào)切除電路小信號(hào)切除電路開(kāi)方器的輸入輸出特性開(kāi)方器的輸入輸出特性第二節(jié)第二節(jié) 執(zhí)行器執(zhí)行器TTTICM蒸蒸汽汽冷液冷液熱熱液液應(yīng)用示例：應(yīng)用示例：v執(zhí)行器的構(gòu)成：執(zhí)行器的構(gòu)成： 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生推力或位移的裝置。產(chǎn)生推力或位移的裝置。 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)直接改變能量或物料輸送量的裝置，通常稱(chēng)直接改變能量或物料輸送量的裝置，通常稱(chēng) 為為控制閥控制閥或或調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥。v 執(zhí)行器的分類(lèi)：執(zhí)行器的分類(lèi)： 氣動(dòng)、電動(dòng)和液動(dòng)氣動(dòng)、電動(dòng)和液動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行

12、器電動(dòng)執(zhí)行器 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器 液動(dòng)執(zhí)行器液動(dòng)執(zhí)行器一、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有角行程角行程和和直行程直行程兩種，是以?xún)上鄡煞N，是以?xún)上嘟涣麟姍C(jī)為動(dòng)力的位置伺服機(jī)構(gòu)，它將輸入的直流電交流電機(jī)為動(dòng)力的位置伺服機(jī)構(gòu)，它將輸入的直流電流信號(hào)線性地轉(zhuǎn)換成位移量。流信號(hào)線性地轉(zhuǎn)換成位移量。（一）基本結(jié)構(gòu)和工作原理（一）基本結(jié)構(gòu)和工作原理0900mmmm角行程角行程 直行程直行程伺服放大器伺服放大器位置發(fā)送器位置發(fā)送器伺服電機(jī)伺服電機(jī)減速器減速器閥位指示放大器放大器執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)420mAIiIf電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)方框圖電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)方框圖090O操作器操作器（二）伺服放大

13、器（二）伺服放大器組成：組成：信號(hào)隔離器、信號(hào)隔離器、 綜合放大電路、綜合放大電路、 觸發(fā)電路、固觸發(fā)電路、固 態(tài)繼電器等。態(tài)繼電器等。作用：作用：將信號(hào)將信號(hào)Ii 和和If 綜合、比較并放大，然后通過(guò)可控綜合、比較并放大，然后通過(guò)可控 硅交流開(kāi)關(guān)去控制伺服電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)硅交流開(kāi)關(guān)去控制伺服電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)。 信號(hào)隔離器信號(hào)隔離器采用光采用光電隔離電路，實(shí)現(xiàn)信號(hào)電隔離電路，實(shí)現(xiàn)信號(hào)隔離和電流隔離和電流電壓轉(zhuǎn)換。電壓轉(zhuǎn)換。 綜合放大綜合放大和和觸發(fā)電觸發(fā)電路路見(jiàn)左圖。見(jiàn)左圖。（三）執(zhí)行機(jī)構(gòu)（三）執(zhí)行機(jī)構(gòu)1.組成：組成：伺服電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、位置發(fā)送器等。伺服電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、位置發(fā)送器等。伺服電機(jī)伺服

14、電機(jī)減速器減速器位置發(fā)送器位置發(fā)送器090220VAC420mADC作用：作用：將伺服放大器輸出的電功率將伺服放大器輸出的電功率轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成機(jī)械轉(zhuǎn)矩，并且成機(jī)械轉(zhuǎn)矩，并且 當(dāng)伺服放大器沒(méi)有輸出時(shí)，電機(jī)又能可靠地當(dāng)伺服放大器沒(méi)有輸出時(shí)，電機(jī)又能可靠地制動(dòng)制動(dòng)。 2. 2.伺服電機(jī)伺服電機(jī)CDW1W2220VAC3.3.減速器減速器作用：作用：把伺服電機(jī)高轉(zhuǎn)速、小轉(zhuǎn)矩的輸出功率轉(zhuǎn)換成執(zhí)把伺服電機(jī)高轉(zhuǎn)速、小轉(zhuǎn)矩的輸出功率轉(zhuǎn)換成執(zhí) 行機(jī)構(gòu)輸出軸的低轉(zhuǎn)速、大力矩的輸出功率，以行機(jī)構(gòu)輸出軸的低轉(zhuǎn)速、大力矩的輸出功率，以 推動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。采用正齒輪和行星齒輪機(jī)構(gòu)相結(jié)推動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。采用正齒輪和行星齒輪機(jī)構(gòu)相結(jié) 合

