《控制儀表及裝置 5-第三章執(zhí)行器》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《控制儀表及裝置 5-第三章執(zhí)行器（68頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第 三 章 執(zhí) 行 器 主 要 內(nèi) 容 ： 執(zhí) 行 器 的 構(gòu) 成 、 各 部 分 的 作 用 及 工作 原 理 、 主 要 特 性 、 執(zhí) 行 器 的 選 擇 。 第 一 節(jié) 概 述 一 、 執(zhí) 行 器 的 作 用 接 受 來 至 控 制 器 的 信 號 并 根 據(jù) 信 號 的 大 小 直接 改 變 控 制 量 ， 從 而 調(diào) 節(jié) 被 控 量 。 過 程 控 制 系 統(tǒng) 里 的 執(zhí) 行 器 主 要 是 用 于 流 量 調(diào)整 的 裝 置 。 二 、 執(zhí) 行 器 的 構(gòu) 成 執(zhí) 行 器 由 執(zhí) 行 機 構(gòu) 和 調(diào) 節(jié) 機 構(gòu) 組 成 。 執(zhí) 行 機 構(gòu) ： 用 于 產(chǎn) 生 推 力 或 位 移 的

2、 裝 置 。 調(diào) 節(jié) 結(jié) 構(gòu) ： 直 接 改 變 物 料 輸 送 量 的 裝 置 。 三 、 執(zhí) 行 器 的 分 類 按 使 用 的 能 源 ： 氣 動 ， 電 動 ， 液 動 按 使 用 的 信 號 ： 模 擬 式 ， 數(shù) 字 式 分 類 ： 直 行 程 電 動 執(zhí) 行 機 構(gòu) ： 將 輸 入 直 流 信 號 線 性 地轉(zhuǎn) 換 為 直 線 位 移 。 角 行 程 電 動 執(zhí) 行 機 構(gòu) ： 將 輸 入 直 流 信 號 線 性 地轉(zhuǎn) 換 為 轉(zhuǎn) 角 位 移 。 第 二 節(jié) 執(zhí) 行 機 構(gòu)一 、 電 動 執(zhí) 行 機 構(gòu) （ 一 ） 構(gòu) 成 框 圖 (角 行 程 電 動 執(zhí) 行 機 構(gòu) ）伺 服

3、放大 器 操 作 器 伺 服電 機 減 速 器位 置 發(fā)送 器Ii If420mA 090位 置 反 饋 閥 位顯 示放 大 器 執(zhí) 行 機 構(gòu) 操 作 器 為 附 加 機 構(gòu) ， 用 于 手 動 /自 動 切 換 及 手 動 操 作 。 信 號 隔離 器信 號 隔離 器 綜合放大器 觸 發(fā) 電路 I觸 發(fā) 電路 II 固 態(tài) 繼電 器 I固 態(tài) 繼電 器 II 220VAC輸 入 信號位 置 反饋 信 號 伺 服 電 機W1W2（ 二 ） 伺 服 放 大 器 1) 信 號 隔 離 器 用 于 輸 入 、 反 饋 信 號 與 放 大 電 路 的 隔 離 ，并 將 420mA信 號 轉(zhuǎn) 換 為

4、15V信 號 ， 即 信 號 隔離 與 I/V轉(zhuǎn) 換 。 2) 綜 合 放 大 器 將 輸 入 信 號 與 反 饋 信 號 相 減 ， 得 到 偏 差 信 號， 并 將 偏 差 信 號 進(jìn) 行 放 大 。 同 時 引 入 了 調(diào) 零 信號 。 3) 觸 發(fā) 電 路 依 偏 差 正 、 負(fù) ， 輸 出 相 應(yīng) 的 驅(qū) 動 信 號 ， 以便 驅(qū) 動 固 態(tài) 繼 電 器 控 制 伺 服 電 機 正 轉(zhuǎn) 或 反 轉(zhuǎn) 。 綜 合 放 大 器 和 觸 發(fā) 電 路 ： 綜 合 放 大 器 由 IC1和 IC2組 成 ， IC1用 于 計 算 偏差 ， IC2用 于 信 號 放 大 。 觸 發(fā) 電 路 由 I

