化工仪表自动化培训执行器

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1. 化工仪表自动化培训执行器
2. 执行器概述3作用接受控制器的输出信号,直接控制能量或物料等调节介质的输送量,达到控制温度、压力、流量、液位等工艺参数的目的。按能源形式分类气动执行器电动执行器液动执行器从结构来说执行机构调节机构
3. 按调节形式可分为：调节型、切断型、调节切断型；按流量特性可分为：直线型、对数型（百分比）、抛物线、快开。执行器概述
4. 调节阀的组成()1、执行机构2、调节机构执行器概述
5. (本页无文本内容)
6. 判断（）调节阀由执行机构和、阀体部件及附件几部分组成。根据国际电工委员会（IEC）对调节阀（国外叫做控制阀Control Valve）的定义，调节阀由执行机构和阀体部件两部分组成，即调节阀=执行机构+阀体部件 ×
7. 执行器的主要特性比较主要特性气动执行器电动执行器液动执行器系统结构简单复杂简单安全性好较差好响应时间慢快较慢推动力适中较小较大维护难度方便有难度较方便价格便宜较贵便宜执行器概述
8. 气-电转换器电-气转换器电-气阀门定位器气动执行器电动执行器气动控制仪表电动控制仪表转换单元的使用简图执行器概述
9. 一、执行机构——气动执行机构　气动薄膜控制阀外形图
10. 2.执行机构的分类薄膜式结构简单、价格便宜、维修方便，应用广泛。活塞式推力较大，用于大口径、高压降控制阀或蝶阀的推动装置。价格昂贵，用于特殊需要场合结构执行器按其能源形式分气动、电动、液动三大类。气动执行器按其执行机构形式分薄膜式、活塞式。电动和液动执行器按执行机构的运行方式分为直行程和角行程两类。目前在石化工业中普遍采用气动薄膜执行器。气动薄膜（有弹簧）的薄膜的有效面积越大，执行机构的推力和位移也越大。气动活塞式（无弹簧）执行机构随气缸两侧压差而移动。因为没有反力弹簧抵消推力，所以有很大的输出推力，适用于高静压、高差压的工艺场合。长行程行程长、转矩大，适于输出转角（60°～90°）和力矩。一、执行机构——气动执行机构
11. 气动薄膜执行机构是应用最广泛的执行机构，它接收0.02~0.1MPa气动信号。根据有无弹簧可分为：有弹簧和无弹簧的执行机构。要提高薄膜执行机构的输出力，可以通过增大膜片的有效面积（选大规格的膜头尺寸）或提高有效输出压力（用阀门定位器来提高信号压力）。一、执行机构——气动执行机构
12. 判断（）执行机构无论是何种类型，它的输出力都用于克服负荷的有效力，而负荷主要是指不平衡力和不平衡力矩加上摩擦力、密封力、重量等有关的作用力. √
13. 正作用式气动薄膜执行机构 1—上膜盖； 2—波纹膜片； 3—下膜盖；4—支架；5—推杆；6—弹簧；7—弹簧座；8—调节件；9—连接阀杆螺母； 10—行程标尺反作用式气动薄膜执行机构 1—上膜盖； 2—波纹膜片；3—下膜盖；4—密封膜片；5—密封环；6—填块；7—支架；8—推杆；9—弹簧；10—弹簧座；11—衬套；12—调节件；13—行程标尺8一、执行机构——气动执行机构
14. 一、执行机构—— 电动执行器定义电动执行器是电动控制系统中的一个重要组成部分。它把来自控制仪表的0～10mA或4～20mA的直流统一电信号,转换成与输入信号相对应的转角或位移,以推动各种类型的控制阀,从而达到连续控制生产工艺过程中的流量,或简单地开启和关闭阀门以控制流体的通断,达到自动控制生产过程的目的。（自身有位置发送器，无需阀门定位器）通常应用于防爆要求不高且无合适的气源的场所。46
