氣動(dòng)控制閥技術(shù)與應(yīng)用

氣動(dòng)控制閥技術(shù)與應(yīng)用一、前言

在電動(dòng)執(zhí)行器中執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥基本是可分的兩個(gè)部分，在氣動(dòng)執(zhí)行器中兩者不可分的，是統(tǒng)一的整體。因此，其控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)不僅與控制閥的特性及其它性能指標(biāo)有關(guān)，還與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與控制閥統(tǒng)一整體的綜合性能指標(biāo)有關(guān)。控制閥用于調(diào)節(jié)操作變量的流量，從控制系統(tǒng)整體看，一個(gè)控制系統(tǒng)控制得好不好，都要通過控制閥來實(shí)現(xiàn)?？刂崎y的重要性⑴控制閥是節(jié)流裝置，屬于動(dòng)部件。在控制過程中，控制閥需要不斷改變節(jié)流件的流通面積，使操作變量變化，以適應(yīng)負(fù)荷的變化。因此，對(duì)控制閥閥組件的密封、耐壓、腐蝕等提出更高的要求。例如，密封會(huì)使控制閥摩擦力增加，控制閥死區(qū)加大，造成控制系統(tǒng)控制品質(zhì)變差等。⑵控制閥的活動(dòng)部件是造成“跑”、“冒”、“滴”、“漏”的主要原因。⑶控制閥的閥內(nèi)件與過程介質(zhì)直接接觸，對(duì)控制閥的耐腐蝕性、強(qiáng)度、材料等有更高的要求。控制閥的重要性⑶控制閥的節(jié)流使能量在閥內(nèi)部被消耗，因此，降低能耗，降低控制閥的壓力損失，和保證較好的控制品質(zhì)之間要合理選擇和兼顧。⑷控制閥對(duì)流體進(jìn)行節(jié)流的同時(shí)也造成噪聲。控制閥造成的噪聲和控制閥流路的設(shè)計(jì)、操作壓力、被控介質(zhì)特性有關(guān)，因此，降低噪聲、降低壓力損失等對(duì)控制閥提出更高的要求。⑸控制閥的適應(yīng)性強(qiáng)。它被安裝在各種不同的生產(chǎn)過程，生產(chǎn)過程的低溫、高溫、高壓、大流量、微小流量等操作條件需要控制閥具有各種不同的性能，控制閥應(yīng)能適應(yīng)不同的應(yīng)用要求?？刂崎y應(yīng)用中存在的問題⑴控制閥的品種多，規(guī)格多，參數(shù)多?？刂崎y為適應(yīng)不同生產(chǎn)過程的控制要求，如溫度、壓力、介質(zhì)特性等，有成百上千種不同規(guī)格、不同類型的產(chǎn)品，使控制閥的選型不方便、安裝應(yīng)用不方便、維護(hù)不方便、管理不方便。⑵控制閥的可靠性差?？刂崎y在出廠時(shí)的特性與運(yùn)行一段時(shí)間后的特性有很大的差異，例如，泄漏量增加、噪聲增大、閥門復(fù)線性變差等，給長期穩(wěn)定運(yùn)行帶來困難。

