調(diào)節(jié)閥流量特性(1)

1、調(diào)節(jié)閥的流量特性及附件調(diào)節(jié)閥的流量特性及附件 調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性5.2.15.2.1調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)閥的流量特性流量特性調(diào)節(jié)閥的閥芯位移與流量之間的關系，對控制調(diào)節(jié)閥的閥芯位移與流量之間的關系，對控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)有很大影響。系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)有很大影響。流量流量特性的定義：特性的定義：被控介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開被控介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開度（相對位移）間的關系稱為調(diào)節(jié)閥的流量特性。度（相對位移）間的關系稱為調(diào)節(jié)閥的流量特性。)(=maxLlfQQQ/Qmax 相對流量相對流量 l/L 相對開度相對開度調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性 相對流量相對流量Q/Qma

2、x 是控制閥某一是控制閥某一開度流量開度流量Q與全開時流量與全開時流量Qmax之比；之比； 相對開度相對開度l/L 是控制閥某一開度是控制閥某一開度行程行程l與全開行程與全開行程L之比。之比。 )(=maxLlfQQ 調(diào)節(jié)閥的流量特性不僅與閥門調(diào)節(jié)閥的流量特性不僅與閥門的結(jié)構和開度有關，還與閥前后的的結(jié)構和開度有關，還與閥前后的壓差有關，壓差有關，必須分開討論。必須分開討論。LQ調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性為了便于分析，先將閥前后壓差固定，然后再引伸到實際工作為了便于分析，先將閥前后壓差固定，然后再引伸到實際工作情況，于是有固有流量特性與工作流量特性之分。情況，于是有固有流量特性與工作流量

3、特性之分。1 1、固有（理想）流量特性、固有（理想）流量特性在將控制閥前后壓差固定時得到的流量特性稱為固有流量特性。在將控制閥前后壓差固定時得到的流量特性稱為固有流量特性。它取決于閥芯的形狀。它取決于閥芯的形狀。3 21 3 4（1）直線特性直線特性（2）等百分比特性等百分比特性（3）快開特性快開特性（4）拋物線特性拋物線特性3 1 42調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性（1）直線流量特性直線流量特性控制閥的相對流量與相對開度成直線關系，即控制閥的相對流量與相對開度成直線關系，即單位位移變化所引起的流量變化是常數(shù)。單位位移變化所引起的流量變化是常數(shù)。用數(shù)學式用數(shù)學式表示為：表示為：max11(1

4、-)RRQlQL R 調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比系數(shù)。的可調(diào)比系數(shù)。3 1 42調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性 可調(diào)比可調(diào)比R為調(diào)節(jié)閥所能為調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量與最小流量控制的最大流量與最小流量的比值。的比值。R = Qmax / Qmin 其中其中Qmin不是指閥門全關時的泄漏量，而是閥門能平穩(wěn)控不是指閥門全關時的泄漏量，而是閥門能平穩(wěn)控制的最小流量，約為最大流量的制的最小流量，約為最大流量的24%一般閥門的可調(diào)比一般閥門的可調(diào)比R=30。 在小開度時，流量相對變化值大，靈敏度高，不易控制，甚在小開度時，流量相對變化值大，靈敏度高，不易控制，甚至發(fā)生震蕩；在大開度時，流量相對變化值小，調(diào)節(jié)緩

5、慢。至發(fā)生震蕩；在大開度時，流量相對變化值小，調(diào)節(jié)緩慢。3 1 42調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性 v直線閥的流量放大系數(shù)在任何一點上都是相同的，但直線閥的流量放大系數(shù)在任何一點上都是相同的，但其對流量的控制力卻是不同的。其對流量的控制力卻是不同的。 控制力：閥門開度改變時，相對流量的改變比值?？刂屏Γ洪y門開度改變時，相對流量的改變比值。 例如在不同的開度上，再分別增加例如在不同的開度上，再分別增加10%開度，相對流開度，相對流量的變化比值為量的變化比值為10時：時：（20-10）/10100%=100%50時：時：（60-50）/50100%=20%80時：時：（90-80）/80100%

6、=12.5%Q/Q100L/Lmaxs=1調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性 （2） 等百分比（對數(shù)）流量特性等百分比（對數(shù)）流量特性單位相對行程變化所引起的相對流量變化與單位相對行程變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量成正比關系：此點的相對流量成正比關系：-1)(max=LlRQQv曲線斜率（放大系數(shù)）隨行程曲線斜率（放大系數(shù)）隨行程的增大而增大。流量小時，流量變化的增大而增大。流量小時，流量變化??；流量大時，流量變化大。??；流量大時，流量變化大。v等百分比特性在直線特性下方，等百分比特性在直線特性下方，在同一位移時，直線流量特性閥比等在同一位移時，直線流量特性閥比等百分比流量特性的調(diào)節(jié)閥

7、通過的流量百分比流量特性的調(diào)節(jié)閥通過的流量大。大。 3 1 42調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性 v等百分比閥在各流量點的放大系數(shù)不同，但對等百分比閥在各流量點的放大系數(shù)不同，但對流量的控制力卻是相同的。流量的控制力卻是相同的。 同樣以同樣以10、50及及80三點為例，分別增加三點為例，分別增加10%開度，相對流量變化的比值為：開度，相對流量變化的比值為：10%處：處：（6.58%-4.68%）/4.68%41%50%處：處：（25.7%-18.2%）/18.2%41%80%處：處：（71.2%-50.6%）/50.6%41%Q/Q100L/Lmaxs=1調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性 （3