5、C3和 IC4組 成 。-+IC1R4 R3R1R2 固 態(tài) 繼 電器 IR8-+IC2 R9 -+IC3+-IC4Rp2 U-U-E +ER5 R6Rp1 R7U1 UO輸 入 信 號反 饋 信 號 固 態(tài) 繼 電器 II正 轉(zhuǎn)反 轉(zhuǎn)UzUiUf 執(zhí) 行 機 構(gòu) 由 伺 服 電 機 、 減 速 器 和 位 置 發(fā) 送 器組 成 。 1、 伺 服 電 機 用 于 將 伺 服 放 大 器 輸 出 的 電 功 率 轉(zhuǎn) 換 為 機 械轉(zhuǎn) 矩 ， 且 當(dāng) 伺 服 放 大 器 沒 有 輸 出 時 能 夠 制 動 。 2、 減 速 器 減 速 器 將 伺 服 電 機 的 高 轉(zhuǎn) 速 、 小 力 矩 的 輸

6、 出功 率 轉(zhuǎn) 換 為 執(zhí) 行 機 構(gòu) 輸 出 軸 的 低 轉(zhuǎn) 速 、 大 力 矩的 輸 出 功 率 ， 以 便 帶 動 調(diào) 節(jié) 機 構(gòu) 動 作 。（ 三 ） 執(zhí) 行 機 構(gòu) 3、 位 置 發(fā) 送 器 位 置 發(fā) 送 器 的 作 用 是 將 執(zhí) 行 機 構(gòu) 輸 出 軸 的轉(zhuǎn) 角 （ 090） 線 性 地 轉(zhuǎn) 換 為 420mA直 流 信號 ， 用 作 閥 位 指 示 及 位 置 反 饋 信 號 。 4、 操 作 器 用 于 實 現(xiàn) 控 制 系 統(tǒng) 的 自 動 操 作 和 手 動 操 作 的相 互 切 換 。 配 有 自 動 /手 動 切 換 開 關(guān) 和 正 轉(zhuǎn) /反 轉(zhuǎn) 操 作 按鈕 。 接

7、受 來 至 氣 動 調(diào) 節(jié) 器 或 電 氣 轉(zhuǎn) 換 器 輸 出 的 氣壓 信 號 ， 并 將 其 轉(zhuǎn) 換 為 推 桿 直 線 位 移 （ 或 轉(zhuǎn) 軸的 角 位 移 ） 。 分 類 ： 薄 膜 式 氣 動 執(zhí) 行 機 構(gòu) 活 塞 式 氣 動 執(zhí) 行 機 構(gòu)二 、 氣 動 執(zhí) 行 機 構(gòu) 1、 結(jié) 構(gòu) 2、 正 /反 作 用 正 作 用 ： 輸 入 信 號增 加 ， 推 桿 下 移 。 反 作 用 ： 輸 入 信 號增 加 ， 推 桿 上 移 。 3、 特 性 推 桿輸 入 信 號 上 膜 蓋波 紋 膜 片 下 膜 蓋彈 簧 連 接 件支 架直 行 程 氣 動 薄 膜 執(zhí) 行 機 構(gòu)l = AeC

8、 S P1 （ 一 ） 氣 動 薄 膜 式 執(zhí) 行 機 構(gòu) l： 彈 簧 位 移 ； P1： 氣 室 內(nèi) 壓 力Ae： 膜 片 有 效 面 積 ； CS： 彈 簧 剛 度 （ 單 位 位 移 所 需 力 ） 4、 輸 出 力 輸 出 力 方 向 向 下 定 義 為 正 ， 反 之 為 負(fù) 。 F=PoAe CS( L0+ l ) L0： 彈 簧 預(yù) 緊 量 ； PO： 輸 入 信 號 壓 力 輸 出 力 與 有 效 輸 出 壓 力 F = Ae ( Po Pi Pr l / L ) = Ae PF Pi： 啟 動 壓 力 ； Pr： 有 效 行 程 內(nèi) 壓 力 變 化 量 P F： 有 效 輸