⑶控制閥笨重，給控制閥的運(yùn)輸、安裝維護(hù)帶來不便?？刂崎y應(yīng)用中存在的問題⑷控制閥的流量特性與工業(yè)過程被控對(duì)象特性不匹配，造成控制系統(tǒng)品質(zhì)變差?？刂崎y的理想流量特性已在產(chǎn)品出廠時(shí)確定，但工業(yè)過程被控對(duì)象特性各不相同，加上壓降比變化，使控制閥工作流量特性不能與被控對(duì)象特性匹配，并使控制系統(tǒng)控制品質(zhì)變差。⑸環(huán)境污染。控制閥對(duì)環(huán)境的污染主要有控制閥的噪聲和控制閥的泄漏。⑹控制閥是耗能設(shè)備，降低控制閥的耗能，采用節(jié)能技術(shù)是控制閥的發(fā)展方向?？刂崎y的分類⒈直通單座閥：直通單座控制閥只有一個(gè)閥芯和一個(gè)閥座，是一種最常見的控制閥。其特點(diǎn)如下。泄漏量??；允許壓差?。涣魍芰π。挥捎诹黧w介質(zhì)對(duì)閥芯的推力大，即不平衡力大，因此，在高壓差、大口徑的應(yīng)用場合，不宜采用這類控制閥?？刂崎y的分類⒉套筒閥：套筒閥又稱籠式閥，它是閥內(nèi)件采用閥芯和閥籠(套筒)的控制閥，套筒閥的特點(diǎn)如下；①安裝維護(hù)方便；②互換性和通用性強(qiáng)。更換不同套筒(節(jié)流開孔的形狀)來改變控制閥的流量特性。③減少不平衡力影響。套筒閥閥芯上開有平衡孔，使閥芯上所受不平衡力大為減小，同時(shí)，它具有阻尼作用，對(duì)控制閥穩(wěn)定運(yùn)行有力。控制閥的分類⒊直通雙座閥：直通雙座閥有兩個(gè)閥芯和兩個(gè)閥座，其特點(diǎn)如下。①所受不平衡力小，允許的壓降大。流體從圖示的左側(cè)流入，經(jīng)兩個(gè)閥芯和閥座后，匯合到右側(cè)流出，由于上閥芯所受向上的壓力和下閥芯所受向下的壓力基本平衡，因此，整個(gè)閥芯所受不平衡力小。②流通能力大；雙座閥的結(jié)構(gòu)控制閥的分類③正閥體和反閥體的改裝方便。由于雙閥座采用頂?shù)纂p導(dǎo)向，因此，只需將閥芯和閥座反過來安裝就能將正閥體改為反閥體，反閥體改委正閥體。④泄漏量大。雙閥座的上、下閥芯不能同時(shí)保證關(guān)嚴(yán)，因此雙閥座的泄漏量較大。⑤抗沖刷能力差。閥內(nèi)流路復(fù)雜，受流體的沖刷較嚴(yán)重，所以它不適用于含纖維介質(zhì)和高粘度流體的控制。特別是在高壓差應(yīng)用場合，將加重對(duì)閥體的沖刷。⑥由于套筒閥閥芯上開有平衡孔，使閥芯上所受不平衡力大為減小，雙座閥的優(yōu)點(diǎn)已不明顯。而它的泄漏量大的缺點(diǎn)更為顯現(xiàn)?？刂崎y的分類⒋三通閥：三通閥有兩個(gè)閥芯和閥座，三通閥按流體的作用方式分為合流閥和分流閥兩類。合流閥三通閥和分流閥三通閥的結(jié)構(gòu)類似。其特點(diǎn)如下：①三通閥的氣開和氣關(guān)只能通過選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正作用和反作用來實(shí)現(xiàn)，雙座閥的氣開和氣關(guān)的改變可直接將閥體或閥芯與閥座反裝來實(shí)現(xiàn)；②三通閥的泄漏量較大；分流三通閥控制閥的分類⒌角形閥：角形閥的流體一般從底部流入，從閥側(cè)面流出。因此流體中的懸浮物和顆粒不易在閥內(nèi)沉積，具有自凈能力，但對(duì)閥芯的沖刷較大。采用側(cè)進(jìn)底出的流向，可改善對(duì)閥芯的沖刷損傷，但由于流體流動(dòng)造成不平衡力方向的變化，使閥芯出現(xiàn)振蕩的不穩(wěn)定現(xiàn)象。為降低不平衡力和改善閥芯的沖刷，可采用套筒式結(jié)構(gòu)?？刂崎y的分類⒍隔膜閥：隔膜閥由耐腐蝕的隔膜和內(nèi)襯耐腐蝕材質(zhì)的閥體組成，適用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性流體的切斷控制或節(jié)流控制。隔膜閥的流量特性（近似快開）差，控制精度低，可調(diào)范圍?。皇芨裟ず鸵r里材質(zhì)的影響，隔膜閥不能用于高溫和高壓等工況。隔膜閥用隔膜將流體密封，因此，不需要填料，降低了死區(qū)限，避免了泄漏?？刂崎y的分類⒎球閥：球閥是一類旋轉(zhuǎn)閥，其閥芯是一個(gè)帶孔的球，根據(jù)孔的形狀分為O形球閥和V形球閥兩類。⑴O型球閥的特點(diǎn)如下。①流量特性近似為快開特性；②閥體對(duì)稱，流體流向可任意，閥芯可單向旋轉(zhuǎn)，也可雙向旋轉(zhuǎn)。③結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，可采用軟密封，密封可靠，泄漏量很??；④可調(diào)比高；控制閥的分類⑵V形球閥是在閥芯上有V形切口，切口的形狀與控制閥的流量特性有關(guān)。V型球閥的特點(diǎn)如下。①V型球閥的流量特性近似為等百分比流量特性；②密封較好，泄漏量?。虎哿髯栊?，具有剪切功能，常被用于含纖維、漿料或黏性流體；④流通能力大；⑤可調(diào)比大；⑥適用于工作溫度-40~450℃，工作壓力不大于6.4MPa的場合；控制閥的分類⒏蝶閥，又稱翻板閥。①流通能力大，可調(diào)比大，壓降??；②流量特性在轉(zhuǎn)角0~70度范圍內(nèi)近似為等百分比特性，超過規(guī)定轉(zhuǎn)角后，控制閥的運(yùn)行會(huì)不穩(wěn)定。③控制閥氣開和氣關(guān)方式更換方便；④流路簡單，流阻??；⑤可通過閥板形狀的設(shè)計(jì)，改善流路阻力分配，降低所需推力矩。例如，采用動(dòng)態(tài)輪廓閥板，可在0~90度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)等百分比流量特性?？刂崎y的分類⒐偏心旋轉(zhuǎn)閥：又稱為撓曲凸輪閥、偏心球塞控制閥。它有一個(gè)偏心旋轉(zhuǎn)的閥芯，當(dāng)控制閥接近關(guān)閉時(shí)，閥芯的彎曲臂產(chǎn)生撓曲變形，使閥芯的球面球塞與閥座緊密接觸，因此密封性能很好。偏心旋轉(zhuǎn)閥的特點(diǎn)如下。①抗沖刷性強(qiáng)。磨損小，使用壽命長。②動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性好。只需要較小力矩就能夠嚴(yán)密關(guān)閉。流向改變時(shí)，流體對(duì)閥芯的作用力矩相互抵消，也沒有柱塞閥的根切現(xiàn)象，因此，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性比柱塞閥和蝶閥好。③流量特性接近修正拋物線特性。④可在閥體襯各種耐腐蝕或耐磨損的襯里材料，以適應(yīng)各種工況的控制要求。⑤重量輕、體積小，安裝靈活，通用性強(qiáng)。控制閥的分類⒑閘閥又稱閘板閥。它由閘板、兩個(gè)密封板和閥桿等組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常為長行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)或活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。閘板可采用單閘板，也可采用雙閘板，它具有流阻小、行程大、口徑大、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，適用于控制精度要求不高的大口徑、大流量、低壓差的應(yīng)用場合。與蝶閥比較，閘閥具有較好的剪切能力，特別適合含纖維漿料的控制，由于密封面大，因此閘閥的泄漏量較大。另有一種類似的閘閥，稱為平行滑閥。它由兩塊平行滑塊上下移動(dòng)來控制流量，滑塊間的彈簧使滑塊緊壓滑軌，該類閥具有很小流體阻力和優(yōu)良密封性能，標(biāo)準(zhǔn)泄漏量達(dá)0．00001％C以下。適用于緊急切斷或緊急開啟的應(yīng)用場合。填料結(jié)構(gòu)⒈填料函的作用①提供閥桿或閥軸的密封。由于閥桿和閥軸是活動(dòng)部件，因此，需要用填料函進(jìn)行密封。②由于閥桿或閥軸移動(dòng)時(shí)有靜摩擦力(力矩)和動(dòng)摩擦力(力矩)，它們使控制閥的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能變差，因此，要選用合適的填料函和填料結(jié)構(gòu)使摩擦降低到最小，使用壽命最長?？刂崎y選擇通?？紤]工作溫度、壓力、流量特性、流通能力和材質(zhì)選擇等，對(duì)填料函和填料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和選用考慮較少。隨著對(duì)控制系統(tǒng)控制品質(zhì)要求的提高，對(duì)控制閥泄漏量的要求也不斷提高，因此，填料函選用和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得越來越重要。填料結(jié)構(gòu)⒉填料過去，填料選擇的主要考慮因素是填料工作溫度。因此，當(dāng)溫度低于200℃時(shí)選用聚四氟乙烯(PTFE)，當(dāng)溫度高于200℃時(shí)選用石墨。現(xiàn)在，選用填料時(shí)，不僅要考慮工作溫度，還要考慮填料的摩擦對(duì)控制過程所造成影響，從不同填料的各種性能比較中選擇較適合于實(shí)際過程和操作條件的填料函和填料結(jié)構(gòu)。填料可以是單一材質(zhì)，例如聚四氟乙烯或石墨，也可由幾種材質(zhì)混合，例如石墨—PTFE、絲狀石墨—沖壓成型石墨等。填料結(jié)構(gòu)⒊填料結(jié)構(gòu)填料結(jié)構(gòu)是指填料的排列方式，在保證所需泄漏量等級(jí)的前提下盡可能減小摩擦力、延長使用壽命的目的。采用石墨填料的系統(tǒng)，其摩擦要大于采用PTFE填料函的系統(tǒng)，因此，只要溫度允許，應(yīng)采用PTFE填料系統(tǒng)。通常，石墨有絲狀、片狀和彎片狀等幾種。絲狀石墨可制成編織絲帶，它容易與閥桿緊密接觸，并凈化閥桿表面。但絲狀石墨密封性較差，使泄漏加大。因此，絲狀石墨填料要沖壓成型，增加其致密性。填料結(jié)構(gòu)采用PTFE填料的結(jié)構(gòu)PTFE制成的填料環(huán)形狀通常，PTFE制成V形環(huán)狀。填料結(jié)構(gòu)采用石墨填料的結(jié)構(gòu)控制閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)從結(jié)構(gòu)看，控制閥的特點(diǎn)如下。⒈制閥有各種不同類型，它們的適用場合不同，因此，應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)過程的要求合理選擇控制閥類型。⒉控制閥分氣開和氣關(guān)兩類。氣開控制閥在故障狀態(tài)時(shí)關(guān)閉，氣關(guān)控制閥在故障狀態(tài)時(shí)打開。也可采用一些輔助設(shè)備組成保位閥或使控制閥自鎖，即故障時(shí)控制閥保持故障前的閥門開度。⒊氣開和氣關(guān)的方式可通過正、反作用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型和正體、反體閥的組合實(shí)現(xiàn)，在使用閥門定位器時(shí)，也可通過閥門定位器實(shí)現(xiàn)。控制閥的特性⒈氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳遞函數(shù)⑴氣壓轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)氣壓轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)將外部輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為膜頭氣室的壓力，在氣路管線和氣室不泄漏時(shí)，該環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)應(yīng)一致。⑵力轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)力轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)將氣室內(nèi)壓力轉(zhuǎn)換為推力，其靜態(tài)性能由薄膜的有效面積決定。在實(shí)際運(yùn)行過程中，薄膜的有效面積發(fā)生微小變化，會(huì)使推力發(fā)生微小變化。它造成上下行程時(shí)的回差及同樣氣壓下推力的偏差等，從而引入非線性?？刂崎y的特性⑶位移轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)位移轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)是將推力克服不平衡力和摩擦力等合力轉(zhuǎn)換為閥桿位移。該環(huán)節(jié)與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)有聯(lián)系，它受彈簧剛度影響，也受閥兩端壓降大小影響，在關(guān)閉時(shí)還受壓緊力的影響。在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，該環(huán)節(jié)是受外界影響最大的環(huán)節(jié)。⒉摩擦和時(shí)滯在運(yùn)行過程中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥桿與用于密封的填料之間存在摩擦。摩擦力阻止物體的運(yùn)動(dòng)，它分為靜摩擦力和動(dòng)摩擦力兩類?？刂崎y的特性

