現(xiàn)場儀表基礎知識

儀表基礎知識一、儀表的分類1、儀表包括現(xiàn)場儀表及系統(tǒng)兩大部分、兩者的組合構成一個整體。2、系統(tǒng)部分包括DCS、SIS、ITCC以及配套的PLC等。3、現(xiàn)場部分包括壓力、流量、液位、溫度、調節(jié)閥及分析儀表等。二、儀表的信號處理1、現(xiàn)場儀表通過將被測參數(shù)以能量形式經一次或多次的轉換，通過變送器將最后得到測量信號轉換為標準信號，送至控制系統(tǒng)或由指針或數(shù)字的形式直接顯示。2、所謂標準信號，就是物理量的形式和數(shù)值范圍都符合國際標準的信號。直流電流4—20mA；直流電壓1—5v；空氣壓力20—100kPa等都是當前通用的標準信號。有了統(tǒng)一的標準信號，不僅可使同一系列的各類儀表容易構成檢測或控制系統(tǒng)，而且還可以將不同系列的儀表甚至計算機連接起來，構成系統(tǒng)使用，這樣兼容性、互換性大為提高，配套方便，從而擴大儀表應用范圍。三、壓力測量儀表1、壓力測量的基本概念在工業(yè)生產中，通常所稱的壓力，就是指均勻而垂直地作用在單位面積上的力，它的大小是由受力面積和垂直作用力的大小決定的。用數(shù)學式表示為：

P＝F/S

式中P為壓力

F為垂直作用力

S為受力面積2、壓力的單位在工程技術中，我國采用的是國際單位SI。計算壓力的單位是帕（Pa），1Pa就是1牛頓（N）的力垂直而均勻地作用在1平方米（m2）面積上所產生的壓力，其表示為N/m2(牛頓/平方米)，壓力單位除采用帕外，還可以采用千帕和兆帕，它們之間的換算關系為：

1MPa＝1000KPa＝106Pa3、壓力的表示方式有三種：絕對壓力，表壓力，負壓力或真空度。絕對壓力，表壓力，真空度之間關系如圖:絕對真空下的壓力稱為絕對零壓,以絕對零壓為基準來表示的壓力叫絕對壓力，是指被測介質作用在容器單位面積上的全部壓力。表壓是以大氣壓為基準來表示的壓力,所以它和絕對壓力正好相差一個大氣壓。負壓常稱為真空度。從圖中可以看到，負壓是當絕對壓力低于大氣壓時的表壓。工業(yè)上所用的壓力指示值多數(shù)為表壓，即壓力表的指示值是絕對壓力和大氣壓力之差，所以絕對壓力為表壓和大氣壓力之和。4、彈簧管壓力表：利用各種形式的彈性敏感元件在受壓后產生彈性變形的特性進行壓力檢測。如彈簧管壓力表。115、壓力變送器

目前在化工廠中廣泛使用了電容式壓力變送器，它們是一種連續(xù)測量被測壓力并將其變換成標準信號(電流)的儀表。它們可以遠距離傳輸，并在中央控制室進行壓力指示、記錄或調節(jié)。按測量范圍的不同它們可分為低壓、中壓、高壓和絕壓等類型。羅斯蒙特3051系列電容式壓力變送器電容式壓力變送器是依據(jù)變電容原理工作的壓力檢測儀表。它是利用彈性元件受壓變形改變可變電容器的電容量，從而實現(xiàn)壓力-電容的轉換。電容式壓力變送器具有結構簡單、體積小、動態(tài)性能好、電容相對變化大、靈敏度高等優(yōu)點。精度達±0.1%。電容式壓力傳感器由測量環(huán)節(jié)和轉換環(huán)節(jié)組成。測量環(huán)節(jié)感受被測壓力將其轉換成電容量的變化，轉換環(huán)節(jié)將電容變化量轉換成標準電流信號4-20mA。故障現(xiàn)象處理：1、儀表波動。（干擾、介質影響）2、顯示不準。（量程問題，堵塞，變送器損壞）四、流量測量儀表1、流量的定義和單位流量就是單位時間內通過管道或設備某一截面的物料量，或稱瞬時流量(簡稱流量)。按計量物質數(shù)量的不同方法，流量分為體積流量和質量流量。在國際單位制SI中，它們的單位分別為m3／s和kg／s。