9、 出 壓 力 5、 行 程 規(guī) 格 與 有 效 面 積 行 程 規(guī) 格 :10、 16、 25、 40、 60、 100mm等 ； 有 效 面 積 :200、 280、 400、 630、 1000、 1600cm2等 。 P1P2氣 缸活 塞直 行 程 氣 動 活 塞 執(zhí) 行 機 構(gòu)（ 二 ） 氣 動 活 塞 式 執(zhí) 行 機 構(gòu) 1、 作 用 閥 門 定 位 器 與 執(zhí) 行 機 構(gòu) 配 合 使 用 ， 從 而 構(gòu) 成閉 環(huán) 反 饋 系 統(tǒng) ， 可 實 現(xiàn) 閥 門 的 準(zhǔn) 確 定 位 。 定 位 器 調(diào) 節(jié) 器氣 源位 置 反 饋三 、 閥 門 定 位 器 2、 電 氣 閥 門 定 位 器N

10、NSS 氣 源 氣阻 氣動執(zhí)行機構(gòu)反 饋 拉 桿反 饋 軸放 大 器噴 嘴擋 板調(diào) 零 支 點 平 衡 錘永 久 磁 鋼 調(diào) 量 程 閥桿杠 桿反 饋 壓 板 反 饋 彈 簧線 圈 2、 電 氣 閥 門 定 位 器N NSS 氣 源 氣阻 氣動執(zhí)行機構(gòu)反 饋 拉 桿反 饋 軸放 大 器噴 嘴擋 板調(diào) 零 支 點 平 衡 錘永 久 磁 鋼 調(diào) 量 程 閥桿杠 桿反 饋 壓 板 反 饋 彈 簧線 圈 2、 電 氣 閥 門 定 位 器N NSS 氣 源 氣阻 氣動執(zhí)行機構(gòu)反 饋 拉 桿反 饋 軸放 大 器噴 嘴擋 板調(diào) 零 支 點 平 衡 錘永 久 磁 鋼 杠 桿調(diào) 量 程 閥桿反 饋 壓 板 反

11、饋 彈 簧線 圈 3、 閥 門 定 位 器 應(yīng) 用 場 合 1） 增 加 執(zhí) 行 機 構(gòu) 的 推 力 2） 加 快 執(zhí) 行 機 構(gòu) 的 動 作 速 度 3） 實 現(xiàn) 分 程 控 制 4） 改 善 調(diào) 節(jié) 閥 的 流 量 特 性 第 三 節(jié) 調(diào) 節(jié) 機 構(gòu)一 、 調(diào) 節(jié) 閥 的 結(jié) 構(gòu) 以 直 通 單 座 調(diào) 節(jié) 閥 為 例， 由 上 閥 蓋 、 下 閥 蓋 、閥 體 、 閥 座 、 閥 芯 、 閥桿 、 填 料 和 壓 板 等 組 成。 1、 閥 芯 型 式 平 板 型 柱 塞 型 窗 口 型 多 級 閥 芯 上 閥 蓋下 閥 蓋閥 體閥 座閥 芯 閥 桿填 料壓 板 2、 結(jié) 構(gòu) 型 式 直

12、 通 單 座 調(diào) 節(jié) 閥 雙 導(dǎo) 向 單 導(dǎo) 向特 點 ： 泄 露 量 小 ， 易 于 關(guān) 閉 ， 甚 至 完 全 切 斷 ； 流 路 相 對 簡 單 ， 不 易 睹 塞 ； 但 不 平 衡力 較 大 ， 一 般 僅 適 用 于 低 壓 差 場 合 ； 直 通 雙 座 調(diào) 節(jié) 閥 特 點 ： 同 口 徑 閥 門 的 流 通 能 力 大 于 直通 單 座 閥 ， 且 不 平 衡 力 較 小 ， 但 流 路比 單 座 閥 復(fù) 雜 ， 泄 露 量 也 大 于 單 座 閥 ；適 用 于 高 壓 差 且 對 泄 露 量 要 求 不 高 的場 合 ， 不 適 用 于 高 粘 度 介 質(zhì) 和 含 纖 維介