當(dāng)控制閥的輸入信號(hào)改變方向時(shí)，輸入信號(hào)需變化一定的范圍，在該范圍內(nèi)輸出信號(hào)沒有發(fā)生可以觀察到的變化，這個(gè)范圍稱為控制閥的死區(qū)。它使控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)不及時(shí)，造成控制品質(zhì)變差。輸出輸入控制閥的特性造成控制閥死區(qū)的主要原因如下：①控制閥的摩擦力?？刂崎y中的靜摩擦力和動(dòng)摩擦力是造成控制閥時(shí)滯的主要原因，它使控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)不及時(shí)，有時(shí)還會(huì)造成調(diào)節(jié)的過量，是控制系統(tǒng)偏離度增大的主要原因。②閥軸的扭轉(zhuǎn)。在直行程執(zhí)行器中，填料的摩擦力是控制閥最主要摩擦力，并造成死區(qū)。在角行程執(zhí)行器中，除了填料的摩擦力造成死區(qū)外，閥軸的剛度不夠也會(huì)造成閥軸的扭轉(zhuǎn)，而不會(huì)將推力矩傳遞到閥板，造成死區(qū)。控制閥的特性③間隙?？刂崎y的機(jī)械部件連接會(huì)有間隙，當(dāng)某一部件動(dòng)作方向改變時(shí)，會(huì)出現(xiàn)空程，這時(shí)，機(jī)械的運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)不連續(xù)。例如，齒條齒輪執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，齒隙造成死區(qū)。④閥門定位器。閥門定位器用于檢測閥桿的微小位移，閥門定位器的檢測精度不夠，放大器的增益不夠都會(huì)使閥桿的位移不被檢測到，從而不能及時(shí)輸出足夠的氣體流量，造成死區(qū)。