15、的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。合的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。z z1 1擺輪的齒數(shù)擺輪的齒數(shù) z z2 2內(nèi)齒輪的齒數(shù)內(nèi)齒輪的齒數(shù)行星齒輪機(jī)構(gòu)相行星齒輪機(jī)構(gòu)相結(jié)合的減速比：結(jié)合的減速比：i ( )z2 z1 z1 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)4.4.位置發(fā)送器位置發(fā)送器作用：作用：將輸出軸將輸出軸090的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成420mADC直流直流 電流，作為閥位信號(hào)和反饋信號(hào)。電流，作為閥位信號(hào)和反饋信號(hào)。RLEE1E2U電氣原理圖電氣原理圖二、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)二、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1.1.作用：作用：接受電接受電/ /氣轉(zhuǎn)換器氣轉(zhuǎn)換器 ( (或電或電/ /氣閥門(mén)定位器氣閥門(mén)定位器) ) 輸輸 出的氣壓信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出力和出的氣

16、壓信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出力和 推桿直位移量，以推動(dòng)調(diào)節(jié)動(dòng)作。推桿直位移量，以推動(dòng)調(diào)節(jié)動(dòng)作。 即即2020100kPa100kPa氣壓信號(hào)氣壓信號(hào)直線位移直線位移薄膜式：薄膜式：氣壓推動(dòng)薄膜并帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)氣壓推動(dòng)薄膜并帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng), , 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, ,動(dòng)作動(dòng)作 可靠，維修方便，價(jià)格較低，但輸出行程小；可靠，維修方便，價(jià)格較低，但輸出行程?。?活塞式：活塞式：氣壓推動(dòng)活塞并帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)，輸出推力大，氣壓推動(dòng)活塞并帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)，輸出推力大， 行程長(zhǎng)，但價(jià)格較高，只用于特殊需要的場(chǎng)合。行程長(zhǎng)，但價(jià)格較高，只用于特殊需要的場(chǎng)合。 2分分類(lèi)類(lèi)氣信號(hào)氣信號(hào)氣信號(hào)氣信號(hào)薄膜式薄膜式 活塞式活塞式3

17、.氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)分類(lèi)：分類(lèi)： 正作用式正作用式( (信號(hào)壓力增加時(shí)推桿向下動(dòng)作，信號(hào)壓力增加時(shí)推桿向下動(dòng)作，ZMAZMA) ) 反作用式反作用式( (信號(hào)壓力增加時(shí)推桿向上動(dòng)作，信號(hào)壓力增加時(shí)推桿向上動(dòng)作，ZMBZMB) ) 氣開(kāi)式氣開(kāi)式（氣壓增大閥門(mén)開(kāi)大）（氣壓增大閥門(mén)開(kāi)大） 氣閉式氣閉式（氣壓增大閥門(mén)關(guān)?。鈮涸龃箝y門(mén)關(guān)?。﹍其含義為：Z執(zhí)行器大類(lèi)；M氣動(dòng)薄膜型式；A正作用；B反作用。l輸入信號(hào)：輸入信號(hào)： 0.020.1MPa氣體壓力氣體壓力l輸出信號(hào)：輸出信號(hào)： 連桿位移連桿位移行程，行程，l 規(guī)格有：規(guī)格有：10,16,25,40,60,100mm結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)

18、見(jiàn)右圖。結(jié)構(gòu)見(jiàn)右圖。 當(dāng)信號(hào)壓力通過(guò)上當(dāng)信號(hào)壓力通過(guò)上膜蓋膜蓋1 1和波紋膜片和波紋膜片2 2組成組成的氣室時(shí)，在膜片上產(chǎn)的氣室時(shí)，在膜片上產(chǎn)生推力生推力, ,使推桿使推桿5 5下移并下移并壓縮彈簧壓縮彈簧 6 6。當(dāng)彈簧力。當(dāng)彈簧力與膜片推力相平衡時(shí)，與膜片推力相平衡時(shí)，推桿穩(wěn)定在相應(yīng)的位置推桿穩(wěn)定在相應(yīng)的位置上。上。 膜片的有效面積有：膜片的有效面積有：200200，280280，400400，630630，10001000，16001600cmcm2 2 等。等。執(zhí)執(zhí)行行機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)PQ閥座閥芯調(diào)節(jié)件推桿薄膜彈簧結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)組組成成靜態(tài)特性靜態(tài)特性 在平衡狀態(tài)時(shí)，氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)

