化工仪表及其自动化控制_第六章_执行器研讨.ppt

第四章 执行器 执行器在自控系统中的作用 6 电气转换器/阀门定位器 阀门定位器 电／气阀门定位器 特性 气动阀门定位器 ②并联管道时的可调比 R ＞＞1 设 供参考 调节阀流量特性：介质流过调节阀的相对流量与相对位移（即阀的相对开度）之间的关系 调节阀前后压差的变化，会引起流量变化。流量特性分为理想流量特性和实际流量特性 4.3. 调节阀的流量特性 最大流量 最大位移 实际位移 实际流量 调节阀的固有特性，由阀芯的形状所决定。 1-快开特性 2-直线特性 3-抛物线特性 4-等百分比（对数）特性 ① 理想流量特性 (ΔP 一定) 特点：a.放大系数是常数 调节阀的相对流量与相对位移成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是常数 b. Q ↑流量相对变化值 ↓ (1) 直线流量特性 特点：a. Q ↑放大系数↑ 单位相对位移变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系 b. 流量相对变化值是常数 (2) 等百分比流量特性（对数流量特性） 单位相对位移的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方值的平方根成正比关系 (3) 抛物线流量特性 为了弥补直线特性在小开度时调节性能差的缺点，在抛物线特性基础上派生出一种修正抛物线特性，它在相对位移30%及相对流量变20%这段区间内为抛物线关系，而在此以上的范围是线性关系。 在开度较小时就有较大的流量，随着开度的增大，流量很快就达到最大；此后再增加开度，流量变化很小 有效位移一般为阀座直径的1/4 适用于迅速启闭的位式控制或程序控制系统 (4) 快开流量特性 上述4种流量特性中：直线和等百分比最常用。 (1)串联管道时 * 流量特性发生畸变 直线特性→快开特性 等百分比特性→直线特性 * 可调比减小 ② 工作流量特性 (ΔP 变化) (2)并联管道时的工作流量特性 通常一般X 值不能低于0.8， 即旁路流量只能为总流量的百分数之十几。 可调比将大大下降 供参考 执行器的选用是否得当，将直接影响控制系统的控制质量、安全性和可靠性 执行器的选择，主要是从以下三方面考虑： 1.调节阀的结构形式； 2.调节阀的流量特性； 3.调节阀的口径。 5. 执行器的选择计算 执行机构的选择 5.1. 执行器结构形式的选择 小（－10～＋55℃） 大（－40～＋80℃） 工作环境 差 好 防爆 大 小 刚度 小 大 输出力 高 低 价格 简单方便 需另设气源 驱动能源 较低 高（简单、可靠） 可靠性 电动执行机构 气动薄膜执行机构 比较项目 可以根据实际使用要求，综合考虑确定 选择执行机构时，还必须考虑执行机构的 输出力（力矩）应大于它所受到的负荷力（力矩） 负荷力（力矩）包括流体对阀芯产生的作用力（不平衡力）或作用力矩（不平衡力矩）阀杆的摩擦力、重量以及压缩弹簧的预紧力 对于气动薄膜执行机构:工作压差小于最大允许压差 但当所用调节阀的口径较大或压差较高时，执行机构要求有更大的输出力，此时可考虑用活塞式执行机构，也可选用薄膜执行机构再配上阀门定位器。 (1)执行机构的选择 气开式调节阀:有信号压力输入时阀打开 无信号压力时阀全关 气关式调节阀:有信号压力时阀关闭 无信号压力时阀全开 气开气关的选择考虑原则是： 信号压力中断时，应保证设备和操作人员的发全，如阀门处于打开位置时危害性小，则应选用气关式；反之，则用气开式。 确定整个调节阀的作用方式 主要依据是： （1） 流体性质 如流体种类、粘度、腐蚀性、是否含悬浮颗粒 （2） 工艺条件 如温度、压力、流量、压差、泄漏量 （3） 过程控制要求 控制系统精度、可调比、噪音 根据以上各点进行综合考虑，并参照各种 调节机构的特点及其适用场合，同时兼顾经济 性，来选择满足工艺要求的调节机构。 (2) 调节机构的选择 实际上是指如何选择直线特性和等百分比特性 经验准则 : 适当地选择调节阀的特性，以阀的放大系数的变化来补偿控制对象放大系数的变化，使控制系统总的放大系数保持不变或近似不变 （1）考虑系统的控制品质 5.2. 执行器流量特性的选择 调节阀在串联管道时的工作流量特性与S值的大小有关，即与工艺配管情况有关。因此，在选择其特性时，还必须考虑工艺配管情况。 （2）考虑工艺管道情况 1.根据系统的特点选择所需要的工作流量特性 2.考虑工艺配管情况确定相应的理想流量特性 P182 表5-5 具体做法: 直线特性调节阀在小开度时流量相对变化值大，控制过于灵敏，易引起振荡，且阀芯、阀座也易受到破坏，因此在S值小、负荷变化大的场合，不宜采用。等百分比特性调节阀的放大系