8、）快開特性快開特性開度較小時就有較大流量，隨開度的增大，流開度較小時就有較大流量，隨開度的增大，流量很快就達到最大，故稱為快開特性。適用于迅速量很快就達到最大，故稱為快開特性。適用于迅速啟閉的切斷閥或雙位控制系統(tǒng)。啟閉的切斷閥或雙位控制系統(tǒng)。（4） 拋物線流量特性拋物線流量特性特性曲線為拋物線，特性曲線為拋物線，介于直線和對數(shù)曲線之間，介于直線和對數(shù)曲線之間，使用較少。使用較少。3 1 42調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性 各種閥門都有自己特定的流量特性，如隔各種閥門都有自己特定的流量特性，如隔膜閥的流量特性近于快開特性，蝶閥的流量特性接膜閥的流量特性近于快開特性，蝶閥的流量特性接近于等百分比

9、特性。選擇閥門時應該注意各種閥門近于等百分比特性。選擇閥門時應該注意各種閥門的流量特性。的流量特性。 對隔膜閥和蝶閥，由于它的結(jié)構特點，不對隔膜閥和蝶閥，由于它的結(jié)構特點，不可能用改變閥芯的曲面形狀來改變其特性。因此，可能用改變閥芯的曲面形狀來改變其特性。因此，要改善其流量特性，只能通過改變閥門定位器反饋要改善其流量特性，只能通過改變閥門定位器反饋凸輪的外形來實現(xiàn)。凸輪的外形來實現(xiàn)。調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性 2、調(diào)節(jié)閥的工作流量特性調(diào)節(jié)閥的工作流量特性實際使用時，調(diào)節(jié)閥裝在具有阻力的管道系統(tǒng)實際使用時，調(diào)節(jié)閥裝在具有阻力的管道系統(tǒng)中。管道對流體的阻力隨流量而變化，閥前后壓差中。管道對流

10、體的阻力隨流量而變化，閥前后壓差也是變化的，這時流量特性會發(fā)生畸變。也是變化的，這時流量特性會發(fā)生畸變。例：管道串聯(lián)時的工作流量特性例：管道串聯(lián)時的工作流量特性如圖，管道系統(tǒng)總壓力如圖，管道系統(tǒng)總壓力P等于管路系統(tǒng)的壓降等于管路系統(tǒng)的壓降PG與控制閥的壓降與控制閥的壓降PT之和。之和。PPGQPT管路及設備管路及設備PGPT調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥PP調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性 從串聯(lián)管道中調(diào)節(jié)閥兩端壓差從串聯(lián)管道中調(diào)節(jié)閥兩端壓差PT的變化曲線的變化曲線可看出，調(diào)節(jié)閥全關時閥上壓力最大，基本等于系可看出，調(diào)節(jié)閥全關時閥上壓力最大，基本等于系統(tǒng)總壓力；調(diào)節(jié)閥全開時閥上壓力降至最小。統(tǒng)總壓力；調(diào)節(jié)閥全開

11、時閥上壓力降至最小。為了表示調(diào)節(jié)閥兩端壓差為了表示調(diào)節(jié)閥兩端壓差PT的變化范圍，以的變化范圍，以閥權度閥權度s表示調(diào)節(jié)閥全開時，閥前后最小壓差表示調(diào)節(jié)閥全開時，閥前后最小壓差PTmin與總壓力與總壓力 P之比。之比。s =PTmin / PPPGQPT管路及設備管路及設備PGPT調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥PP調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性以以Qmax表示串聯(lián)管道阻力為零時表示串聯(lián)管道阻力為零時(s=1)，閥全開時達到，閥全開時達到的最大流量?？傻么?lián)管道在不同的最大流量?？傻么?lián)管道在不同s值時，以自身值時，以自身Qmax作參作參照的工作流量特性。照的工作流量特性。v流量特性畸變：流量特性畸變：對數(shù)閥變?yōu)?/p>

12、直線閥對數(shù)閥變?yōu)橹本€閥 直線閥變?yōu)榭扉_閥直線閥變?yōu)榭扉_閥s 調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性 例：管道并聯(lián)時的工作流量特性例：管道并聯(lián)時的工作流量特性 有的調(diào)節(jié)閥裝有旁路，便于手動操作和維護。有的調(diào)節(jié)閥裝有旁路，便于手動操作和維護。當生產(chǎn)能力提高或其他原因引起調(diào)節(jié)閥的最大流量當生產(chǎn)能力提高或其他原因引起調(diào)節(jié)閥的最大流量滿足不了工藝生產(chǎn)的要求時，可以把旁路打開一些，滿足不了工藝生產(chǎn)的要求時，可以把旁路打開一些，這時調(diào)節(jié)閥的理想流量特性就成為工作流量特性。這時調(diào)節(jié)閥的理想流量特性就成為工作流量特性。調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性 在圖在圖1-5-301-5-30所示的并聯(lián)管路中，所示的并聯(lián)管路中

13、， 有有（ ）LlXqmaxq=+(1-X)式中式中 q q并聯(lián)管道的總流量，即：并聯(lián)管道的總流量，即：q= qq= q1 1+ q+ q2 2；q qmaxmax管路總流量的最大值；管路總流量的最大值； 調(diào)節(jié)閥的理想流量特性；調(diào)節(jié)閥的理想流量特性；l/Ll/L閥芯相對位移；閥芯相對位移； X X調(diào)節(jié)閥全開時最大流量和總管流量之比，即調(diào)節(jié)閥全開時最大流量和總管流量之比，即Xqmaxq1max 上式表示并聯(lián)管道的工作流量特性。理想流量特性為直線及等百分上式表示并聯(lián)管道的工作流量特性。理想流量特性為直線及等百分比的調(diào)節(jié)閥，在不同的比的調(diào)節(jié)閥，在不同的X X值時，工作流量特性如圖值時，工作流量特性如