(1)體積流量若單位時間內流過管道的流體數(shù)量，是按體積來算的，叫做體積流量，常用符號Q表示。如設備或管道某處的橫截面積為S，該處流體的平均速度為V，則有：Q=SV工業(yè)上常用的體積流量單位有：米3／小時(m3／h)升／小時(L／h)標準立方米／小時(Nm3／h)等。由于氣體重度是隨溫度、壓力等狀態(tài)參數(shù)變化的，所以氣體的流量，通常以溫度為20℃，壓力為1.0132X102kpa下(即在標準狀態(tài)下)氣體的體積來表示。

(2)質量流量是以流體的質量M為依據(jù)的。它的特點是被測流量不受流體溫度、壓力、密度、粘度等變化的影響。質量流量符號用Qm表示。質量流量和體積流量的換算關系：

Qm=Qρ

ρ--為流體密度(3)常用流量單位之間的換算

1米3／小時＝1000升／小時＝106毫升／小時=106厘米3／小時；

1噸／小時=1000公斤／小時。2、流量測量儀表的分類流量測量的方法很多，儀表的種類也很多，結合流量的定義，常用的流量測量方法可歸納為：

容積法流速法質量流量法等。2.1容積法如果流體是以固定體積從流量計中逐次排放流出，則對排放的次數(shù)計數(shù)，就可以求得通過儀器的流體總量，若測量排放的頻率，即可顯示流量。這種方法叫做容積法。如刮板流量計、橢圓齒輪流量計和標準體積管等，都是按此原理工作的。這類儀表所顯示的是體積流量的總量。容積法的特點是流動狀態(tài)對測量的影響較小，精確度較高，這類流量計一般不宜用于測量高溫高壓流體和臟污介質的流量，測量流量的上限也不大。橢圓齒輪流量計橢圓齒輪流量計的測量部分是由兩個相互嚙合的橢圓形齒輪A和B、軸及殼體組成。橢圓齒輪與殼體之間形成測量室，如圖所示。如圖(a)、(b)、(c)所示，橢圓齒輪轉動了1／4周，其所排出的被測介質為一個半月形容積。所以、橢圓齒輪每轉一周所排出的被測介質量為半月形容積的4倍。故通過橢圓齒輪流量計的體積流量Q為Q＝4nV0

式中n--橢圓齒輪的旋轉速度；

V0--半月形測量室容積。橢圓齒輪流量計的流量信號(即轉速n)的顯示，有就地顯示和遠傳顯示兩種。2.2流速法根據(jù)一元流動的連續(xù)方程，當流通截面恒定時，截面上的平均流速與體積流量成正比。于是各種與流速有關的物理現(xiàn)象便可以用來建立流量計。例如：超聲波流量計、渦輪流量計、電磁流量計、漩渦流量計和節(jié)流式流量計等均屬于此類。目前流量儀表中以這類儀表最多，它們有較寬的使用條件，有用于高溫高壓流體的，也有精度較高的，有的能量損失很小，有的可適應臟污介質等等。242526(1)差壓式流量計差壓式流量計在化工生產中得到最廣泛的應用，它的節(jié)流裝置1安裝在生產工藝管道2上，并由引壓管3和差壓計4三個部分組成流量測量系統(tǒng)(如圖所示)。差壓式流量計的組成差壓式(也稱節(jié)流式)流量計是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體經節(jié)流裝置時產生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的。差壓式流量計一般是由能將流體的流量變換成差壓信號的節(jié)流元件(孔板、噴嘴)和用來測量壓差值的差壓計或差壓變送器及顯示儀表組成。27

標準節(jié)流裝置包括孔板、噴嘴和文丘里管，在此以孔板為例。流體在管內流動，經過節(jié)流孔時，通道截面積突然變小，流速加大，由于在總的能量中動能增大，勢必導致靜壓力的下降。流量越大，壓力降低得越多，再經過一段距離后，流速又回到原來的數(shù)值，壓力也有所回升，但因有阻力損失，所以恢復不到原來的數(shù)值，壓力分布大致如圖所示。28差壓△p＝p1—p2與體積流量qv有如下關系：

kqv為補償系數(shù)流量的檢測是通過檢測節(jié)流裝置前后差壓△p，其差壓經導壓管接到差壓變送器．同時配有顯示儀表將流量指示出來，或將信號送至DCS顯示。29