19、構(gòu)的力平衡方在平衡狀態(tài)時(shí)，氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的力平衡方程式可表示如下：程式可表示如下：P1CsAeL =式中：式中： L 推桿位移；推桿位移； Ae 膜片有效面積；膜片有效面積； P1 輸入壓力；輸入壓力； Cs 彈簧剛度。彈簧剛度。輸入輸出特性見(jiàn)右圖。輸入輸出特性見(jiàn)右圖。存在存在非線性偏差非線性偏差和和正反正反行程偏差行程偏差。改善方法：改善方法：l實(shí)際執(zhí)行機(jī)構(gòu)的非線性偏差小于0.4%，正反行程變差小于2.5%。將閥門(mén)定位器作為氣動(dòng)執(zhí)行器的組成成分，可以有效地減小此項(xiàng)誤差。動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性 在動(dòng)態(tài)情況下，輸入信號(hào)管線存在阻力，管線和在動(dòng)態(tài)情況下，輸入信號(hào)管線存在阻力，管線和薄膜氣室近似作為氣

20、容，故執(zhí)行機(jī)構(gòu)可看成一個(gè)阻容薄膜氣室近似作為氣容，故執(zhí)行機(jī)構(gòu)可看成一個(gè)阻容環(huán)節(jié)，薄膜氣室壓力環(huán)節(jié)，薄膜氣室壓力P P1 1與控制器輸出壓力與控制器輸出壓力P P0 0關(guān)系為：關(guān)系為：RCS+11 = =P1P0TS+11式中式中 ，R、C分別為氣阻、氣容，分別為氣阻、氣容，T為時(shí)間常數(shù)。為時(shí)間常數(shù)?？傻每刂破鬏敵鰤毫傻每刂破鬏敵鰤毫0與推桿位移與推桿位移L之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為：(TS+1)CsAe = =LP0TS+1K式中，式中，T T為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的放大系數(shù)。為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的放大系數(shù)。三、閥門(mén)定位器三、閥門(mén)定位器1.1.作用：作用：閥門(mén)定位器與氣動(dòng)控制閥配套使用，它接受閥門(mén)定位器與氣動(dòng)控

21、制閥配套使用，它接受 控制器的輸出信號(hào)，成比例地輸出壓力至執(zhí)控制器的輸出信號(hào)，成比例地輸出壓力至執(zhí) 行機(jī)構(gòu)，推桿移動(dòng)后的位移量反饋至定位行機(jī)構(gòu)，推桿移動(dòng)后的位移量反饋至定位 器，構(gòu)成一閉環(huán)系統(tǒng)。器，構(gòu)成一閉環(huán)系統(tǒng)。定位器定位器控制器控制器P0氣源氣源位置位置反饋反饋P1閥門(mén)定位器示意圖閥門(mén)定位器示意圖2.2.優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：閥門(mén)定位器可增加閥門(mén)定位器可增加 執(zhí)行器輸出功率，執(zhí)行器輸出功率， 減小信號(hào)傳遞滯減小信號(hào)傳遞滯 后，加快閥桿位移后，加快閥桿位移 速度，提高線性速度，提高線性 度，克服閥桿摩擦度，克服閥桿摩擦 力，保證正確定位。力，保證正確定位。電氣閥門(mén)定位器3.電電/氣閥門(mén)定位器氣閥門(mén)定位

22、器 具有電具有電/ / 氣轉(zhuǎn)換器和閥門(mén)定位器的雙重作用，它氣轉(zhuǎn)換器和閥門(mén)定位器的雙重作用，它接受電動(dòng)控制器輸出的接受電動(dòng)控制器輸出的4 4 2020mAmA電流信號(hào)，成比例地輸電流信號(hào)，成比例地輸出出2020 100100kPa(kPa(或或4040 200200kPakPa) )氣動(dòng)信號(hào)至執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)信號(hào)至執(zhí)行機(jī)構(gòu)。組組成成轉(zhuǎn)換組件：轉(zhuǎn)換組件：永久磁鋼、線圈、杠桿、噴嘴、擋板及調(diào)零永久磁鋼、線圈、杠桿、噴嘴、擋板及調(diào)零 裝置等。裝置等。氣路組件：氣路組件：氣動(dòng)放大器、氣阻、壓力表、手氣動(dòng)放大器、氣阻、壓力表、手/ /自動(dòng)切換閥。自動(dòng)切換閥。反饋組件：反饋組件：反饋彈簧、反饋拉桿、反饋壓板等