14、圖1-5-311-5-31所示。所示。 由圖由圖1-5-311-5-31可以看出，并聯(lián)管道中，閥本身的流量特性變化不大，可以看出，并聯(lián)管道中，閥本身的流量特性變化不大，但可調(diào)比降低了。實際應用中，為使調(diào)節(jié)閥有足夠的調(diào)節(jié)能力，旁路但可調(diào)比降低了。實際應用中，為使調(diào)節(jié)閥有足夠的調(diào)節(jié)能力，旁路流量不能超過總流量的流量不能超過總流量的2020，即，即X X值不能低于值不能低于0.80.8。調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性 結(jié)論結(jié)論q串、并聯(lián)管道使理想流量特性發(fā)生畸變，串聯(lián)管道的影響尤為串、并聯(lián)管道使理想流量特性發(fā)生畸變，串聯(lián)管道的影響尤為嚴重；嚴重； q串、并聯(lián)管道式調(diào)節(jié)閥可調(diào)比降低，并聯(lián)管道更為嚴重

15、；串、并聯(lián)管道式調(diào)節(jié)閥可調(diào)比降低，并聯(lián)管道更為嚴重；q串聯(lián)管道使系統(tǒng)總流量減少，并聯(lián)管道使系統(tǒng)總流量增加；串聯(lián)管道使系統(tǒng)總流量減少，并聯(lián)管道使系統(tǒng)總流量增加；q串聯(lián)管道調(diào)節(jié)閥開度小時放大系數(shù)增加，開度大時則減少，并串聯(lián)管道調(diào)節(jié)閥開度小時放大系數(shù)增加，開度大時則減少，并聯(lián)管道調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)在任何開度下總比原來的減少。聯(lián)管道調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)在任何開度下總比原來的減少。調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 5.3.15.3.1氣動閥門定位器氣動閥門定位器氣動閥門定位器接受氣動調(diào)節(jié)器（或氣動閥門定位器接受氣動調(diào)節(jié)器（或電氣轉(zhuǎn)換器）的氣壓輸出信號，然后產(chǎn)生與電氣轉(zhuǎn)換器）的氣壓輸出信號，然后產(chǎn)生與該輸出信號成比例的

16、氣壓信號，用以控制氣該輸出信號成比例的氣壓信號，用以控制氣動調(diào)節(jié)閥。氣動閥門定位器按其工作原理可動調(diào)節(jié)閥。氣動閥門定位器按其工作原理可分成位移平衡式和力（力矩）平衡式兩大類分成位移平衡式和力（力矩）平衡式兩大類。下面介紹力（力矩）平衡式氣動閥門定位器。下面介紹力（力矩）平衡式氣動閥門定位器。氣動調(diào)節(jié)閥中，閥桿的位移是由薄膜氣動調(diào)節(jié)閥中，閥桿的位移是由薄膜上氣壓推力與彈簧反作用力平衡確定的上氣壓推力與彈簧反作用力平衡確定的。為了防止閥桿處的泄漏要壓緊填料，為了防止閥桿處的泄漏要壓緊填料，使閥桿摩擦力增大，且個體差異較大，這會使閥桿摩擦力增大，且個體差異較大，這會影響輸入信號影響輸入信號P P的執(zhí)

17、行精度。的執(zhí)行精度。調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 解決措施解決措施 在調(diào)節(jié)閥上加裝在調(diào)節(jié)閥上加裝閥門定位器，引入閥桿閥門定位器，引入閥桿位移負反饋。使閥桿能位移負反饋。使閥桿能按輸入信號精確地確定按輸入信號精確地確定自己的開度。自己的開度。調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 力（力矩）平衡式氣動閥門定位器按力矩平衡原理工作，如圖力（力矩）平衡式氣動閥門定位器按力矩平衡原理工作，如圖1-5-1-5-3232所示。當通入波紋管所示。當通入波紋管1 1的信號壓力增加時，使主杠桿的信號壓力增加時，使主杠桿2 2繞支點繞支點1515轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動，擋板擋板1313靠近噴嘴靠近噴嘴1414，噴嘴背

18、壓經(jīng)放大器，噴嘴背壓經(jīng)放大器1616放大后，送入到執(zhí)行機構放大后，送入到執(zhí)行機構8 8的的薄膜室，并使閥桿向下移動，帶動反饋桿薄膜室，并使閥桿向下移動，帶動反饋桿9 9繞支點繞支點4 4轉(zhuǎn)動，反饋凸輪轉(zhuǎn)動，反饋凸輪5 5也也跟著作逆時針轉(zhuǎn)動，通過滾輪跟著作逆時針轉(zhuǎn)動，通過滾輪1010使副杠桿使副杠桿6 6繞支點繞支點7 7順時針轉(zhuǎn)動，并將順時針轉(zhuǎn)動，并將反饋彈簧反饋彈簧1111拉伸，彈簧拉伸，彈簧1111對主杠桿對主杠桿2 2的拉力與信號壓力作用在波紋管的拉力與信號壓力作用在波紋管1 1上的力達到力矩平衡時儀表達到平衡狀態(tài)。此時，一定的信號壓力就上的力達到力矩平衡時儀表達到平衡狀態(tài)。此時，一定

19、的信號壓力就對應一定的閥門位置。彈簧對應一定的閥門位置。彈簧1212是調(diào)零彈簧，調(diào)其預緊力可使擋板初始是調(diào)零彈簧，調(diào)其預緊力可使擋板初始位置變化。彈簧位置變化。彈簧3 3是遷移彈簧，在分程控制中用來改變波紋管對主杠桿是遷移彈簧，在分程控制中用來改變波紋管對主杠桿作用力的初始值，以使定位器在接受不同輸入信號范圍（作用力的初始值，以使定位器在接受不同輸入信號范圍（20-6020-60kPakPa或或60-10060-100kPakPa）時，仍能產(chǎn)生相同的輸出信號。）時，仍能產(chǎn)生相同的輸出信號。 改變定位器反饋桿的長度可實現(xiàn)行程調(diào)整。將正作用定位器中的改變定位器反饋桿的長度可實現(xiàn)行程調(diào)整。將正作用定