15. 1.电动执行器的特点① 由于工频电源取用方便,不需增添专门装置,特别是执行器应用数量不太多的单位,更为适宜; ② 动作灵敏、精度较高、信号传输速度快、传输距离可以很长,便于集中控制; ③ 在电源中断时,电动执行器能保持原位不动,不影响主设备的安全; ④ 与电动控制仪表配合方便,安装接线简单; ⑤ 体积较大、成本较贵、结构复杂、维修麻烦,并只能应用于防爆要求不太高的场合一、执行机构—— 电动执行器
16. 2.电动执行器的组成两大部分电动执行机构调节机构电动执行机构根据其输出形式不同角行程电动执行机构直行程电动执行机构多转式电动执行机构。48一、执行机构—— 电动执行器
17. 练一练( )电动执行机构一般分为直行程、角行程、多转式三种。 ( )电动执行机构是由电动机带动减速装置，在电信号的作用下产生直线运动和角度旋转运动。√√√
18. 调节机构就是一个阀门，是局部阻力可变的节流元件。二、调节机构
19. 1、阀盖普通型工作在-20~200℃。散热型工作在200℃以上。长颈型工作在-20℃以下。波纹管密封型适用于剧毒物质或极易挥发的介质。二、调节机构
20. 2、阀芯阀芯是调节阀内最为关键的部件。为了适应不同的需要，得到不同的阀门流量特性，阀芯的结构多种多样。有的阀芯双导向，有的单导向。二、调节机构
21. a)平板型阀芯 b)柱塞型阀芯 c)球型、针型阀芯 d)圆柱体上铣出小槽阀芯 e)窗口型阀芯f)多级阀芯g)套筒阀阀芯
22. 调节阀按行程特点可分为：直行程和角行程。直行程包括：单座阀、双座阀、套调节阀筒阀、笼式阀、角形阀、三通阀、隔膜阀；角行程包括：蝶阀、球阀、偏心旋转阀、全功能超轻型调节阀。二、调节机构
23. 1、直通单座阀：阀体内只有一个阀芯和阀座，阀杆带动阀芯上下移动来改变阀芯与阀座之间的相对位置，从而改变流体流量，双导向结构。优点：泄漏量小。缺点：不平衡力较大，适用于低压差场合。阀芯：平板形和柱塞形二、调节机构
24. 2、直通双座阀：双导向结构；阀体内有两个阀芯和阀座，阀杆带动阀芯上下移动来改变阀芯与阀座之间的相对位置，从而改变流体流量。阀芯：两个柱塞形阀芯（双导向）和两个阀座。优点：流通能力大，适用压差比同口径单座阀大，不平衡力小，允许使用压差大；缺点：泄漏量较大，阀体流路复杂，不适用于高粘度和含纤维介质的调节。二、调节机构
25. 判断( )气动薄膜调节阀分为直通单座调节阀和直通双座调节阀。×
26. 3、角形阀角形调节阀阀体为直角形结构。阀芯为单导向结构，只能正装不能反装。特点：流路简单、阻力较小，适于现场管道要求直角连接，介质为高黏度、高压差和含有少量悬浮物和固体颗粒状的场合。非高压差状况下，流向一般是底进侧出。注：不应工作在小开度，以免发生震荡。角形阀二、调节机构
27. 判断只能说角型阀便于清洁，不等同于自清洁。×
28. 4、高压阀高压控制阀的结构形式大多为角形单座,阀芯头部掺铬或镶以硬质合金,以适应高压差下的冲刷和汽蚀。为了减少高压差对阀的汽蚀,有时采用多级阀芯,把高差压分开,各级都承担一部分以减少损失。应用：广泛应用于化肥、石油、化工生产中。二、调节机构
29. 5、笼式阀（套筒阀）　结构原理：阀芯以套筒为导向，导向平稳，工作时，依靠阀芯的直线与套筒所形成的窗口流通面积，达到调节流体流量的目的。改变套筒窗口的形状可以方便地实现不同的流量特性。优点：可调比大、振动小、不平衡力小、结构简单、套筒互换性好，更换不同的套筒可得到不同的流量特性，阀内部件所受的汽蚀小、噪声小，是一种性能优良的阀，特别适用于要求低噪声及压差较大的场合。　笼式阀缺点：不适用高温、高黏度及含有固体颗粒的流体。二、调节机构