23、。反饋彈簧、反饋拉桿、反饋壓板等。接線盒組件：接線盒組件：接線盒、端子板及電纜引線等。接線盒、端子板及電纜引線等。結(jié)構(gòu)及原理結(jié)構(gòu)及原理閥門(mén)定位器原理簡(jiǎn)圖閥門(mén)定位器原理簡(jiǎn)圖PsPoPa應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)用場(chǎng)合 推力大，可用于高差壓、大口徑、高壓、高溫、推力大，可用于高差壓、大口徑、高壓、高溫、低溫及介質(zhì)中含有固體懸浮物或粘性流體的場(chǎng)合。低溫及介質(zhì)中含有固體懸浮物或粘性流體的場(chǎng)合。動(dòng)作速度快，可用于控制器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)距離較遠(yuǎn)的場(chǎng)合。動(dòng)作速度快，可用于控制器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)距離較遠(yuǎn)的場(chǎng)合。 可用于需分程控制的場(chǎng)合，兩臺(tái)定位器由一個(gè)控制器操縱，可用于需分程控制的場(chǎng)合，兩臺(tái)定位器由一個(gè)控制器操縱，每臺(tái)定位器的工作由分程

24、點(diǎn)決定。每臺(tái)定位器的工作由分程點(diǎn)決定。 可改善控制閥的流量特性，通過(guò)改變反饋凸輪的幾何形狀，可改善控制閥的流量特性，通過(guò)改變反饋凸輪的幾何形狀，使定位器的輸出特性發(fā)生變化，從而達(dá)到修正流量特性的目的。使定位器的輸出特性發(fā)生變化，從而達(dá)到修正流量特性的目的。四、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)四、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)又稱(chēng)控制閥又稱(chēng)控制閥( (或調(diào)節(jié)閥或調(diào)節(jié)閥) )，是一個(gè)局部阻力可，是一個(gè)局部阻力可變的節(jié)流元件。閥芯移動(dòng)改變了閥芯與閥座間的流通面積，變的節(jié)流元件。閥芯移動(dòng)改變了閥芯與閥座間的流通面積，即改變了閥的阻力系數(shù)，使被控介質(zhì)流量相應(yīng)改變即改變了閥的阻力系數(shù)，使被控介質(zhì)流量相應(yīng)改變。 （一）控制閥結(jié)構(gòu)（一）

25、控制閥結(jié)構(gòu) 由上閥蓋、下閥蓋、閥由上閥蓋、下閥蓋、閥體、閥座、閥芯、閥桿、填體、閥座、閥芯、閥桿、填料和壓板等構(gòu)成。為適應(yīng)多料和壓板等構(gòu)成。為適應(yīng)多種使用要求，閥芯和閥體有種使用要求，閥芯和閥體有不同的結(jié)構(gòu)，使用的材料也不同的結(jié)構(gòu)，使用的材料也各不相同。各不相同。閥的結(jié)構(gòu)型式閥的結(jié)構(gòu)型式v直通單座閥直通單座閥v直通雙座閥直通雙座閥v角形閥角形閥v三通閥三通閥v蝶閥蝶閥v套筒閥套筒閥v偏心旋轉(zhuǎn)閥偏心旋轉(zhuǎn)閥v高壓閥高壓閥調(diào)節(jié)閥的類(lèi)型調(diào)節(jié)閥的類(lèi)型1.閥芯型式閥芯型式閥芯型式有直行程閥芯和角行程閥芯兩類(lèi)。閥芯型式有直行程閥芯和角行程閥芯兩類(lèi)。 （1）直行程閥芯直行程閥芯又分為：平板型、柱塞型、又分為：

26、平板型、柱塞型、窗口型和多級(jí)閥芯。各種閥芯的型式見(jiàn)下圖。窗口型和多級(jí)閥芯。各種閥芯的型式見(jiàn)下圖。直行程閥芯直行程閥芯（2）l角行程閥芯角行程閥芯有偏心旋轉(zhuǎn)型、蝶型和球型。有偏心旋轉(zhuǎn)型、蝶型和球型。 圖圖332 角行程閥芯角行程閥芯（3）流體對(duì)閥芯作用形式：）流體對(duì)閥芯作用形式：流開(kāi)閥流開(kāi)閥和和流閉閥流閉閥圖圖333圖圖334.4.閥芯的安裝形式：閥芯的安裝形式：正裝閥正裝閥和和反裝閥反裝閥 控制閥的流量特性控制閥的流量特性1.1.理想流量特性理想流量特性( (閥前后壓差不隨閥的開(kāi)度而變閥前后壓差不隨閥的開(kāi)度而變) )（）QQmaxlfL 控制閥的流量特性指介質(zhì)流過(guò)控制閥相對(duì)流量（控制閥的流量特

