氣動(dòng)執(zhí)行器李佰瑩

李佰瑩氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)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(jī)構(gòu)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(diào)節(jié)閥(連續(xù)的)、開關(guān)閥(過程控制范疇)

電機(jī)－連續(xù)的、開關(guān)的(屬于流體機(jī)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(diào)節(jié)器輸出的控制信號，使調(diào)節(jié)閥的開度產(chǎn)生相應(yīng)變化，從而達(dá)到調(diào)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(zhì)（操作變量）直接接觸

(強(qiáng))腐蝕性、(高)粘度、(易)結(jié)晶、高溫、深冷、高壓、高差壓執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制（調(diào)節(jié)）機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分構(gòu)成

輔助裝置：閥門定位器和手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)POIOF→lM→θ流通截面積操縱變量的流量執(zhí)行機(jī)構(gòu)——根據(jù)控制信號產(chǎn)生推力(薄膜、活塞、馬達(dá)…)。它是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置，它按控制信號的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動(dòng)控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作，所以它是將信號的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置控制機(jī)構(gòu)——根據(jù)推力產(chǎn)生位移或轉(zhuǎn)角，改變開度。它是執(zhí)行器的控制部分，它直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量。所以它是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過閥的流量的裝置

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

分類－－按使用的能源形式：氣動(dòng)執(zhí)行器電動(dòng)執(zhí)行器液動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)閥電動(dòng)閥在過程控制領(lǐng)域應(yīng)用很少氣動(dòng)執(zhí)行器：以氣壓為動(dòng)力，推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作。電動(dòng)執(zhí)行器：以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作。液動(dòng)執(zhí)行器：以液壓站提供的流體（液壓油）高壓為動(dòng)力源，推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥是以壓縮空氣為動(dòng)力的，采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作可靠穩(wěn)定、輸出力大、安裝維修方便、價(jià)格便宜和防火防爆缺點(diǎn)：響應(yīng)時(shí)間大，滯后大，不適宜遠(yuǎn)傳（150m以內(nèi)），不能與數(shù)字裝置連接。采用電/氣轉(zhuǎn)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(dòng)信號電信號氣信號廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力等部門，特別適用于具有爆炸危險(xiǎn)的石油、化工生產(chǎn)過程。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥氣動(dòng)執(zhí)行器定義-分類氣動(dòng)執(zhí)行器是用氣壓力驅(qū)動(dòng)啟閉或調(diào)節(jié)閥門的執(zhí)行裝置，又被稱氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或氣動(dòng)裝置，不過一般通俗的稱之為氣動(dòng)頭。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?；钊叫谐涕L，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(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，煉油等對安全要求較高的生產(chǎn)過程中有廣泛的應(yīng)用。氣動(dòng)執(zhí)行器結(jié)構(gòu)示意圖活塞式（齒輪齒條）結(jié)構(gòu)圖氣動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)圖6-2氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)1-薄膜；2-平衡彈簧；3-閥桿；4-閥芯；5-閥體；6-閥座氣動(dòng)執(zhí)行器的機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)

結(jié)構(gòu)：薄膜式，活塞式兩種結(jié)構(gòu)。氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(zhuǎn)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(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出位移與輸入控制氣信號成比例關(guān)系，彈簧平衡作用。

控制機(jī)構(gòu)：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(zhuǎn)換為被控介質(zhì)流量的大小?？刂崎y有多種結(jié)構(gòu)形式，控制閥結(jié)構(gòu)決定其流量特性。

氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)和工作原理氣源PO氣源PO氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性為一階滯后環(huán)節(jié)。其時(shí)間常數(shù)的大小與薄膜氣室大小及引壓導(dǎo)管長短粗細(xì)有關(guān)，一般為數(shù)秒到數(shù)十秒之間。

膜頭側(cè)裝增力型氣動(dòng)薄膜閥氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)和工作原理基本部件：活塞和氣缸活塞在氣缸內(nèi)隨活塞兩側(cè)壓差而移動(dòng)兩側(cè)可以分別輸入一個(gè)固定信號和一個(gè)變動(dòng)信號，或兩側(cè)都輸入變動(dòng)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(cè)的操作壓力的大小，活塞從高壓側(cè)推向低壓側(cè)，使推桿從一個(gè)位置移到另一極端位置比例式是在兩位式基礎(chǔ)上加有閥門定位器后，使推桿位移與信號壓力成比例關(guān)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(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——直通單座調(diào)節(jié)閥單導(dǎo)向結(jié)構(gòu)直通單座調(diào)節(jié)閥：閥體內(nèi)只有一個(gè)閥芯和一個(gè)閥座。結(jié)構(gòu)簡單、泄漏量?。ㄉ踔量梢酝耆袛啵┰试S壓差?。p導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的允許壓差較單導(dǎo)向結(jié)構(gòu)大）。

雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu)它適用于要求泄漏量小，工作壓差較小的干凈介質(zhì)的場合。在應(yīng)用中應(yīng)特別注意其允許壓差，防止閥門關(guān)不死。

常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——直通雙座調(diào)節(jié)閥直通雙座調(diào)節(jié)閥：閥體內(nèi)有兩個(gè)閥芯和閥座。因?yàn)榱黧w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(shí)關(guān)閉，因此泄漏量較大的特點(diǎn)。均為雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu)它適用于閥兩端壓差較大，泄漏量要求不高的干凈介質(zhì)場合，不適用于高粘度和含纖維的場合。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——角形調(diào)節(jié)閥角形調(diào)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(zhì)的調(diào)節(jié)。角形閥一般使用于底進(jìn)側(cè)出，此時(shí)調(diào)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(cè)進(jìn)底出。但側(cè)進(jìn)底出在小開度時(shí)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(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——三通調(diào)節(jié)閥分流三通調(diào)節(jié)閥三通調(diào)節(jié)閥：閥體有三個(gè)接管口，適用于三個(gè)方向流體的管路控制系統(tǒng)，大多用于熱交換器的溫度調(diào)節(jié)、配比調(diào)節(jié)和旁路調(diào)節(jié)。在使用中應(yīng)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(yīng)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(zhì)由兩個(gè)輸入口流進(jìn)混合后由一出口流出；三通分流閥為介質(zhì)由一入口流進(jìn)，分為兩個(gè)出口流出。

合流三通調(diào)節(jié)閥常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——蝶閥蝶閥：蝶閥是通過擋板以轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)來控制流體的流量。結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)角應(yīng)小于70℃，此時(shí)流量特性與等百分比特性相似多用于開關(guān)閥蝶閥常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——套筒閥套筒閥：套筒閥的結(jié)構(gòu)比較特殊，閥體與一般的直通單座閥相似，但閥內(nèi)有一個(gè)圓柱形套筒，又稱籠子，利用套筒導(dǎo)向，閥芯可在套筒中上下移動(dòng)。套筒上開有一定形狀的窗口（節(jié)流孔），套筒移動(dòng)時(shí)，就改變了節(jié)流孔的面積，從而實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。套筒閥分為單密封和雙密封兩種結(jié)構(gòu)，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(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用，但其價(jià)格比較貴。套筒閥常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——偏心旋轉(zhuǎn)閥偏心旋轉(zhuǎn)閥：轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)閥芯偏心旋轉(zhuǎn)體積小，重量輕，使用可靠，維修方便，通用性強(qiáng)，流體阻力小等優(yōu)點(diǎn)，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(zhuǎn)閥常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——“O”形球閥“O”形球閥：閥芯為一球體閥芯上開有一個(gè)直徑和管道直徑相等的通孔，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)球體旋轉(zhuǎn)，起調(diào)節(jié)和切斷作用。該閥結(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——“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(zhuǎn)，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(jié)構(gòu)簡單，維修方便，關(guān)閉性能好，流通能力大，可調(diào)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(zhì)?！癡”形球閥正作用與反作用(如何保證系統(tǒng)是負(fù)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(diào)節(jié)器來說，測量值增大，輸出增大，稱為正作用調(diào)節(jié)器能否構(gòu)成負(fù)反饋系統(tǒng)和系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的特性有關(guān)

液位調(diào)節(jié)器液體儲槽液位變送器+－SP執(zhí)行器進(jìn)料口執(zhí)行器變送器調(diào)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(shí)際的工藝現(xiàn)場條件決定的，所以應(yīng)當(dāng)通過控制器的正、反作用特性來滿足系統(tǒng)負(fù)反饋的要求。

正作用式氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥外形正作用氣關(guān)式反作用式氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)

原理反作用氣開式O型環(huán)四種組合反作用氣關(guān)式氣關(guān)式氣開式氣開式反作用正作用正作用釜式反應(yīng)器溫度自動(dòng)控制蒸氣冷凝水接疏水器調(diào)節(jié)閥隔套隔套釜式反應(yīng)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(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全。如果閥處于打開位置時(shí)危害性小，應(yīng)用氣關(guān)式，以使氣源系統(tǒng)發(fā)生故障，氣源中斷時(shí)，閥門自動(dòng)打開，保證安全。反之，閥處于關(guān)閉時(shí)危害性小，則應(yīng)選用氣開閥