30. 6、蝶阀（翻板阀）特点：结构简单、重量轻、价格便宜、流阻极小。缺点：泄漏量大。蝶阀二、调节机构应用：适用于需要大口径、大流量、低压差的场合。
31. 气动球阀按阀芯型式可分为O形球阀和V形球阀，从全开位置到全关位置的转角为90º。 O形球阀：结构简单，密封性好，维修方便，密封可靠，流通能力大，适用于双位调节。 V形球阀：可调比大，适用于纤维状、浆状的流体，关闭性能好。7、球阀二、调节机构
32. 8、偏心旋转调节阀偏旋阀又称凸轮挠曲阀阀芯呈扇形球面状，与挠曲臂及轴套一起铸成，固定在转动轴上。适合于两位控制，粘度大的场合。特点：密封性好，泄漏量小，流路简单，流体阻力小，流通能力大，不平衡力小，可耐受较高温度，允许压差大，且结构简单，体积小重量轻，价格低廉。二、调节机构
33. 9、隔膜阀采用耐腐蚀衬里的阀体和隔膜。隔膜材料有橡胶或聚四氟乙烯。特点：适用于高粘度和含有悬浮颗粒流体的调节，泄漏量极小；适用于强酸、强碱等强腐蚀场合，但隔膜和衬里材料一般不耐高温（一般不超过150℃）隔膜阀二、调节机构
34. 【调节阀小结】对于前后压差小，要求泄漏量小的系统可用直通单座阀；对于前后压差大，允许有较大泄漏量的场合可用直通双座阀；对于黏度高、含悬浮物的介质或压力较高的地方选用角形阀；对于系统要求低噪音的选用笼式阀；介质具有腐蚀性选用隔膜阀；对低压大流量大口径管道选用蝶阀。一般情况下优先选用直通单座阀、直通双座阀。二、调节机构
35. 概念：指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间的关系。流过调节阀的介质流量不仅与阀门的开度有关，还与阀门两端的压差有关，故流量特性有理想特性和工作特性之分。三、控制阀的流量特性
36. 在不考虑控制阀前后压差变化时得到的流量特性称为理想流量特性。它取决于阀芯的形状。控制阀的理想流量特性( R= 30) 1—直线；2—等百分比(对数) ；3—快开； 4—抛物线三、控制阀的流量特性1.控制阀的理想流量特性
37. （1）直线流量特性　1.控制阀的理想流量特性三、控制阀的流量特性*放大倍数是常数； *小开度处有较大的流量相对变化值，调节作用强、振荡；*大开度有较小的流量相对变化值，调节作用弱、缓慢。
38. （2）等百分比（对数）流量特性等百分比流量特性是指单位相对行程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。目前使用比较多的是等百分比流量特性。注意：相对开度较小时，流量变化较小；相对开度较大时，流量变化较大。最大开度≤90%，最小开度≥30%三、控制阀的流量特性1.控制阀的理想流量特性
39. （2）等百分比（对数）流量特性三、控制阀的流量特性1.控制阀的理想流量特性调节阀的放大倍数随流量增大而增大，但流量的相对变化值是相等的。小开度处放大倍数小，调节缓和；大开度处放大倍数大，调节灵敏。
40. S为调节阀全开时前后压差与管路的总压差之比；越小畸变越严重。
41. 控制阀的理想流量特性( R= 30) 1—直线；2—等百分比(对数) ； 3—快开； 4—抛物线
42. （4）抛物线流量特性(用的很少！) 曲线介于直线与等百分比特性曲线之间。（3）快开流量特性这种流量特性在开度较小时就有较大流量，随开度的增大，流量很快就达到最大。快开特性的阀芯形式是平板形的，适用于迅速启闭的切断阀或双位控制系统。三、控制阀的流量特性1.控制阀的理想流量特性
43. 在实际生产中，控制阀前后压差总是变化的，这时的流量特性称为工作流量特性。（1）串联管道的工作流量特性串联管道的情形（2）并联管道的工作流量特性　并联管道情况三、控制阀的流量特性2.控制阀的工作流量特性