標準孔板標準噴嘴3032

故障問題處理：1、流量指示不準。（密度變化，堵塞，變送器損壞，孔板片損壞，量程不對）2、指示波動。（干擾，堵塞，引壓管內存在汽包現(xiàn)象）3、孔板擴量程。（考慮變送器極限，考慮儀表精度0.5~1.5）

33(2)電磁流量計電磁流量計的工作原理是基于電磁感應定律。當一導體在磁場中運動切割磁力線時，在導體的兩端即產生感應電勢E，其方向由右手定則確定，其大小與磁場的磁感應強度B，導體在磁場內的長度L及導體的運動速度v成正比，如果B、L、v三者互相垂直，則

E＝BLvV=E/BLQv=v∏L2/4

當管道直徑L和磁感應強度B不變時，感應電勢E與體積流量成線性關系。

3435

這種檢測元件的特點是測量管內無活動及節(jié)流部件，是一段光滑直管，因此阻力損失極小。合理選用襯里及電極材料，就可達到良好的耐腐蝕性和耐磨性，因此可測量強酸強堿溶液。此外測量值不受液體密度、壓力、溫度及粘度的影響，動態(tài)響應快。但是被測介質必須是導電性流體，最低導電率大于20μs／cm，而且被測介質中不應有較多的鐵磁性物質及氣泡。363738

故障問題處理：1、流量計波動。（干擾）2、顯示不準。（密度不對，介質因素，傳感器或者變送器損壞）394.3.3質量流量法這類流量計以測量與流體質量有關的物理效應為基礎，分為直接式、推導式和溫度壓力補償式三種。直接式質量流量計利用與質量流量直接有關的原理(慣性系中的牛頓第二定律)進行測量。推導式質量流量計是同時測取流體的密度和體積流量，通過運算而推導出質量流量的。它由速度型流量計和密度計組合而成。40溫度壓力補償式質量流量計也可看成是一種推導式質量流量計，只是它不配用密度計，而是利用溫度、壓力與密度之間的關系，將溫度、壓力的測量值轉換為密度，再與體積流量進行運算而得到質量流量。

直接式質量流量計科氏力質量流量計是根據(jù)科里奧利效應制成的。假如在一個旋轉體系中，具有質量m和速度v的物體，以角速度ω從里往外(反之亦然)運動，則物體會受到—個切向力，該切向力稱為科里奧利力，簡稱為科氏力Fc，它為

Fc=-2mωv41

科氏力質量流量計由傳感器和轉換器兩部分組成，傳感器的結構很多，有的是兩根兩行的u型管，有的是兩根Ω型管，有的兩根直管。都是在管子上加電磁激勵、使其振蕩，當流體流過管子時，在科里奧利力的作用下，管子會發(fā)生形變，通過測量管子的形變而測得流體的質量流量。42質量流量計工作原理：

在沒有流體流經流量管時，流量管由安裝在流量管端部的電磁驅動線圈驅動，其振幅小于1mm，頻率約為80Hz，流體流入流量管時被強制接受流量管的上下垂直運動。在流量管向上振動的半個周期內，流體反抗管子向上運動而對流量管施加一個向下的力；反之，流出流量管的流體對流量管施加一個向上的力以反抗管子向下運動而使其垂直動量減少。這便導致流量管產生扭曲，在振動的另外半個周期，流量管向下振動，扭曲方向則相反，這一扭曲現(xiàn)象被稱之為科里奧利(Coriolis)現(xiàn)象，即科氏力。根據(jù)牛頓第二定律，流量管扭曲量的大小完全與流經流量管的質量流量大小成正比，安裝于流量管兩側的電磁信號檢測器用于檢測流量管的振動。當沒有流體流過流量管時，流量管不產生扭曲，兩側電磁信號檢測器的檢測信號是同相位的；當有流體流經流量管時，流量管產生扭曲，從而導致兩個檢測信號產生相位差，這一相位差的大小直接正比于流經流量管的質量流量。密度測量：