20、位器中的波紋管從主杠桿的右側(cè)換到左側(cè)，調(diào)節(jié)調(diào)零彈簧，是定位器的使其輸波紋管從主杠桿的右側(cè)換到左側(cè)，調(diào)節(jié)調(diào)零彈簧，是定位器的使其輸出壓力為出壓力為100100kPakPa，就能實現(xiàn)反作用調(diào)節(jié)。，就能實現(xiàn)反作用調(diào)節(jié)。 調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 5.3.2 5.3.2 電電- -氣轉(zhuǎn)換器氣轉(zhuǎn)換器 為了使氣動調(diào)節(jié)閥能夠接收電動調(diào)節(jié)器的輸出為了使氣動調(diào)節(jié)閥能夠接收電動調(diào)節(jié)器的輸出信號，必須把標準電流信號轉(zhuǎn)換為標準氣壓信號。信號，必須把標準電流信號轉(zhuǎn)換為標準氣壓信號。 電電/氣轉(zhuǎn)換器作用：氣轉(zhuǎn)換器作用：把電動調(diào)節(jié)器或把電動調(diào)節(jié)器或DCSDCS輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成氣輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成氣壓信號，送到氣動執(zhí)行

21、機壓信號，送到氣動執(zhí)行機構或其他氣動儀表上去。構或其他氣動儀表上去。 （將（將420mA的電流信號的電流信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成20100KPa的標準的標準氣壓信號氣壓信號 ）調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 常見的電常見的電- -氣轉(zhuǎn)換器的結(jié)構原理圖。氣轉(zhuǎn)換器的結(jié)構原理圖。它由三大步分組它由三大步分組成：電路部分成：電路部分，主要是測量線圈，主要是測量線圈4 4；磁路部分，磁路部分，由磁鋼由磁鋼5 5構成，它產(chǎn)生永久磁場；構成，它產(chǎn)生永久磁場；氣動力平衡部分，氣動力平衡部分，由噴嘴、擋由噴嘴、擋板、功率放大器及正、負反饋波紋管和調(diào)零彈簧組成。板、功率放大器及正、負反饋波紋管和調(diào)零彈簧組成。 電電- -氣轉(zhuǎn)換

22、器的動作原理是力矩平衡原理氣轉(zhuǎn)換器的動作原理是力矩平衡原理。當。當4-204-20mAmA的直流信號通入測量線圈之后，載流線圈在磁場中產(chǎn)生的直流信號通入測量線圈之后，載流線圈在磁場中產(chǎn)生電磁力，改電磁力與正、負反饋力矩平衡杠桿平衡，于電磁力，改電磁力與正、負反饋力矩平衡杠桿平衡，于是輸出信號就與輸入電流成為一一對應的關系，從而把是輸出信號就與輸入電流成為一一對應的關系，從而把電流信號變成對應的電流信號變成對應的20-10020-100kPakPa的氣壓信號。的氣壓信號。調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 工作原理工作原理 I 吸力吸力Fi 杠桿偏轉(zhuǎn)杠桿偏轉(zhuǎn) 擋板與噴嘴間隙擋板與噴嘴間隙 背壓背壓 放大器

23、輸入放大器輸入 輸出壓力輸出壓力P 杠桿杠桿的反饋力的反饋力Ff 杠桿平衡杠桿平衡 PI負反饋負反饋磁鐵磁鐵調(diào)零調(diào)零FiFf背壓背壓調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 5.3.3 5.3.3 電電- -氣閥門定位器氣閥門定位器 電電- -氣閥門定位器輸入信號為調(diào)節(jié)器來的氣閥門定位器輸入信號為調(diào)節(jié)器來的4-204-20mAmA的直流電信號，輸出的直流電信號，輸出為驅(qū)動氣動調(diào)節(jié)閥的氣壓信號，為驅(qū)動氣動調(diào)節(jié)閥的氣壓信號，如圖如圖1-5-341-5-34所示。所示。它能夠同時起到電它能夠同時起到電- -氣氣轉(zhuǎn)換器和氣動閥門定位器的作用轉(zhuǎn)換器和氣動閥門定位器的作用。實際應用中，常把電實際

24、應用中，常把電/氣轉(zhuǎn)換器和閥門氣轉(zhuǎn)換器和閥門定位器結(jié)合成一體，組成電定位器結(jié)合成一體，組成電/氣閥門定位器。氣閥門定位器。 調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 I杠桿上端右移杠桿上端右移閥桿下移閥桿下移反饋凸輪反饋凸輪右轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn) 反饋彈簧右拉反饋彈簧右拉杠桿平衡杠桿平衡擋板擋板靠近噴嘴靠近噴嘴 P壓力壓力調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 圖圖1-5-351-5-35表示一種雙向電表示一種雙向電- -氣氣閥門定位器的工作原理。它是按閥門定位器的工作原理。它是按力矩平衡原理工作的，它與氣動力矩平衡原理工作的，它與氣動閥門定位器有兩個明顯的區(qū)別，閥門定位器有兩個明顯的區(qū)別，一個是把波紋管組件換成力矩馬一個是把波紋管組件

25、換成力矩馬達，一個是把單相放大器改為雙達，一個是把單相放大器改為雙向放大器。當信號點流通入到力向放大器。當信號點流通入到力矩馬達矩馬達1 1的線圈兩端時，它與永的線圈兩端時，它與永久磁鋼作用后，對主杠桿產(chǎn)生一久磁鋼作用后，對主杠桿產(chǎn)生一個力矩，于是擋板靠近噴嘴，經(jīng)個力矩，于是擋板靠近噴嘴，經(jīng)放大器放大后的輸出壓力送入到放大器放大后的輸出壓力送入到活塞式執(zhí)行機構活塞式執(zhí)行機構2 2的氣缸，通過的氣缸，通過反饋凸輪拉伸放反饋彈簧，彈簧反饋凸輪拉伸放反饋彈簧，彈簧對主杠桿的反饋力矩與輸入電流對主杠桿的反饋力矩與輸入電流作用在主杠桿上的力矩相平衡時，作用在主杠桿上的力矩相平衡時，儀表達到平衡狀態(tài)，此時