44. ① 串、并联管道都会使阀的理想流量特性发生畸变，串联管道的影响尤为严重。 ② 串、并联管道都会使控制阀的可调范围降低，并联管道尤为严重。 ③ 串联管道使系统总流量减少，并联管道使系统总流量增加。 ④ 串、并联管道会使控制阀的放大系数减小，串联管道时控制阀大开度时影响严重，并联管道时控制阀小开度时影响严重。结论三、控制阀的流量特性2.控制阀的工作流量特性
45. 练一练1.调节阀的最小可控流量就是该阀的泄漏量。 BC
46. 1.控制阀的流量系数C,CV, Kv四、控制阀的几个系数调节阀流通能力的大小用流量系数表示。 1)工程单位制Cv定义：调节阀全开时，阀前后压差为1kgf/cm2,温度5~40℃的水每小时所通过的立方米数。 2)英制单位制C定义：调节阀全开时，阀前后压差为1bf/in2(1度60。F的水每分钟所通过的美加仑数。 3)国际单位制KV：调节阀全开时，阀前后压差为100kPa,温度5~40℃的水每小时所通过的立方米数。 Cv＝1.17 KV KV＝1.01 C 流量系数值越大说明流体流过阀门时的压力损失越小,阀门流通能力越大。
47. 四、控制阀的几个系数2.控制阀的压力恢复系数 FL FL值是阀体内部几何形状的函数，它表示调节阀内流体流经缩流处之后动能变为静压的恢复能力。一般FL=0.5~0.98。 FL 值的大小取决于调节阀的结构形状表明了控制阀在液体通过后动能转变为静压能的恢复能力故称压力恢复系数，也表明了液体产生阻塞流的临界条件，又称为临界流量系数。提出FL的目的，在于判断液体通过控制阀时是否产生阻塞流，并用于计算控制阀的最大允许压差。
48. 判断1.不同结构的调节阀，压力恢复系数的情况也不同，压力恢复系数值越小，压力恢复能力越大。（）√
49. 3.阻塞流在调压阀中，阻塞流是指不可压缩流体或可压缩流体在流过调节阀时所达到的最大流量状态（即极限状态）。在固定的入口条件下，阀前压力P1保持一定而逐步降低阀后压力P2时，流经调节阀的流量会增加到一个最大极限值，再继续降低P2，流量不再增加，这个极限流量即为阻塞流。
50. 阻塞流产生于缩流处及其下游。 1.气体具有可压缩性，当阀门的压差达到临界值时，即使再增加压差，流量也不会再增加。 2.液体一旦压差增大到足以引起液体汽化，即产生闪蒸和空化，也会出现极限流量。3.阻塞流
51. 4.调节阀的气蚀和空化防止闪蒸和空化：△P>Pv闪蒸：当压力为p1的液体流经节流孔时，流速突然急剧增加，而静压力骤然下降，当孔后压力p2达到或者低于该流体所在情况下的饱和蒸汽压pv蒸时，对阀芯等材质已七成为气体，形成汽液两相共存的现象，这种现象称为闪蒸。产生闪蒸时，对阀芯等材质已开始有侵蚀破坏作用，而且影响液体计算公式的正确性，使计算复杂化。空化：如果产生闪蒸之后,p2不是保持在饱和蒸汽压以下，在离开节流孔之后又急骤上升，这时气泡产生破裂并转化为液态，这个过程即为空化作用。所以，空化作用是一种两阶段现象，第一阶段是液体内部形成空腔或气泡，即闪蒸阶段;第二阶段是这些气泡的破裂，即空化阶段。　　
52. 要注意：最小流量Qmin和泄漏量含义不同。最小流量是指可调流量的下限值，一般为最大流量的2%~4% 而泄漏量是阀门全关时泄漏的量，它仅为最大流量的0.1%~0.01% 理想可调比：当控制阀上压差一定时，可调比称为理想可调比。它是由控制阀的结构决定的。实际可调比：控制阀在工作时不是与管路系统串联就是与旁路阀并联，随着管路系统的变化或旁路阀的开启程度不同，控制阀的可调比也产生相应的变化。这使得可调比称为实际可调比5.控制阀的可调比 R R0= Qmax/ Qmin 理想可调比一般为30%，实际可调比偏低。四、控制阀的几个系数