流量管的一端被固定，而另一端是自由的。這一結構可看做一重物懸掛在彈簧上構成的重物/彈簧系統(tǒng)，一旦被施以一運動，這一重物/彈簧系統(tǒng)將在它的諧振頻率上振動，這一諧振頻率與重物的質量有關。質量流量計的流量管是通過驅動線圈和反饋電路在它的諧振頻率上振動，振動管的諧振頻率與振動管的結構、材料及質量有關。振動管的質量由兩部分組成：振動管本身的質量和振動管中介質的質量。每一臺傳感器生產好后振動管本身的質量就確定了，振動管中介質的質量是介質密度與振動管體積的乘積，而振動管的體積對每種口徑的傳感器來說是固定的，因此振動頻率直接與密度有相應的關系，那么，對于確定結構和材料的傳感器，介質的密度可以通過測量流量管的諧振頻率獲得。46它有以下特點：a.可直接測量質量流量，與被測介質的溫度、壓力、密度、粘度變化無關。而其它各種質量流量計均采用間接測量方法．即先得體積流量，再進行溫度、壓力、密度補償后求出質量流量。b.無可動部件，可靠性高。c.線性輸出，測量精度高，達±0.1％~±0.2％。d.可調量程比寬，最高可達1:100。e.適用于各種液體，如腐蝕件、臟污介質、懸浮液、兩相流體(液體中含氣體量＜10％體積)等。474849(3)差壓式液位計差壓式液位計，它用于位移式液位計不適用的場合，如對測量范圍超過1219mm或低溫場合下，優(yōu)先采用差壓液位計。差壓式液位計的基本原理如圖所示。在一個密封容器中底部液位和上部氣相的差壓以ΔP來表示。即：△P=PB—PA＝Hγ

式中△P------液面底部與氣相的壓差

γ------被測液體的重度這實際上就把液位的測量轉換成差壓的測量了。在生產中用電動或氣動差壓變送器來測量液位的高度，如圖所示。5051用法蘭式差壓變送器測量液位，為了測量具有腐蝕性或含有結晶顆粒以及粘度大、易凝固等液體。解決引壓管線被腐蝕和堵塞的問題，可采用法蘭式差壓變送器，如圖所示。變送器的法蘭直接與容器上的法蘭相連接，作為敏感元件的金屬膜盒經毛細管與變送器的測量室相通，在膜盒毛細管和測量室所組成的封閉系統(tǒng)內有硅油，作為傳壓介質。法蘭式差壓變送器的測量部分及轉換部分的動作原理與差壓變送器基本相同。525.3.2浮力式液位計利用液體浮力原理來測量液位的方法應用廣泛。通常可分為兩種類型：通過浮子隨液位升降的位移反映液位變化的，屬于恒浮力式液位儀表；通過液面升降對浮筒所受浮力的改變反映液位的，屬于變浮力式液位儀表。

(1)浮標式液位計浮標用繩索聯(lián)結并懸掛在滑輪上，繩索另一端掛有平衡重物，使浮標所受的重力和浮力之差與平衡重物的拉力相平衡，保持浮標可以隨時停留在任一液面上。53當液位上升時，浮標所受的浮力增加，破壞了原有的平衡，浮標沿著導軌向上移動，直到達到新的力平衡，浮標才停止移動，通過滑輪帶動指針，便可指示出液面的數(shù)值(高度)。如圖所示。浮標式液計可以通過光電式元件，碼盤及機械齒輪等進行計數(shù)，將信號轉出。這種測量方法比較簡單，可以用于敞開容器，也可以用于密閉容器，如圖所示。它的缺點是：由于滑輪與軸承問存在著機械摩擦以及鋼絲繩受熱伸長，齒輪的齒隙等因素，影響了測量精度。54浮標液位計密閉式浮標液位計