⑤供氣壓力和流量。供氣壓力低或供氣流量不足，會(huì)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推力矩不足，閥桿移動(dòng)速度變慢，造成死區(qū)；控制閥的特性⒊控制閥的流量特性控制閥的流量特性是流體流過控制閥得相對(duì)流量與相對(duì)行程之間的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)控制閥兩端的壓降，控制閥流量特性分為固有流量特性和工作流量特性。固有流量特性是控制閥兩端壓降恒定時(shí)的流量特性，亦稱為理想流量特性。工作流量特性是在工作狀態(tài)下（壓降變化）控制閥的流量特性。控制閥出廠所提供的流量特性指固有流量特性。固有流量特性有線性、等百分比（對(duì)數(shù)）、拋物線、雙曲線、快開、平方根等不同類型。常用的固有流量特性有線性、等百分比、快開等幾種?？刂崎y的特性⑴線性流量特性線性流量特性控制閥在不同的行程，如果行程變化量相同，則流量的相對(duì)變化量不同。

表1線性流量特性控制閥相對(duì)行程與相對(duì)流量關(guān)系

控制閥行程變化量為10%時(shí)，不同位置的相對(duì)流量變化量：在相對(duì)行程10%處，相對(duì)流量變化是（22.67-13）/13=74.38%；

相對(duì)行程%1020506090100相對(duì)流量%13.022.6751.6761.3390.33100控制閥的特性

在相對(duì)行程50%處，相對(duì)流量變化是（61.33-51.67）/51.67=18.7%；在相對(duì)行程90%處，相對(duì)流量變化是（100-90.33）/90.33=10.71%；線性流量特性的控制閥在小開度時(shí)，靈敏度很高，行程稍有變化就會(huì)引起流量的較大變化，因此在小開度時(shí)容易引起振蕩。在大開度時(shí)，行程要有較大的變化才能夠使流量有所變化，因此在大開度時(shí)控制呆滯，調(diào)節(jié)不及時(shí)，容易超調(diào)，使過度過程變慢?？刂崎y的特性⑵等百分比流量特性當(dāng)相對(duì)行程變化量相同時(shí)，流量也變化相同的百分比，稱為等百分比流量特性。

表2等百分比流量特性控制閥相對(duì)行程與相對(duì)流量關(guān)系控制閥行程變化量為10%時(shí)，不同位置的相對(duì)流量變化量：在相對(duì)行程10%處，相對(duì)流量變化是（6.58-4.683）/4.683=40.5%；相對(duì)行程%1020506090100相對(duì)流量%4.6836.5818.2625.6571.17100控制閥的特性

在相對(duì)行程50%處，相對(duì)流量變化是（25.65-18.26）/18.26=40.5%；在相對(duì)行程90%處，相對(duì)流量變化是（100-71.17）/71.17=40.5%；等百分比流量特性的控制閥在全行程范圍內(nèi)具有相同的控制精度。在小開度時(shí)，增益較小，因此調(diào)節(jié)平穩(wěn)，在大開度時(shí)，增益較大，能夠有效進(jìn)行調(diào)節(jié)，使調(diào)節(jié)及時(shí)?？刂崎y的特性⑶快開流量特性快開流量特性控制閥在小開度時(shí)就有較大流量，再增大開度，流量開度已很小。對(duì)于需要快速切斷或位式控制的場合，常選用快開流量特性。

表3快開流量特性控制閥相對(duì)行程與相對(duì)流量關(guān)系

控制閥行程變化量為10%時(shí)，不同位置的相對(duì)流量變化量：在相對(duì)行程10%處，相對(duì)流量變化是（38.13-21.7）/21.7=75.7%；相對(duì)行程%1020506090100相對(duì)流量%21.738.1375.8384.5399.03100控制閥的特性

在相對(duì)行程50%處，相對(duì)流量變化是（84.53-75.83）/75.83=11.47%；在相對(duì)行程90%處，相對(duì)流量變化是（100-99.03）/99.03=0.98%；⑷拋物線流量特性理想拋物線流量特性的曲線介于線性流量特性曲線和等百分比流量特性曲線之間。

表4拋物線流量特性控制閥相對(duì)行程與相對(duì)流量關(guān)系相對(duì)行程%1020506090100相對(duì)流量%6.9911.9834.9645.384.32100控制閥的特性⒋控制閥的可調(diào)比⑴控制閥的固有可調(diào)比控制閥的固有可調(diào)比是在閥兩端壓降恒定條件下，控制閥可調(diào)節(jié)的最大流量和最小流量之比。用R表示，即：R=QMAX/QMIN