53. 判断1.不同结构的调节阀，压力恢复系数的情况也不同，压力恢复系数值越小，压力恢复能力越大。（）√
54. 主要从工艺生产上安全要求出发。信号压力中断时，应保证设备和操作人员的安全。如果阀处于打开位置时危害性小，则应选用气关式，以使气源系统发生故障，气源中断时，阀门能自动打开，保证安全。反之阀处于关闭时危害性小，则应选用气开阀。选择要求：压力信号增加时，阀关小、压力信号减小时阀开大的为气关式。反之，为气开式。五、执行器的气开与气关的选择
55. 序号执行机构控制阀气动执行器（a）（b）（c）（d）正正反反正反正反气关（反）气开（正）气开（正）气关（反）组合方式表五、执行器的气开与气关的选择
56. 执行器的选型原则1.执行器的结构形式执行器的作用方式（气开、气关——工艺安全）；调节机构的选择（流体特性、流动状态、控制要求）；执行机构的选择（可靠性、防爆性） 2.调节阀阀芯的选择根据流量特性（快开、线性、抛物线、等百分比） 3.调节阀材料的选择阀体材料：强度、硬度、耐腐蚀和耐高低温；阀芯：根据需要选择。 4.流体对阀芯的流向选择（流开、流闭）无要求：球阀、蝶阀；规定方向：三通阀；根据工艺条件选择：单向阀（直通单座阀、角型阀、高压阀）
57. 1、气动执行器应安装在环境温度不高于+60℃和不低于-40℃的地方，并应远离振动较大的设备。 2、阀的公称通径与管道公称通径不同时，两者之间应加一段异径管。 3、气动执行器应该是正立垂直安装于水平管道上。特殊情况下需要水平或倾斜安装时，除小口径阀外，一般应加支撑。即使正立垂直安装，当阀的自重较大和有振动场合时，也应加支撑。 4、通过控制阀的流体方向在阀体上有箭头标明，不能装反。控制阀在管道中的安装1—调节阀；2—切断阀；3—旁路阀六、控制阀的安装和维护
58. 序号故障产生原因消除方法1 阀体磨蚀流体速度太高流体中有颗粒空化和闪蒸增大阀内件尺寸，以降低流体速度阀体改为流线型结构，以减小流体的撞击阀体材料增加硬度改变阀内件结构，以降低流速避免空化作用，改用低压力恢复的阀门用不锈钢材料焊接修理2 阀内件磨蚀流体速度太高流体中有颗粒空化和闪蒸增大阀门或阀内件尺寸，以降低流体速度改用硬材料阀内件改变阀内件结构，以降低流速避免空化作用，改用阀门或阀内件改用流线型结构，避免冲击 3阀芯、阀座之间泄漏阀芯、阀座表面情况不好（磨损、被腐蚀）执行机构作用力太小阀座螺纹被腐蚀、松动改善接合面（研磨）调节执行机构和阀杆的连接加以调整拧紧或修理、更换阀芯、阀座六、控制阀常见故障及解决方法
59. 序号故障产生原因消除方法4阀座环和阀体之间泄漏拧紧力矩太小表面不好（不干净，光洁度差）垫片不合适阀体有小孔加大拧紧力矩重新加工，清洗干净修理或更换垫片铸件有时容易产生小孔，磨掉后焊接修理5填料泄漏阀杆光洁度不好阀杆弯曲填料盖没有压紧填料类型或结构不好填料层堆得太高填料腐蚀、有坑填料压盖变形、损坏阀杆磨光阀杆压直重新拧紧重选填料并更换填料、安装间隔环，减少填料高度改用性能好的填料修理或更换压盖及有关的法兰、螺母六、控制阀常见故障及解决方法
60. 序号故障产生原因消除方法6上阀盖与阀体之间泄漏拧紧力矩小表面不光洁双头螺栓漏拧紧力大一些垫片表面干净、光洁双头螺栓附近的阀体不能有小孔 7阀门没有动作没有气源或气源压力不足执行机构故障，泄漏调节器无输出信号供气管断裂、变形气接头损坏、漏气流动方向不正确，受力过大使阀芯脱落阀杆或轴卡死阀门定位器或电,气转换器故障阀内件损坏、卡住阀芯在阀座中卡死检查并修理气源修理故障元件修理故障元件更换修理或更换按箭头方向安装修理或更换修理或更换摩擦过大卡住时，松开，润滑，重装重新加工，修理或更换六、控制阀常见故障及解决方法