1-導輪2-浮標3-磁鐵4-鐵芯5-非導磁管子55(2)變浮力式液位計根據(jù)阿基米德原理制成，當物體被液體浸沒的體積不同時，則物體所受的浮力也不同，因此，通過檢測物體所受浮力的變化，便可以知道液位的變化，浮筒式或稱沉筒式液位計就是這種變浮力式液位計的典型例子，其結構如圖所示。作為感測元件的浮筒(或叫沉筒)1垂直地懸掛在杠桿2的一端，杠桿2的另一端與扭力管3、芯軸4的一端垂直地固定在一起，并由固定在外殼上的支點所支撐，扭力管的另一端通過法蘭固定在儀表外殼5上，芯軸的另一端為自由端，用來輸出角位移。56575859當測量液位、兩個液體間界面高低或液體密度的變化時，當時懸浮在容器中浮筒浮力的變化改變了扭力管上的負載力。浮筒與扭力管組件構成主要的機械傳感器。扭力管角度的偏轉由儀表傳感器測量。因此，當液位升高時，芯軸的轉回的角度越大，這樣就把液位的變化轉換成了芯軸的角位移，再經機械傳動放大機構帶動指針，便可就地指示液位，如果液位需要遠傳和控制，則可通過噴嘴—擋板機構或霍爾元件等將芯軸的角位移轉換為相應的氣動和電動信號。60浮筒液位計的量程取決于浮筒的長度。液位計的輸出信號不僅與液位高度有關，并且與被測液位的重度有關。因此在重度發(fā)生變化時，必須進行重度修正。這一點在使用時特別要注意。浮筒式液位計可以用于一種介質液面的測量，也可以用于測量兩種重度不同的液體分界面。61

5.3.3放射性液位計放射性液位計是利用同位素技術，其最大優(yōu)點是可以進行不接觸測量。在PTA化工廠應用24套放射性液位計、1臺密度變送器和19臺放射性開關，主要用于氧化反應器和結晶器的液位測量、報警。在放射性液位計中一般采用γ射線，因為γ射線是波長極短的電磁波，穿透能力最強；是一種光子流，不帶電，以光速運動，電離本領最弱。γ射線是一種強電磁波，它的波長比X射線還要短，一般波長＜0．001納米。

62放射性液位計的基本測量原理：當γ射線穿過物質(固體，液體等)時與物質相互作用而被吸收，射線的穿遠程度隨吸收物質的厚度(或高度)變化而呈指數(shù)關系。即63I=Ioe-uH

式中Io---射入介質前射線強度；

I----通過介質后的射性強度；

u---介質對射線的吸收系數(shù)；

H---介質的厚度；

e---自然對數(shù)的底。介質不同吸收射線的能力也不同，一般是固體吸收能力最強，液體次之，氣體最弱。當放射源和被測介質一定時I和u都為常數(shù)，則介質厚度H與射線強度I的關系為:H=（lnI0-InI）/u64從上式可知，測出通過介質后的射線強度I，便可以求出被測介質的高度H。因此，可以利用放射性同位素來測量液位。放射性液位計由放射源、接收器和轉換顯示儀表三部分組成。放射源和接受器放在測量現(xiàn)場，顯示儀表可放在控制室里。由于化工、煉油生產中被測對象一般是大型設備，所以選用穿透能力較強的γ射線。放射源強度越大，有利于測量，但同時卻給防護帶來困難，因此必須是兩者兼顧，在保證測量的前提下，盡量減少其強度，以簡化防護和保證安全，一般放射性液位計采用的放射源有鈷(C60)和銫(Cs137)。65666.溫度測量儀表

6.1溫度測量的目的溫度在化工生產中，不但普遍而且又是極其重要的操作參數(shù)。我們知道，無論任何一種化工生產過程總是伴隨著物質的物理或化學的變化，也必須有能量的變換和轉化，其中熱交換是最為普遍的一種交換形式。因此，在很多化工反應的過程中，溫度測量和控制，常常是保證這些反應過程正常進行與安全運行的重要環(huán)節(jié)，并對產品質量和產量的提高都有很大的影響。676.2溫度測量儀表的定義和單位