固有可調(diào)比反映控制閥能夠調(diào)節(jié)流量的能力，在控制閥出廠時(shí)已經(jīng)確定。通常，國產(chǎn)控制閥的固有可調(diào)比是R=30，國外一些控制閥產(chǎn)品可做到R=50或更高，旋轉(zhuǎn)閥的固有可調(diào)比可達(dá)300。⑵控制閥的實(shí)際可調(diào)比控制閥的實(shí)際可調(diào)比是在控制閥的工作狀態(tài)下，可調(diào)節(jié)的最大流量和最小流量之比?？刂崎y的特性①串聯(lián)管道的可調(diào)比壓降比s表示控制閥全開時(shí)閥兩端的壓降與系統(tǒng)總壓降之比。壓降比也稱閥阻比，一般情況下，壓降比s≤1。從提高實(shí)際可調(diào)比看，應(yīng)使系統(tǒng)總壓降大部分損失在控制閥兩端，即提高壓降比s，從節(jié)能看，應(yīng)使控制閥兩端的壓損盡可能小，即減小壓降比s。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，將控制閥上下游節(jié)流閥全開，降低管道壓降來提高s，使控制閥實(shí)際可調(diào)比提高?？刂崎y的特性②并聯(lián)管道的可調(diào)比由于存在并聯(lián)旁路管道，流過總管的流量等于流過控制閥的流量和流過并聯(lián)管道的流量之和。當(dāng)旁路流量越大，控制閥的實(shí)際可調(diào)比就越小。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，不應(yīng)將控制閥旁路打開，如果旁路閥門開度越大，控制閥的實(shí)際可調(diào)比就越小，控制品質(zhì)就變差?？刂崎y的特性⑶提高控制閥可調(diào)比的措施①應(yīng)盡可能降低控制閥所在串聯(lián)管路的阻力。因此配管設(shè)計(jì)應(yīng)減少不必要的彎頭、截止閥、縮徑管等附加管件，減少管段長度。②盡可能不使用旁路進(jìn)行控制，正常工作時(shí)，應(yīng)關(guān)閉旁路閥，如有必要使用旁路閥，旁路閥應(yīng)控制在較小的開度。③選用固有可調(diào)比高的控制閥，例如球閥、蝶閥等旋轉(zhuǎn)閥?？刂崎y性能對(duì)控制系統(tǒng)的影響⒈執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能對(duì)控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能對(duì)控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響包括靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能的影響。靜態(tài)性能指在系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)性能，例如非線性誤差、回差等。動(dòng)態(tài)性能指在執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中的性能，例如死區(qū)、響應(yīng)時(shí)間等。由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是相互聯(lián)系的，因此，執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的部分性能并不能夠細(xì)分。⑴靜態(tài)性能對(duì)控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜態(tài)性能是穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸入信號(hào)與閥桿位移之間的關(guān)系、靜態(tài)性能與彈簧的剛度、薄膜的有效面積、閥桿與填料之間的靜摩擦有關(guān)?？刂崎y性能對(duì)控制系統(tǒng)的影響下列執(zhí)行機(jī)構(gòu)靜態(tài)性能的基本指標(biāo)①基本誤差；②回差；③死區(qū)；④重復(fù)性誤差；⑤線性度誤差；⑵動(dòng)態(tài)性能對(duì)控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能指時(shí)間常數(shù)和時(shí)滯。控制系統(tǒng)控制品質(zhì)受到組成控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)和時(shí)滯的綜合影響。時(shí)間常數(shù)的影響。在組成控制系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)中，通常執(zhí)行機(jī)構(gòu)的時(shí)間常數(shù)較大，動(dòng)作緩慢，使控制系統(tǒng)容易不穩(wěn)定。控制閥性能對(duì)控制系統(tǒng)的影響對(duì)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)可采取一些措施來降低時(shí)間常數(shù)。

①縮短管線長度，或在執(zhí)行器處安裝電氣轉(zhuǎn)換器；②采用內(nèi)壁光潔度高的連接管線，減少中間彎頭；③提高工作壓力④增大氣源管的直徑，增加進(jìn)氣量。時(shí)滯的影響。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的時(shí)滯使控制作用不能及時(shí)引起操縱變量變化，使控制品質(zhì)變差?？刹扇≡龃筮B接管直徑，提高工作壓力的方法來改善?？刂崎y性能對(duì)控制系統(tǒng)的影響⒉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)性能對(duì)控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響⑴靜態(tài)性能對(duì)控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的靜態(tài)性能表示穩(wěn)態(tài)時(shí)，控制閥閥桿行程與流量之間的關(guān)系。同樣也存在基本誤差、回差等性能指標(biāo)。在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)靜態(tài)性能中，對(duì)控制系統(tǒng)影響最大的靜態(tài)性能是流量特性。提高調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)靜態(tài)性能的措施有：①合理選用控制閥的流量特性;②采用補(bǔ)償環(huán)節(jié);⑵動(dòng)態(tài)性能對(duì)控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響。①死區(qū)的影響。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能對(duì)控制系統(tǒng)的影響主要指死區(qū)的影響。控制閥性能對(duì)控制系統(tǒng)的影響

調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的死區(qū)是控制閥組件的固有特性。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的死區(qū)造成調(diào)節(jié)不及時(shí)，控制系統(tǒng)品質(zhì)變差。除了改進(jìn)閥桿密封的填料結(jié)構(gòu)，采用合適密封材料等以外，主要改進(jìn)措施是通過閥門定位器與原控制系統(tǒng)組成串級(jí)控制系統(tǒng)。根據(jù)串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，它對(duì)副環(huán)的非線性等特性有一定的補(bǔ)償作用，使控制系統(tǒng)的控制指標(biāo)得到較大改善。②流體流向的影響。流體流向影響控制閥的不平衡力，造成系統(tǒng)穩(wěn)定性變化。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)是將控制器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制閥閥桿直線位移或閥軸角位移的裝置。⒈氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)是最常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作可靠，維護(hù)方便，成本低廉，得到廣泛應(yīng)用。它分為正作用和反作用兩種執(zhí)行方式。正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)在輸入信號(hào)增加時(shí)，推桿的位移向外；反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)在輸入信號(hào)增加時(shí)，推桿的位移向內(nèi)。⑴氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。正、反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)基本相同，由上膜蓋、下膜蓋、薄膜膜片、推桿、彈簧、調(diào)節(jié)件、支架和行程顯示板組成。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