26、，一定儀表達到平衡狀態(tài)，此時，一定的輸入電流就對應一定的閥門位的輸入電流就對應一定的閥門位置。置。調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 5.3.4 5.3.4 智能式閥門定位器智能式閥門定位器 隨著電子技術的迅速發(fā)展，微處理器也被引入到隨著電子技術的迅速發(fā)展，微處理器也被引入到調(diào)節(jié)閥中，出現(xiàn)了智能式調(diào)節(jié)閥。主要功能如下：調(diào)節(jié)閥中，出現(xiàn)了智能式調(diào)節(jié)閥。主要功能如下：1控制及執(zhí)行功能控制及執(zhí)行功能2補償及校正功能補償及校正功能3通信功能通信功能4診斷功能診斷功能5保護功能保護功能 智能電動執(zhí)行機構智能電動執(zhí)行機構調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 5.3.5 5.3.5 閥門定位器的應用場合閥門定位器的應用場合閥門定位

27、器是調(diào)節(jié)閥的主要附件，它和調(diào)節(jié)閥組成一個閉環(huán)回路，能夠增大調(diào)節(jié)閥門定位器是調(diào)節(jié)閥的主要附件，它和調(diào)節(jié)閥組成一個閉環(huán)回路，能夠增大調(diào)節(jié)閥的輸出功率，減少調(diào)節(jié)信號的傳遞滯后，加快閥桿的移動速度，能夠提高閥門閥的輸出功率，減少調(diào)節(jié)信號的傳遞滯后，加快閥桿的移動速度，能夠提高閥門的線性度，克服閥桿的摩擦力并消除不平衡力的影響，從而保證調(diào)節(jié)閥的正確定的線性度，克服閥桿的摩擦力并消除不平衡力的影響，從而保證調(diào)節(jié)閥的正確定位。位。其主要作用如下：其主要作用如下：（1 1） 用于氣動、電動儀表的復合調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于氣動、電動儀表的復合調(diào)節(jié)系統(tǒng) 在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，檢測和調(diào)節(jié)儀表經(jīng)在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，檢測和調(diào)節(jié)儀表經(jīng)常采用電器

28、儀表，而執(zhí)行機構又要求采用氣動儀表?？刹捎秒姵２捎秒娖鲀x表，而執(zhí)行機構又要求采用氣動儀表?？刹捎秒? -氣閥門定位器，氣閥門定位器，也可使用一臺電也可使用一臺電- -氣轉(zhuǎn)換器和一臺氣動閥門定位器。氣轉(zhuǎn)換器和一臺氣動閥門定位器。（2 2） 用于摩擦力大的場合用于摩擦力大的場合 當調(diào)節(jié)閥用于高壓介質(zhì)時，為了防止流體從閥桿填當調(diào)節(jié)閥用于高壓介質(zhì)時，為了防止流體從閥桿填料處泄漏，經(jīng)常把填料壓蓋壓得比較緊，在閥桿與填料之間會產(chǎn)生很大的摩擦力；料處泄漏，經(jīng)常把填料壓蓋壓得比較緊，在閥桿與填料之間會產(chǎn)生很大的摩擦力；當介質(zhì)溫度過高或過低時，閥桿與填料之間的摩擦力增大，過大的摩擦力會使閥當介質(zhì)溫度過高或過低時

29、，閥桿與填料之間的摩擦力增大，過大的摩擦力會使閥桿行程產(chǎn)生誤差。定位器能夠克服這些摩擦力的作用，改善調(diào)節(jié)閥基本特性。桿行程產(chǎn)生誤差。定位器能夠克服這些摩擦力的作用，改善調(diào)節(jié)閥基本特性。（3 3） 用于高壓差場合用于高壓差場合 當調(diào)節(jié)閥兩端的壓差大于當調(diào)節(jié)閥兩端的壓差大于1 1MPaMPa時，介質(zhì)對閥芯產(chǎn)生較大時，介質(zhì)對閥芯產(chǎn)生較大的不平衡力，從而破壞原來的工作位置，使控制系統(tǒng)產(chǎn)生擾動作用。使用定位器，的不平衡力，從而破壞原來的工作位置，使控制系統(tǒng)產(chǎn)生擾動作用。使用定位器，可以起到增大執(zhí)行機構的輸出力，克服不平衡力的作用?？梢云鸬皆龃髨?zhí)行機構的輸出力，克服不平衡力的作用。（4 4） 用于介質(zhì)中含

30、有固體懸浮物、黏性流體、含纖維、易結(jié)焦的場合用于介質(zhì)中含有固體懸浮物、黏性流體、含纖維、易結(jié)焦的場合 使用定使用定位器可以克服這些介質(zhì)對閥桿移動所產(chǎn)生的較大阻力。位器可以克服這些介質(zhì)對閥桿移動所產(chǎn)生的較大阻力。調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 （5 5） 增加執(zhí)行機構的動作速度增加執(zhí)行機構的動作速度 當調(diào)節(jié)器與調(diào)節(jié)閥相距較遠時，為盡量當調(diào)節(jié)器與調(diào)節(jié)閥相距較遠時，為盡量縮短氣動信號管的長度，克服信號的傳遞滯后，應使用電縮短氣動信號管的長度，克服信號的傳遞滯后，應使用電- -氣閥門定位器。氣閥門定位器。 （6 6） 用于調(diào)節(jié)閥口徑較大的場合用于調(diào)節(jié)閥口徑較大的場合 當調(diào)節(jié)閥口徑大于當調(diào)節(jié)閥口徑大于1001