13、質(zhì) 的 調(diào) 節(jié) 。 角 型 閥 特 點 ： 流 路 簡 單 ， 具 有 自 潔 性 ， 阻 力 小 ，流 量 系 數(shù) 大 于 單 座 閥 ， 且 具 有 單 座 閥 泄 露量 小 的 特 點 。適 用 于 高 黏 度 、 含 懸 浮 物 物 料 的 控 制 。一 般 采 用 底 進(jìn) 測 出 方 式 使 用 。 三 通 調(diào) 節(jié) 閥 （ 合 流 型 、 分 流 型 ） 合 流 型 分 流 型多 用 于 物 料 簡 單 配 比 和 旁 路 調(diào) 節(jié) 場 合 。 蝶 閥 特 點 ： 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 阻 力 小 ， 適 用 于 低 壓 差 、 大 口 徑 、 大 流 量 氣 體 和 帶有 懸 浮 物

14、流 體 的 場 合 ； 但 一 般 泄 露 量 較 大 。 套 筒 閥 特 點 ： 不 平 衡 力 較 小 ， 允 許 壓 差 較 大 ， 流 量 特 性 易 改 變 ； 但 易 堵 塞 ，多 用 于 較 潔 凈 介 質(zhì) 的 調(diào) 節(jié) 。 3、 流 體 對 閥 芯 的 作 用 形 式 和 閥 芯 的 安 裝 形 式 1） 流 開 與 流 閉 l2） 正 裝 與 反 裝正 裝 ： 閥 芯 下 移 ， 流 通 截 面 積 減 小 ；反 裝 ： 閥 芯 下 移 ， 流 通 截 面 積 增 加 。流 開 閥 流 閉 閥僅 從 控 制 穩(wěn) 定 性 來 考 慮 時 ， 閥 芯 一 般 應(yīng) 工 作 在 流 開

15、 狀 態(tài) ， 即 采 用 流 開 閥 。 Q 體 積 流 量 （ m3/s） A 調(diào) 節(jié) 閥 接 管 流 通 截 面 積 （ m2） p1、 p2 調(diào) 節(jié) 閥 前 后 壓 差 （ Pa） 流 體 密 度 （ Kg/m3） 阻 力 系 數(shù)二 、 調(diào) 節(jié) 閥 的 特 性 1、 流 量 方 程 )(2 21 ppAQ 實 際 應(yīng) 用 時 常 采 用 工 程 單 位 ， 即 ： Q m3/h A cm2 P1、 p2 kPa Kg/m3 流 量 方 程 為 ： 211.16 ppAQ 3214 10)(2103600 ppAQ即 ： 1） 定 義 在 調(diào) 節(jié) 閥 全 開 ， 閥 前 后 壓 差 為 1

16、00kPa， 流體 密 度 為 1000kg/m3時 ， 每 小 時 流 過 閥 門 的 流體 流 量 數(shù) （ m3） 。 2） 計 算 公 式 對 于 一 般 流 體 pQK V 10Q m3/hP kPa Kg/m3 2、 流 量 系 數(shù) 對 于 不 可 壓 縮 流 體 ,且 閥 前 壓 力 P1保 持 一 定 ,當(dāng) 閥 后 壓 力 P2降 低 至 某 一 數(shù) 值 后 ,再 進(jìn) 一 步 降低 閥 后 壓 力 不 能 使 流 量 再 增 大 時 ,則 稱 該 流 量為 阻 塞 流 量 ， 此 時 的 閥 前 后 壓 差 為 臨 界 壓 差 Pcr。 此 現(xiàn) 象 稱 為 阻 塞 流 現(xiàn) 象 。