6.2.1溫度定義溫度是一個重要的物理量，它反映了物體的冷熱程度，它是國際單位制規(guī)定的七個基本單位量之一；物體的許多性質和現(xiàn)象都和溫度有關，很多重要的物理、化學過程都需要一定的溫度條件才能正常進行。因此對溫度進行準確測量和有效控制已成為人們在科學研究和生產實踐中所面臨的重要課題之一。溫度概念的建立以及溫度的測量都是以熱平衡為基礎的。當兩個冷熱程度不同的物體接觸后就會產生導熱換熱，換熱結束后兩物體處于熱平衡狀態(tài)，則它們具有相同的溫度，這就是溫度最基本的性質。686.2.2溫標衡量溫度高低的標尺稱為溫度標尺，簡稱為溫標。它是利用數(shù)值來表示溫度的一種方法。我們通常在兩個容易得到的平衡溫度(例如某些化學純凈物質的沸點和凝固點)之間，分成若干分，其中每一份稱為一“度”，這些分度的總和就構成了一種溫標。溫標有以下幾種。

1)．攝氏溫標攝氏溫標是將水銀溫度計在相當于標準大氣壓下水的融點為0οC，標準大氣壓下水的沸點為100οC的一種溫標。在0οC到100οC之間再分成100個等分，每一個等分就稱為1攝氏“度”。以符號℃表示。

692)．華氏溫標利用與攝氏溫標同一性質建立起來的溫標，還有華氏溫標(oF)。它是把標準大氣壓下冰的融點定為32oF，標準大氣壓下水的沸點定為212oF，其間分成180等分,每一等分稱為1華氏“度”，以符號oF表示。攝氏溫標和華氏溫標之間的關系為：

70不論是攝氏溫標還是華氏溫標，它們建立的基礎都是假定工作介質在玻璃管中的膨脹與溫度成線性關系。但是，實際情況是所測出的溫度數(shù)值都隨物體的物理性質(如水銀的純度)及玻璃管材料的不同而有所不同，所以，上述溫標都不能精確的保證與世界各國所采用的基本溫度單位“度”的完全一致。因而，隨著科學技術的發(fā)展，提出了一種與物質任何物理性質無關的溫標，這就是開爾文提出的熱力學溫標。

3)．熱力學溫標熱力學溫標又稱凱氏溫標,以符號“K”表示。它是規(guī)定物體的分子運動停止(即沒有熱存在)時的溫度，稱為絕對溫度或稱最低理論溫度。71開氏溫標和攝氏溫標之間的關系式為

οC=K-273.156.3溫度測量儀表的分類從目前溫度測量的原理看有這樣幾種：液體、氣體的體積或壓力隨溫度的變化的性質；熱電偶的熱電勢；導體和半導體的電阻值隨溫度變化的性質以及物體的輻射能隨溫度而變的性質等等。尤其是利用熱電偶的熱電勢及導體的電阻值隨溫度變化的性質來測量溫度的方法用得最為普遍。72從測溫的全部范圍習慣上分為低溫(低于600οC)和高溫(高于600οC)兩部分。凡是用于測量600οC以下溫度的儀表稱為溫度計,測量600οC以上溫度的稱為高溫計。根據(jù)測溫方式不同,可分為接觸式和非接觸式兩大類，接觸式測溫是使測溫元件直接與被測介質接觸,根據(jù)測溫元件的某一物理量與溫度的關系,通過測出其物理量的大小,就可得到被測溫度的數(shù)值，非接觸式測溫儀表元件不與被測介質接觸,通過某些物理(輻射、光學原理等)來測出被測溫度。736.3.1熱電阻溫度計工作原理熱電阻溫度計是基于導體(或半導體)的電阻值隨溫度變化的性質來測量溫度的。熱電阻的電阻值與溫度的關系可用公式表示為：

Rt

=

Ro[1十a（t-t0）]

ΔRt

=

aRo×Δt

式中Rt—熱電阻在溫度t℃時的電阻值。

Ro—熱電阻在溫度為to時的電阻值,通常to=0℃；

Δt—溫度的變化量；

a—電阻溫度系數(shù)；

ΔRt—電阻的變化量，ΔRt＝Rt－Ro可見，由于溫度的變化，導致了金屬導體的變化，這樣只要設法測出電阻值的變化，就可以達到量度測量的目的。746.3.2熱電偶溫度計熱電偶溫度計是工業(yè)上最常見的一種測溫元件。它具有結構簡單，使用方便，精度高。測量范圍廣等優(yōu)點。熱電偶的測量原理