31、00、蝶閥口徑、蝶閥口徑大于大于250250時，由于閥芯重，閥芯截面積大及執(zhí)行機構氣室容積增大，響應特時，由于閥芯重，閥芯截面積大及執(zhí)行機構氣室容積增大，響應特性變差。閥門定位器可改善調(diào)節(jié)閥的響應特性。性變差。閥門定位器可改善調(diào)節(jié)閥的響應特性。 （7 7） 用于活塞式執(zhí)行機構的比例動作用于活塞式執(zhí)行機構的比例動作 沒有彈簧平衡的活塞式執(zhí)行機構沒有彈簧平衡的活塞式執(zhí)行機構一般是兩位式動作，非開則關。配用閥門定位器（單向或雙向）可使這種執(zhí)一般是兩位式動作，非開則關。配用閥門定位器（單向或雙向）可使這種執(zhí)行機構執(zhí)行比例動作。行機構執(zhí)行比例動作。 （8 8） 方便實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥反向動作方便實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥反向動

32、作 如果需要改變調(diào)節(jié)閥的氣開如果需要改變調(diào)節(jié)閥的氣開/ /氣關模式，氣關模式，就必須把閥芯反裝，或改裝另一種作用方式（正、反）的執(zhí)行機構，這種改就必須把閥芯反裝，或改裝另一種作用方式（正、反）的執(zhí)行機構，這種改裝限制較多，困難較大。如果利用閥門定位器，這種改變就容易多了。裝限制較多，困難較大。如果利用閥門定位器，這種改變就容易多了。 （9 9）改善調(diào)節(jié)閥的流量特性改善調(diào)節(jié)閥的流量特性 由于定位器反饋凸輪的幾何形狀決定調(diào)節(jié)由于定位器反饋凸輪的幾何形狀決定調(diào)節(jié)閥對定位器的反饋量，從而改變調(diào)節(jié)器的輸出信號與調(diào)節(jié)閥開度之間的關系，閥對定位器的反饋量，從而改變調(diào)節(jié)器的輸出信號與調(diào)節(jié)閥開度之間的關系，即修

33、正了流量特性，所以調(diào)節(jié)閥的流量特性可以通過改變反饋凸輪的幾何形即修正了流量特性，所以調(diào)節(jié)閥的流量特性可以通過改變反饋凸輪的幾何形狀來改變狀來改變 調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 （1010） 操作非標準信號的執(zhí)行機構操作非標準信號的執(zhí)行機構 當閥門定位器的輸出以標準信號當閥門定位器的輸出以標準信號（20-10020-100KPaKPa）去操作非標準信號（如）去操作非標準信號（如40-20040-200KPaKPa）的氣動薄膜執(zhí)行機構時，）的氣動薄膜執(zhí)行機構時，可以有兩種方法：一種是在定位器與執(zhí)行機構之間配用一個可以有兩種方法：一種是在定位器與執(zhí)行機構之間配用一個1:21:2的氣動繼的氣動繼動器，把信

34、號壓力放大一倍；另一種方法是通過將閥門定位器的氣源壓力動器，把信號壓力放大一倍；另一種方法是通過將閥門定位器的氣源壓力提高，這時閥門定位器的輸出也相應提高，就可以操作非標準信號的執(zhí)行提高，這時閥門定位器的輸出也相應提高，就可以操作非標準信號的執(zhí)行機構。機構。 （1111） 用于分程控制用于分程控制 分程控制如圖分程控制如圖1-5-371-5-37所示，兩臺定位器由一所示，兩臺定位器由一臺調(diào)節(jié)器來操縱。通過調(diào)整，使一臺定位器的輸入在臺調(diào)節(jié)器來操縱。通過調(diào)整，使一臺定位器的輸入在20-6020-60KpaKpa范圍內(nèi)變化范圍內(nèi)變化時，另一臺在時，另一臺在60-100 60-100 KpaKpa范圍

35、內(nèi)變化時，輸出均為范圍內(nèi)變化時，輸出均為20-10020-100KpaKpa，從而實現(xiàn)，從而實現(xiàn)分程控制。分程控制。調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 5.3.6 5.3.6 電磁閥電磁閥電動調(diào)節(jié)閥接受來自調(diào)節(jié)器的電流信電動調(diào)節(jié)閥接受來自調(diào)節(jié)器的電流信號，閥門開度連續(xù)可調(diào)。號，閥門開度連續(xù)可調(diào)。電磁閥也接受來自調(diào)節(jié)器的電流信號，電磁閥也接受來自調(diào)節(jié)器的電流信號，但閥門開度是位式調(diào)節(jié)。但閥門開度是位式調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 電磁閥由兩個基本功能單元組成，即電磁線圈（電磁鐵）和磁芯以電磁閥由兩個基本功能單元組成，即電磁線圈（電磁鐵）和磁芯以及包含一個或幾個孔的閥體。當電磁線圈通電或斷電時，磁芯的運動

36、將導致及包含一個或幾個孔的閥體。當電磁線圈通電或斷電時，磁芯的運動將導致流體通過閥體或被切斷。電磁線圈被直接裝在閥體上，閥芯被封閉在密封管流體通過閥體或被切斷。電磁線圈被直接裝在閥體上，閥芯被封閉在密封管中，構成一個簡潔、緊湊的組合。中，構成一個簡潔、緊湊的組合。1.1.電磁閥的技術指標電磁閥的技術指標電磁閥的常用技術指標有以下幾個：電磁閥的常用技術指標有以下幾個：（1 1） C CV V值（流量系數(shù)）值（流量系數(shù)） 電磁閥的電磁閥的C CV V值與調(diào)節(jié)閥的值與調(diào)節(jié)閥的C CV V值一樣，表示值一樣，表示介質(zhì)通過電磁閥的流通能力，它取決于以下三個因素：介質(zhì)的最大和最小流介質(zhì)通過電磁閥的流通能力