27、性指介質(zhì)流過(guò)控制閥相對(duì)流量（ ）與）與相對(duì)位移（相對(duì)位移（ ）之間的關(guān)系，即：）之間的關(guān)系，即：QQmaxlL（二）（二）控制閥特性控制閥特性vv 直線特性：直線特性： Q/Qmax= K ( l /L )+ C vv 對(duì)數(shù)特性：對(duì)數(shù)特性： Q/Qmax= R (l /L-1) vv 拋物線特性：拋物線特性：Q/Qmax= 1/R 1+( 1) l/L 2 vv 快開(kāi)特性：隨著開(kāi)度增大快開(kāi)特性：隨著開(kāi)度增大, 流量很快達(dá)最大。流量很快達(dá)最大。 R各種流量特性及其閥芯形狀如圖所示各種流量特性及其閥芯形狀如圖所示1 1 快開(kāi)；快開(kāi)；2 2 直線；直線；3 3 拋物線；拋物線；4 4 修正拋物線修正

28、拋物線2.2.工作流量特性工作流量特性( (閥前后壓差隨閥的開(kāi)度而變閥前后壓差隨閥的開(kāi)度而變) ) 串聯(lián)管道時(shí)的工作流量特性串聯(lián)管道時(shí)的工作流量特性 并聯(lián)管道時(shí)的工作流量特性并聯(lián)管道時(shí)的工作流量特性結(jié)論結(jié)論vv 使理想流量特性發(fā)生畸變使理想流量特性發(fā)生畸變, , 串聯(lián)管道尤為嚴(yán)重串聯(lián)管道尤為嚴(yán)重, , 放大系放大系 數(shù)隨開(kāi)度增大而減小數(shù)隨開(kāi)度增大而減小, , 并聯(lián)管道總比原來(lái)小。并聯(lián)管道總比原來(lái)小。vv 使控制閥可調(diào)比降低，并聯(lián)管道尤為嚴(yán)重。使控制閥可調(diào)比降低，并聯(lián)管道尤為嚴(yán)重。 vv 串聯(lián)管道使總流量減少，并聯(lián)管道則增加。串聯(lián)管道使總流量減少，并聯(lián)管道則增加。五、執(zhí)行器的選擇五、執(zhí)行器的選擇

29、包括結(jié)構(gòu)型式、流量特性、閥門(mén)口徑等的選擇。包括結(jié)構(gòu)型式、流量特性、閥門(mén)口徑等的選擇。（一）（一）結(jié)構(gòu)型式的選擇結(jié)構(gòu)型式的選擇 根據(jù)能源、工藝條件、介質(zhì)性質(zhì)等來(lái)確定根據(jù)能源、工藝條件、介質(zhì)性質(zhì)等來(lái)確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的規(guī)格的規(guī)格品種。對(duì)于氣動(dòng)執(zhí)行器，從工藝生產(chǎn)的安全考慮品種。對(duì)于氣動(dòng)執(zhí)行器，從工藝生產(chǎn)的安全考慮, , 選擇其作用選擇其作用方式是氣開(kāi)式或是氣關(guān)式。方式是氣開(kāi)式或是氣關(guān)式。 按執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正反按執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正反作用和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的正反作用和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的正反安裝方式，實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)執(zhí)安裝方式，實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)執(zhí)行器的行器的氣開(kāi)氣開(kāi)、氣關(guān)氣關(guān)時(shí)有時(shí)有四種組合方式。四種組合方式。 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的選擇是根據(jù)流體性質(zhì)、流動(dòng)狀態(tài)、工的選擇是根據(jù)流體性質(zhì)、流動(dòng)狀態(tài)、工藝條件和過(guò)程控制的要求，并兼顧經(jīng)濟(jì)性來(lái)確定合適藝條件和過(guò)程控制的要求，并兼顧經(jīng)濟(jì)性來(lái)確定合適的結(jié)構(gòu)形式。的結(jié)構(gòu)形式。（二）（二）控制閥