61. 阀门定位器是调节阀的主要附件，可分为气动阀门定位器和电-气阀门定位器。气动阀门定位器接受气动信号0.02~0.1MPa，输出0.02~0.1MPa。电-气阀门定位器将4~20mA DC的电信号，转换成0.02~0.1MPa的气压，并按气动阀门定位器的功能进行工作。七、阀门定位器
62. ☆能克服阀杆的摩擦力，提高信号与阀位之间的线性度，准确定位，改善静特性。 ☆能加快阀杆的移动速度，减少调节信号的传递滞后，改善系统动特性 ☆能够增大执行机构的输出力，在高压差、大口径、粘性流体场合能克服介质对阀芯的不平衡力，改善阀的流量特性。 ☆用一个控制信号控制两个控制阀，实现分程控制。七、阀门定位器
63. 1、气动阀门定位器（力矩平衡原理）41 气动阀门定位器与气动控制阀配套使用,组成闭环系统,利用反馈原理来改善控制阀的定位精度和提高灵敏度,并能以较大功率克服阀杆的摩擦力、介质的不平衡力等影响,从而使控制阀门位置能按控制仪表来的控制信号实现正确定位。组成及作用分类定位器有正作用和反作用两种。七、阀门定位器
64. 42　气动阀门定位器 1—波纹管； 2—主杠杆；3—量程弹簧； 4—反馈凸轮支点； 5—反馈凸轮； 6—副杠杆； 7—副杠杆支点；8—薄膜执行机构； 9—反馈杆； 10—滚轮；11—反馈弹簧 ; 12—调零弹簧；13—挡板；14—喷嘴； 15—主杠杆支点； 16—放大器八、阀门定位器1.气动阀门定位器
65. 练一练( )1. 对于气动阀门定位器如果没有输出信号则通常是喷嘴挡板堵。 ( ) 2.利用阀门定位器可以实现阀门动作反向 ( ) 3.利用阀门定位器可以弥补调节阀执行机构在克服压差上的不足。 ( ) 4.气动阀门定位器与电动阀门定位器作用一样。 ( ) 5.对于气动阀门定位器只要改变波纹管的安装位置，就可实现正反作用的转换。 √√×××
66. 2、电-气阀门定位器采用电-气阀门定位器后，可用电动控制器输出的0～10 mA 或4～20 mA DC电流信号去操纵气动执行机构；43八、阀门定位器图11-14 电-气阀门定位器 1—永久磁钢；2—导磁体；3—主杠杆(衔铁)；4—平衡弹簧；5—反馈凸轮支点；6—反馈凸轮；7—副杠杆；8—副杠杆支点；9—薄膜执行机构；10—反馈杆；11—滚轮；12—反馈弹簧；13—调零弹簧；14—挡板；15—喷嘴；16—主杠杆支点；17—放大器电磁力矩反馈力矩力矩平衡原理
67. 可将来自电动控制器输出的电信号经转换后用以驱动气动执行器,或者将来自各种电动变送器的输出信号经转换后送往气动控制器。电-气转换器原理结构图1—喷嘴挡板；2—调零弹簧；3—负反馈波纹管；4—十字弹簧；5—正反馈波纹管；6—杠杆；7—测量线圈；8—磁钢；9—铁芯；10—放大器45八、电—气转换器
68. 练一练1. ( )电气转换器由正作用转换成反作用只需将信号反接即可。答案：√ 2.( )电气转换器是利用反馈的原理工作的。答案：× 3. ( )电气阀门定位器只完成电信号到气信号的转换。答案：× 正确答案：电气阀门定位器除了具有阀门定位器的功能外，还可以将电信号转换成气信号。 4. ( )电气阀门定位器分为本安型和隔爆型。答案：× 正确答案：电气阀门定位器分为本安型、隔爆型和增安型。
69. 结束！

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