37、，它取決于以下三個因素：介質(zhì)的最大和最小流量；介質(zhì)通過閥門的最大和最小壓差；介質(zhì)的相對密度、溫度和黏度。量；介質(zhì)通過閥門的最大和最小壓差；介質(zhì)的相對密度、溫度和黏度。（2 2） 電磁線圈外殼的密封等級電磁線圈外殼的密封等級 一般有傳統(tǒng)的金屬密封和整體模一般有傳統(tǒng)的金屬密封和整體模壓的環(huán)氧樹脂結(jié)構，在選用時要根據(jù)現(xiàn)場的實際使用條件即防水、防腐、防壓的環(huán)氧樹脂結(jié)構，在選用時要根據(jù)現(xiàn)場的實際使用條件即防水、防腐、防爆及環(huán)境溫度來選取相應的適用等級。爆及環(huán)境溫度來選取相應的適用等級。(3)(3)最大操作壓力差最大操作壓力差 最大操作壓力差是指確保電磁線圈安全操作最大操作壓力差是指確保電磁線圈安全操作閥

38、門時可承受的閥門入口與出口間的最大壓力差。若閥門出口壓力是未知的，閥門時可承受的閥門入口與出口間的最大壓力差。若閥門出口壓力是未知的，調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 可把供給壓力當作最大差壓。需要注意，同口徑的電磁閥使用交流可把供給壓力當作最大差壓。需要注意，同口徑的電磁閥使用交流電驅(qū)動與使用直流電驅(qū)動其最大操作壓力差是不同電驅(qū)動與使用直流電驅(qū)動其最大操作壓力差是不同（4 4） 最小操作壓力差最小操作壓力差 最小操作壓力差是指開啟閥門所需的最小最小操作壓力差是指開啟閥門所需的最小壓差。對于二通浮動活塞或浮動膜片閥來說，實際壓差低于最小操作壓力壓差。對于二通浮動活塞或浮動膜片閥來說，實際壓差低于最小操

39、作壓力差時，閥門將開始關閉。差時，閥門將開始關閉。（5 5） 安全操作壓力安全操作壓力 安全操作壓力是指閥門可以承受的無損害的安全操作壓力是指閥門可以承受的無損害的管路或系統(tǒng)壓力。試驗壓力是安全工作壓力的管路或系統(tǒng)壓力。試驗壓力是安全工作壓力的5 5倍。倍。（6 6） 流體最高溫度流體最高溫度 閥門所允許使用的被控介質(zhì)的最高工作溫度。閥門所允許使用的被控介質(zhì)的最高工作溫度。（7 7） 閥體材質(zhì)閥體材質(zhì) 應確保不與介質(zhì)起化學反應（腐蝕）。如果大應確保不與介質(zhì)起化學反應（腐蝕）。如果大氣環(huán)境中含有腐蝕性氣體，也需慎重選擇閥體材質(zhì)。氣環(huán)境中含有腐蝕性氣體，也需慎重選擇閥體材質(zhì)。（8 8） 動作時間動

40、作時間 閥門從全閉到全開或反之的時間稱為動作時間。閥門從全閉到全開或反之的時間稱為動作時間。它取決于閥門尺寸和操作形式、電力供給、流體黏度、入口壓力和溫度等。它取決于閥門尺寸和操作形式、電力供給、流體黏度、入口壓力和溫度等。調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 2.2.電磁閥的選擇電磁閥的選擇 可從以下三個方面選擇電磁閥：可從以下三個方面選擇電磁閥：按使用介質(zhì)或功能選用按使用介質(zhì)或功能選用 電磁閥一般按使用介質(zhì)及用途而標注電磁閥一般按使用介質(zhì)及用途而標注名稱，如可在蒸汽介質(zhì)中使用的標為蒸汽電磁閥。常用電磁閥名稱，如可在蒸汽介質(zhì)中使用的標為蒸汽電磁閥。常用電磁閥有如下品種：二位二通電磁閥。二位三通電磁閥、二

41、位四通電有如下品種：二位二通電磁閥。二位三通電磁閥、二位四通電磁閥、二位五通電磁閥、蒸汽電磁閥、微壓電磁閥、制冷電磁磁閥、二位五通電磁閥、蒸汽電磁閥、微壓電磁閥、制冷電磁閥、渣油電磁閥、高溫電磁閥、真空電磁閥、煤氣電磁閥、防閥、渣油電磁閥、高溫電磁閥、真空電磁閥、煤氣電磁閥、防爆電磁閥、船用電磁閥、防水電磁閥、脈沖電磁閥、不銹鋼電爆電磁閥、船用電磁閥、防水電磁閥、脈沖電磁閥、不銹鋼電磁閥、塑料電磁閥、自鎖電磁閥、多功能電磁閥和組合電磁閥磁閥、塑料電磁閥、自鎖電磁閥、多功能電磁閥和組合電磁閥等。等。按電磁閥工作原理選用按電磁閥工作原理選用 不同電磁閥適用于不同壓力（壓差）不同電磁閥適用于不同壓力