由兩種不同的導體接合成一個閉合回路，如圖所示，由于兩接合點溫度t，to不同，在回路中就產生了熱電勢，這種現(xiàn)象稱為熱電現(xiàn)象。這兩種不同的導體的組合就稱為熱電偶。757.執(zhí)行器執(zhí)行器包括執(zhí)行機構和調節(jié)機構，它是自動調節(jié)系統(tǒng)的重要組成部分。它接受DCS控制系統(tǒng)或調節(jié)器送來的信號直接改變被測介質(如液體、氣體、蒸汽等)的流量，使生產按預定的要求正常進行，實現(xiàn)生產過程自動化，執(zhí)行器是直接安裝在管道上的，因此，使用條件比較惡劣，如高溫、高壓、深冷、易焊、易滲透、易結晶、強腐蝕和高粘度等。執(zhí)行器的好壞，將直接影響到自動調節(jié)的質量。執(zhí)行器按其工作能源可分為氣動執(zhí)行器、電動執(zhí)行器及液動執(zhí)行器三大類761.氣動執(zhí)行器

1.1組成與結構氣動執(zhí)行器（又叫氣動調節(jié)閥）由氣動執(zhí)行機構和調節(jié)機構兩部分組成。它以壓縮空氣為能源，根據(jù)調節(jié)器送來的輸出信號進行調節(jié)。氣動執(zhí)行器中最典型的產品(氣動薄膜調節(jié)閥)為例來說明。外形如圖所示，它由執(zhí)行機構和閥體部件兩部分組成，執(zhí)行機構是執(zhí)行器的推動裝置，它按信號壓力的大小產生相應的推力，使推桿產生相應的位移，從而帶動調節(jié)閥的閥芯動作。閥體部件是執(zhí)行器的調節(jié)部分，它直接與介質接觸，由閥芯的動作，給便調節(jié)閥截流面積，達到調節(jié)的目的。77結構如圖，主要由膜片、彈簧、推桿、閥芯、閥座等零部件組成。781.2氣動執(zhí)行機構的分類氣動執(zhí)行機構主要分為薄膜式和活塞式?；钊奖缺∧な捷敵隽Υ?，但價格較高。薄膜式和活塞式又分為有彈簧的和無彈簧的兩種，有彈簧的比無彈簧的輸出推力小。氣動薄膜執(zhí)行機構主要用作一般執(zhí)行器(包括蝶閥)的推力裝置。無彈簧氣動薄膜執(zhí)行機構常用于雙位調節(jié)。有彈簧氣動薄膜執(zhí)行機構按作用方式可以分為正作用和反作用兩種。

正作用式執(zhí)行機構：當信號壓力增大時，執(zhí)行機構的推桿向下動作。

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反作用式執(zhí)行機構：當信號壓力增大時，執(zhí)行機構的推桿向上動作。氣動活塞式執(zhí)行機構的推力較大，主要適用于大口徑、高壓降控制閥或蝶閥的推動裝置。

1.3調節(jié)機構調節(jié)機構實際上是一個局部阻力可以改變的節(jié)流元件。調節(jié)閥的閥桿上部與橡膠薄膜相連，下部與閥芯相連，當閥芯在閥體內移動的時候，改變了閥芯與閥座之間的流通面積，即改變了閥的阻力系數(shù)，被控介質的流量也相應地跟著改變，從而達到調節(jié)工藝參數(shù)的目的。801.4氣動調節(jié)閥的調節(jié)方式執(zhí)行機構和調節(jié)機構按照不同的組合方式可以實現(xiàn)氣開式和氣關式兩種調節(jié)。由于執(zhí)行機構有正、反兩種作用方式，調節(jié)機構有正、反兩種作用方式，因此可以有四種組合方式。組成氣開或氣關型式的調節(jié)型式，氣開式是輸入氣壓越高時開度越大，而在氣源斷開時則全關，稱FC型；氣關式是輸入氣壓越高時開度越小，而在氣源斷開時則全開，稱FO型。811.5氣動調節(jié)閥的工作原理調節(jié)閥是按照信號壓力的大小，通過改變閥芯行程來改變閥的阻力系數(shù)，達到調節(jié)流量的目的。由柏努利方程式和流體流動連續(xù)性方程式推導出調節(jié)閥的流量方程式：82

式中：Q--流量。

ζ--調節(jié)的阻力系數(shù)。

F--調節(jié)閥的接管面積。