正、反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入信號(hào)在膜片下部，引出的閥桿也在下部，因此閥桿引出處要用密封套進(jìn)行密封，而正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入信號(hào)在膜片上部，推桿引出處在膜片下部，由于薄膜片的良好密封，因此在閥桿引出處不需要密封。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)⑵氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：①執(zhí)行機(jī)構(gòu)的膜片有效面積與推力成正比，有效面積越大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推力也越大；②可添加位移轉(zhuǎn)換裝置，使直行程轉(zhuǎn)換為角行程，用于旋轉(zhuǎn)閥體；③可添加位置定位器，實(shí)現(xiàn)閥位檢測和反饋，提高控制閥性能；④可添加手輪機(jī)構(gòu)，在遠(yuǎn)程控制失效時(shí)采用手輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場操作，提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性；⑤可添加自鎖裝置，實(shí)現(xiàn)控制閥的自鎖與保位；⑥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入輸出特性呈線性關(guān)系。國產(chǎn)氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程有10mm、16mm、25mm、40mm、60mm和100mm等六種規(guī)格。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)⑦可通過調(diào)節(jié)件的調(diào)整，改變彈簧初始力，從而改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推力。精小型氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上作了重要改進(jìn)，它采用多個(gè)彈簧代替原來的一個(gè)彈簧，降低了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的高度和重量，具有結(jié)構(gòu)緊湊、輸出推力大等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)相比較，高度和重量約降低30%。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)⒉氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用活塞作為執(zhí)行驅(qū)動(dòng)元件，具有推力大、響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：①可采用較大的氣源壓力，操作壓力可高達(dá)1MPa，此外，它不需要?dú)庠吹膲毫φ{(diào)節(jié)減壓閥。②推力大。對(duì)于無彈簧的活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由于不需要克服彈簧的反作用力，因此提高操作壓力和增大活塞面積就能獲得較大推力，對(duì)采用彈簧返回的活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其推理計(jì)算與薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)類似，其推力要小于同規(guī)格的無彈簧活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)。③適用于高壓差、高靜壓和要求有大推力的應(yīng)用場合。④當(dāng)作為節(jié)流控制時(shí)，輸出位移量與輸入信號(hào)成比例關(guān)系，但需要添加閥門定位器。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)⑤當(dāng)作為兩位式開關(guān)控制時(shí)，對(duì)無彈簧活塞的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可分別在活塞的兩側(cè)送氣實(shí)現(xiàn)兩位式控制，但響應(yīng)速度會(huì)變慢；對(duì)有彈簧返回活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)只能在一側(cè)送輸入信號(hào)，其返回是由彈簧實(shí)現(xiàn)的，為實(shí)現(xiàn)兩位式控制，通常采用電磁閥等兩位式執(zhí)行元件進(jìn)行切換。⑥與薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)類似，活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)分正作用和反作用兩種類型。⑦可添加專用自鎖裝置，實(shí)現(xiàn)在氣源中斷時(shí)的保位；⑧可添加手輪機(jī)構(gòu)，在遠(yuǎn)程控制失效時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場手動(dòng)操作；⑨可添加位移轉(zhuǎn)換裝置，使直行程轉(zhuǎn)換為角程；氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)⒊自力式控制閥自力式控制閥又稱直接作用控制閥，是一類不需要額外能源驅(qū)動(dòng)的控制閥。其結(jié)構(gòu)和原理類似氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它是把測量、控制和執(zhí)行功能合為一體，利用被控對(duì)象本身能量帶動(dòng)其動(dòng)作的控制閥，分為直接作用和帶指揮器作用式兩大類。直接作用的自力式控制閥利用過程本身的壓力或差壓來驅(qū)動(dòng)控制閥動(dòng)作，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，但會(huì)引起壓降，造成出口壓力的非線性，通常，控制精度在10~20%。帶指揮器作用的自力式控制閥可適用于小壓降和大流量的自力式控制場合，出口壓力變化范圍可小于設(shè)定壓力的10％。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

由于自力式控制閥具有節(jié)能功能，因此，在一些控制要求不高的場合被廣泛應(yīng)用。自力式控制閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜頭的輸入信號(hào)是控制閥前或閥后的壓力或閥兩端的壓差，或經(jīng)溫包轉(zhuǎn)換后的壓力信號(hào)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類似氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)⑴自力式壓力、壓差和流量控制閥。自力式壓力控制閥根據(jù)取壓點(diǎn)位置分閥前和閥后兩類。當(dāng)將閥前和閥后壓力同時(shí)引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣室兩側(cè)時(shí)，自力式壓差控制閥可以控制控制閥兩端的壓差恒定，也可將安裝在管道上孔板兩端的壓差引入氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣室兩側(cè)，組成自力式流量控制，或用其他方式將流量檢測后用自力式壓差控制閥實(shí)現(xiàn)流量控制。

氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

一些壓力泄放閥(包括蒸汽疏水器、排氣閥等)和壓力安全閥也屬于自力式兩位控制閥。液位控制可轉(zhuǎn)換為壓力或壓差控制，因此，也可采用自力式壓力或壓差控制閥實(shí)現(xiàn)液位控制。