42、（壓差）場合。場合。調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 按電磁閥口徑選用按電磁閥口徑選用 一般電磁閥通徑與工藝管道通徑相同。在石油化工裝一般電磁閥通徑與工藝管道通徑相同。在石油化工裝置的聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中，電磁閥一般用于操作儀表風去控制調(diào)節(jié)閥的動作。置的聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中，電磁閥一般用于操作儀表風去控制調(diào)節(jié)閥的動作。此時，電磁閥的通徑也應與儀表風管的管徑相同。若電磁閥上壓降較大，此時，電磁閥的通徑也應與儀表風管的管徑相同。若電磁閥上壓降較大，在大口徑時從節(jié)約與可靠性考慮，可選擇比工藝管道通徑小一檔的電磁閥。在大口徑時從節(jié)約與可靠性考慮，可選擇比工藝管道通徑小一檔的電磁閥。除一般考慮工作介質(zhì)的溫度、黏度、懸浮物、

43、腐蝕性、壓力、壓差等因素除一般考慮工作介質(zhì)的溫度、黏度、懸浮物、腐蝕性、壓力、壓差等因素外，外，選用電磁閥還必須考慮下列問題：選用電磁閥還必須考慮下列問題： 為防止線圈燒壞，應限制電磁閥每分鐘通斷的工作次數(shù)。為防止線圈燒壞，應限制電磁閥每分鐘通斷的工作次數(shù)。 介質(zhì)進入導閥前，一般應先經(jīng)過過濾器防止雜質(zhì)堵塞閥門。介質(zhì)進入導閥前，一般應先經(jīng)過過濾器防止雜質(zhì)堵塞閥門。 介質(zhì)壓力低于電磁閥的最小工作壓力時，介質(zhì)不能通過閥門，只有介質(zhì)壓力低于電磁閥的最小工作壓力時，介質(zhì)不能通過閥門，只有當介質(zhì)壓力大于時最小工作壓力才能通過閥門。當介質(zhì)壓力大于時最小工作壓力才能通過閥門。 電磁閥有電開型（通電打開）和電閉

44、型（通電閉合）兩種，未特別電磁閥有電開型（通電打開）和電閉型（通電閉合）兩種，未特別說明的，則一般為電開型。說明的，則一般為電開型。 通常電磁閥是水平安裝。若垂直安裝，電磁閥將不能正常工作。通常電磁閥是水平安裝。若垂直安裝，電磁閥將不能正常工作。調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 3.3.電磁閥的動作原理電磁閥的動作原理（1 1）常閉式二通電磁閥的動作原理）常閉式二通電磁閥的動作原理二通閥有一個入口和一個出口與管線連接，二通閥有一個入口和一個出口與管線連接，它可以使流體流過閥門或切斷流體通道。它可以使流體流過閥門或切斷流體通道。它有兩種結(jié)構：浮動膜片或活塞式，閥門它有兩種結(jié)構：浮動膜片或活塞式，閥門需要

45、一個最小壓降，保持閥門開啟；懸掛需要一個最小壓降，保持閥門開啟；懸掛膜片或活塞式，靠電磁線圈磁芯機械地保膜片或活塞式，靠電磁線圈磁芯機械地保持開啟，閥門壓差即使是零，閥門也能開持開啟，閥門壓差即使是零，閥門也能開啟或保持開啟。啟或保持開啟。圖圖1-5-381-5-38所示為直動式二通閥。在直動閥所示為直動式二通閥。在直動閥中，電磁線圈通電時，磁芯直接開啟常閉中，電磁線圈通電時，磁芯直接開啟常閉閥的孔，閥門將在其最大的壓力范圍內(nèi)操閥的孔，閥門將在其最大的壓力范圍內(nèi)操作。開啟閥門需要的力與孔尺寸及流體壓作。開啟閥門需要的力與孔尺寸及流體壓力成正比?？壮叽缭龃螅枰牧σ苍隽Τ烧??？壮叽缭龃螅?/p>

46、需要的力也增大。因此，要開啟大孔，又要保持電磁線大。因此，要開啟大孔，又要保持電磁線圈尺寸小，應選用先導式電磁閥。圈尺寸小，應選用先導式電磁閥。調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 圖圖1-5-391-5-39所示的二通閥為所示的二通閥為先導式二通閥，這類閥門先導式二通閥，這類閥門能借用管線壓來操作一個能借用管線壓來操作一個先導孔和一個旁通孔。電先導孔和一個旁通孔。電磁線圈斷電時，先導孔關磁線圈斷電時，先導孔關閉，管線的壓力通過旁通閉，管線的壓力通過旁通孔施壓于活塞或膜片的頂孔施壓于活塞或膜片的頂部，提供一個閥座力，嚴部，提供一個閥座力，嚴密關閉閥門。電磁線圈通密關閉閥門。電磁線圈通電時，磁芯開啟先導孔，

47、電時，磁芯開啟先導孔，通過閥的出口消除活塞或通過閥的出口消除活塞或膜片的頂部壓力，管線壓膜片的頂部壓力，管線壓力本身將膜片或活塞推離力本身將膜片或活塞推離主孔，開啟閥門。主孔，開啟閥門。調(diào)節(jié)閥的附件調(diào)節(jié)閥的附件 （2 2）常閉式三通電磁閥的動作原理）常閉式三通電磁閥的動作原理三通電磁閥有三個孔與管線連接，其中三通電磁閥有三個孔與管線連接，其中兩個孔為輸出孔（一個開啟另一個關兩個孔為輸出孔（一個開啟另一個關閉）。它們一般用于交替地向一個膜片閉）。它們一般用于交替地向一個膜片閥或單動氣缸施壓或排壓，見圖閥或單動氣缸施壓或排壓，見圖1-5-401-5-40。三通電磁閥有三種操作方式：三通電磁閥有三種操作方式： 常閉常閉 閥斷電時，壓力口關閉，閥斷電時，壓力口關閉，而排氣口連到氣缸口；閥通電時，壓力而排氣口連到氣缸口；閥通電時，壓力口連到氣缸口，而排氣口關閉?？谶B到氣缸口，而排氣口關閉。 常開常開 閥斷電時，壓力口連閥斷電時，壓力口連到氣缸口，而排氣口關閉，閥