⑵自力式溫度控制閥。自力式溫度控制閥的溫度信號(hào)來自溫包，當(dāng)溫度變化時(shí)，溫包內(nèi)的氣體介質(zhì)膨脹，使壓力變化，該壓力信號(hào)被用于作為控制信號(hào),使自力式溫度控制閥動(dòng)作。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)⒋智能控制閥智能控制閥是帶有微處理器，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化控制功能的控制閥?？刂崎y的智能化通常采用下列幾種形式：①帶智能閥門定位器的氣動(dòng)控制閥；②智能電動(dòng)控制閥；③帶現(xiàn)場總線智能閥門定位器的氣動(dòng)控制閥。智能化控制功能主要包括下列內(nèi)容①方便地修改控制閥流量特性。②實(shí)現(xiàn)PID控制運(yùn)算。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)③實(shí)現(xiàn)其他運(yùn)算功能，例如，進(jìn)行分程控制的量程范圍設(shè)置，非線性補(bǔ)償運(yùn)算等。④更改控制閥的正、反作用方式。⑤實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信，實(shí)現(xiàn)信息共享。⑥實(shí)現(xiàn)控制閥的故障診斷和報(bào)警。⑦實(shí)現(xiàn)控制閥的自鎖。⑧實(shí)現(xiàn)控制閥的狀態(tài)信息管理等。使用智能閥門定位器的優(yōu)點(diǎn)如下。①減小控制回路的安裝、校驗(yàn)和調(diào)試時(shí)間。②采用診斷功能，使控制閥使用。壽命延長，運(yùn)行狀況能被及時(shí)監(jiān)測。③降低對(duì)儀表維護(hù)人員的技能要求。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)⑴帶智能閥門定位器的氣動(dòng)控制閥這類控制閥的結(jié)構(gòu)與普通控制閥相同，因附帶智能閥門定位器而使控制閥具有智能化功能。智能閥門定位器與普通閥門定位器的主要區(qū)別如下①控制閥流量特性的實(shí)現(xiàn)方式不同。智能定位器的反饋部分采用線性反饋，所需控制閥流量特性是在設(shè)定回路實(shí)現(xiàn)的。普通定位器的反饋部分是不同形狀的凸輪，通過改變凸輪形狀來實(shí)現(xiàn)所需控制閥流量特性。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)②輸入輸出方式不同。通常，智能閥門定位器是智能電氣閥門定位器。與一般電氣閥門定位器比較，智能電氣閥門定位器的輸入信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA或1～5V電信號(hào)，它需要經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后作為微處理器的輸入信號(hào)。而一般電氣閥門定位器輸入信號(hào)雖然是4—20mA或l～5V電信號(hào)，但它不需要經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，可直接送電磁線圈產(chǎn)生電磁力，實(shí)現(xiàn)力平衡。智能閥門定位器的輸出信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，它通常送壓電閥組，通過壓電閥組的開關(guān)來調(diào)節(jié)送控制閥膜頭的氣壓，一般電氣閥門定位器的輸出信號(hào)是經(jīng)氣動(dòng)放大器放大后的氣信號(hào)。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)③采用的控制方式不同。智能閥門定位器與一般的計(jì)算機(jī)控制裝置類似，采用離散控制方式，因此，在采樣間隔內(nèi)，控制閥開度不變化。運(yùn)行過程中，控制閥開度呈現(xiàn)階梯形變化。一般閥門定位器采用連續(xù)控制方式，因此，整個(gè)控制過程中，控制閥開度的變化是連續(xù)的(除了因死區(qū)造成的躍變外)。④反饋信號(hào)檢測處理不同。智能閥門定位器中控制閥反饋信號(hào)需經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后送微處理器處理，而一般閥門定位器反饋信號(hào)直接作為反饋力(力矩)，不需要經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)⑵帶現(xiàn)場總線智能閥門定位器的氣動(dòng)控制閥與一般智能閥門定位器比較，這類控制閥所帶閥門定位器的特點(diǎn)如下。①輸入信號(hào)不是標(biāo)準(zhǔn)模擬電流或電壓信號(hào)，而是現(xiàn)場總線設(shè)備的數(shù)字信號(hào)。②具有通信功能，能夠方便地與上位機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享。③可采用直接供電方式和本安方式運(yùn)行，符合現(xiàn)場總線有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。④可實(shí)現(xiàn)開放系統(tǒng)互連的有關(guān)功能，例如可互換性、可互操作性等。⑤全數(shù)字、雙向通信。閥門定位器

閥門定位器的工作原理閥門定位器是控制閥的主要附件，它將閥桿位移信號(hào)作為輸入的反饋測量信號(hào)，以控制器輸出信號(hào)作為設(shè)定信號(hào)，進(jìn)行比較，當(dāng)兩者有偏差時(shí)，改變其到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出信號(hào)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，建立了閥桿位移信號(hào)與控制器輸出信號(hào)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。⑴氣動(dòng)閥門定位器是按力平衡原理工作的，其工作原理如圖所示。當(dāng)通入波紋管的信號(hào)壓力增加時(shí)，使杠桿2繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，檔板靠近噴嘴，噴嘴背壓經(jīng)放大器放大后，送入薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室，使閥桿向下移動(dòng)，并閥門定位器帶動(dòng)反饋桿（擺桿）繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，連接在同一軸上的反饋凸輪（偏心凸輪）也跟著作逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滾輪使杠桿1繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，并將反饋彈簧拉伸、彈簧對(duì)杠桿2的拉力與信號(hào)壓力作用在波紋管上的力達(dá)到力矩平衡時(shí)信號(hào)壓力與閥位有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。閥門定位器

以上作用方式為正作用，若要改變作用方式，只要將凸輪翻轉(zhuǎn)，A向變成B向即可。所謂正作用定位器，就是信號(hào)壓力增加，輸出壓力亦增加；所謂反作用定位器，就是信號(hào)壓力增加，輸出壓力則減少。氣動(dòng)閥門定位器采用力平衡原理，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：①采用組件結(jié)構(gòu)，適用面廣，靈活性強(qiáng)。②改變反饋桿支點(diǎn)，即改變反饋桿長度可有效改變行程。閥門定位器③波紋管位置、凸輪的安裝方式組成了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不同作用方式。④凸輪有正作用和反作用兩種形式，通過調(diào)整凸輪的安裝方式可改變定位器的正、反作用。⑤正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)與正作用定位器配合實(shí)現(xiàn)正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能，如果與反作用定位器配合，可實(shí)現(xiàn)反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能；同樣，反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)與正作用定位器配合實(shí)現(xiàn)反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能，如果與正作用定位器配合，可實(shí)現(xiàn)正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能。⑥可調(diào)整初始彈簧力，改變擋板移動(dòng)距離與輸出氣壓關(guān)系的斜率和線性度。閥門定位器

閥門定位器的分類閥門定位器按輸入信號(hào)分為氣動(dòng)閥門定位器和電氣閥門定位器。其中電氣閥門定位器可分為普通型和智能型，智能電氣定位器帶CPU，可處理有關(guān)智能運(yùn)算。⑵電氣閥門定位器電氣閥門定位器的工作原理和結(jié)構(gòu)與氣動(dòng)閥門定位器基本相同。電氣閥門定位器與氣動(dòng)閥門定位器的區(qū)別如下：閥門定位器①將氣動(dòng)閥門定位器的波紋管組件改為力矩馬達(dá)；②實(shí)現(xiàn)正反作用方式不同，電氣閥位定位器改變正反作用的方式只需要將輸入電流信號(hào)的方向改變，不需要像氣動(dòng)閥門定位器那樣，把波紋管安裝到相反的方向；③由于采用電流輸入，因此，帶來防爆問題，需采取防爆措施，如加裝安全柵等；而氣動(dòng)閥門定位器是本質(zhì)安全型儀表。④為實(shí)現(xiàn)力矩平衡，電氣閥門定位器杠桿上各受力點(diǎn)的位置有所改動(dòng)。閥門定位器

閥門定位器的功能加入閥門定位器后，它與原單回路控制系統(tǒng)組成串級(jí)控制系統(tǒng)，原控制系統(tǒng)的被控量成為串級(jí)控制系統(tǒng)的主回路，因此，閥門定位器的主要功能如下：①對(duì)于進(jìn)入副回路的干擾，例如摩擦力、不平衡力和回差的變化等，該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的克服能力，這是使用閥門定位器的主要原因。因此，閥門定位器常被用于摩擦較大的場合來減小回差的影響；用于補(bǔ)償高壓差工況下不平衡力效應(yīng)，減小不平衡力對(duì)閥桿的影響。②組成串級(jí)系統(tǒng)后，使副回路等效時(shí)間常數(shù)大大減小，從而改善控制閥的動(dòng)態(tài)特性。閥門定位器③由于采用凸輪作為反饋環(huán)節(jié)，因此，改變凸輪形狀能有效地改變副回路的增益，補(bǔ)償被控對(duì)象的非線性特性；④改變作用方式?？刂崎y的氣開和氣關(guān)作用，可通過閥門定位器正反作用方式的設(shè)置來改變。⑤用于操作非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。⑥實(shí)現(xiàn)分成控制。將控制閥輸入信號(hào)的不同范圍，對(duì)應(yīng)控制閥的全開和全關(guān)，實(shí)現(xiàn)分成控制。閥門定位器⑶智能閥門定位器智能閥門定位器是帶CPU的閥門定位器，按閥位反饋信號(hào)的檢測方法可將智能閥門定位器分為機(jī)械反饋式、霍爾應(yīng)變式、電感應(yīng)式等類型。智能閥門定位器的工作原理與普通閥門定位器的工作原理類似，其特點(diǎn)如下：①減小機(jī)械間隙。一些智能電氣閥門定位器直接采用霍爾應(yīng)變效應(yīng)或電感應(yīng)檢測元件檢測閥位移動(dòng)，消除了反饋通道的間隙。②改善反饋回路的死區(qū)、時(shí)滯等非線性特性。因此控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)得到改善。④減少回路調(diào)試成本。采用自動(dòng)調(diào)零和調(diào)量程，安裝費(fèi)用和調(diào)試成本大大減少。閥門定位器③被控對(duì)象非線性特性補(bǔ)償?shù)姆椒ǖ玫綌U(kuò)展，被控對(duì)象非線性特性可以用控制閥流量特性來補(bǔ)償，也可以用普通閥門定位器或智能閥位定位器來補(bǔ)償，還可用智能數(shù)字控制器串接非線性環(huán)節(jié)的軟連接功能，可方便地更改非線性特性等優(yōu)點(diǎn)，使控制閥選型變得簡單。⑥智能診斷技術(shù)使維護(hù)變得方便、簡單。⑤降低控制系統(tǒng)的偏離度，提高控制品質(zhì)，改善控制性能。⑦具有節(jié)能效果。控制閥氣開和氣關(guān)方式的選擇控制閥氣開和氣關(guān)方式的選擇與生產(chǎn)過程的安全有關(guān)，當(dāng)控制閥的氣源、控制信號(hào)中斷以及控制閥及其附件出現(xiàn)故障時(shí)，使控制閥回到初始位置（全開或全關(guān)），控制閥需處于什么位置對(duì)生產(chǎn)過程是安全位置來選擇控制閥的氣開和氣關(guān)方式。故障時(shí)，氣開控制閥處于關(guān)閉位置，因此也稱為故障時(shí)關(guān)閉閥；故障時(shí)，氣關(guān)控制閥處于全開位置，因此也稱為故障時(shí)打開閥；調(diào)節(jié)器的正、反作用的確定在控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器的正、反作用確定方法：先做兩條規(guī)定：（1）氣開調(diào)節(jié)閥為+A，氣關(guān)調(diào)節(jié)閥為－A；（2）調(diào)節(jié)閥開大，被調(diào)參數(shù)上升為+B，下降為－B。則

A×B=“+”調(diào)節(jié)閥選反作用；

A×B=“－”調(diào)節(jié)閥選正作用。如：閥為氣開+A，閥開大，液位下降－B，則有：

（+A）×（－B）=“－”調(diào)節(jié)器選正作用。

故障處理⒈控制閥的故障分析⑴填料造成的故障因填料原因造成的故障表現(xiàn)為外泄量增大、摩擦力增大及閥桿的跳動(dòng)。①填料材質(zhì)不合適。由于填料材質(zhì)不合適造成的故障主要是外泄量增大及摩擦力增大。②填料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)。填料及有關(guān)附件的安裝不合適，填料的高度不合適。③填料安裝不合適造成填料壓緊力不均勻。④填料有雜質(zhì)。填料內(nèi)有較硬的雜物造成閥桿劃傷。⑤上閥蓋安裝時(shí)螺栓緊固不當(dāng)使填料受力不勻。故障處理⑵不平衡力造成的故障不平衡力造成的故障表現(xiàn)為控制閥動(dòng)作不穩(wěn)定，關(guān)不嚴(yán)等。①流向不當(dāng)。控制閥安裝不當(dāng)，造成實(shí)際流體流向與控制閥標(biāo)記流向不一致，使不平衡力變化。②控制閥與執(zhí)行機(jī)構(gòu)不匹配。造成推力或推力矩不足，使控制閥動(dòng)作不到位。⑶流量特性不匹配造成的故障。控制閥的流量特性用于補(bǔ)償被控對(duì)象的不同特性，如果選配的流量特性不合適，會(huì)使控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)變差。故障處理⑷控制閥流路設(shè)計(jì)和安裝不當(dāng)造成的故障表現(xiàn)為噪聲增大