17、 如 果 實 際 壓 差 大 于 Pcr， 則 計 算 流 量 系 數(shù) Kv時 應(yīng) 使 用 臨 界 壓 差 Pcr來 計 算 。 阻 塞 流 是 由 于 流 體 產(chǎn) 生 閃 蒸 現(xiàn) 象 造 成 的 。 當(dāng)縮 流 處 的 壓 力 低 于 入 口 溫 度 下 的 飽 和 蒸 汽 壓 時， 則 出 現(xiàn) 閃 蒸 ， 此 時 縮 流 處 壓 力 用 PVcr表 示 。3、 阻 塞 流 和 壓 力 恢 復(fù) 系 數(shù) PVcr = FFPV PV為 液 體 入 口 溫 度 下 的 飽 和 蒸 氣 壓 ； FF為 液 體 的 臨 界 壓 力 比 系 數(shù) 。 臨 界 壓 力 比 系 數(shù) FF是 液 體 入 口 溫

18、 度 下 的 飽 和 蒸氣 壓 PV和 液 體 臨 界 壓 力 PC之 比 的 函 數(shù) ， 可 由 相 關(guān)手 冊 中 的 FF PV /PC圖 查 得 （ PV和 PC均 為 介 質(zhì) 的物 理 特 性 參 數(shù) ， 可 查 相 關(guān) 手 冊 獲 得 ） 。 此 外 ， FF也 可 近 似 表 示 為 : CVF PPF 28.096.0 這 樣 ， 查 得 PV和 PC后 ， 則 可 計 算 出 FF， 并 進(jìn) 一 步計 算 出 PVcr 。 壓 力 恢 復(fù) 系 數(shù) 是 表 示 調(diào) 節(jié) 閥 內(nèi) 流 體 流 經(jīng) 縮 流 處后 ,動 能 轉(zhuǎn) 變 為 靜 壓 能 的 恢 復(fù) 能 力 ， 用 FL表 示

19、： FL與 閥 的 結(jié) 構(gòu) 和 流 路 特 性 （ 流 向 ） 有 關(guān) ， 一 般在 之 間 ， 可 查 表 獲 得 。 介 質(zhì) 為 液 體 時 產(chǎn) 生 阻 塞 流 的 條 件 為 ：VcrL pp ppF 1 21 )( 12 VcrLcr PPFpp )( 12 VFLcr PFPFp 或 當(dāng) 介 質(zhì) 為 氣 體 或 蒸 氣 時 ， 也 會 產(chǎn) 生 阻 塞 流 現(xiàn) 象 。 若 用 壓 差 比 x表 示 閥 前 后 壓 差 與 入 口 壓 力 P1之 比， 當(dāng) 發(fā) 生 阻 塞 流 時 ， 其 壓 差 比 為 常 數(shù) xT， 定 義 為 臨界 壓 差 比 。 介 質(zhì) 為 氣 體 或 蒸 氣 時

20、 產(chǎn) 生 阻 塞 流 的 條 件 為 ： FK為 介 質(zhì) 的 比 熱 比 系 數(shù) (介 質(zhì) 的 比 熱 比 與 空 氣 的比 熱 比 之 比 ， 即 空 氣 的 FK =1)。TKxFx 4、 可 調(diào) 比 調(diào) 節(jié) 閥 所 能 控 制 的 最 大 與 最 小 流 量 比 稱 為 可調(diào) 比 ， 用 R表 示 。1） 理 想 可 調(diào) 比 調(diào) 節(jié) 閥 前 后 壓 差 不 變 時 的 可 調(diào) 比 稱 為 理 想 可調(diào) 比 。 minmaxQQR minmaxVVKKR R為 調(diào) 節(jié) 閥 設(shè) 計 參 數(shù) ， 統(tǒng) 一設(shè) 計 時 取 R=30。 2） 實 際 可 調(diào) 比 考 慮 閥 前 后 壓 差 變 化 時

21、 的 可 調(diào) 比 稱 為 實 際 可調(diào) 比 ， 用 Rr表 示 。 串 聯(lián) 管 道 時 的 可 調(diào) 比 ： s值 越 小 ， 即 串 聯(lián) 管 道 的 阻 力 損 失 越 大 ， 實 際可 調(diào) 比 越 小 。 sRR r pps min 即 ： 調(diào) 節(jié) 閥 全 開 時 的 閥 前 后 壓 差 與 系 統(tǒng) 總 壓差 之 比 。 s = 01 P1P2 PQ 并 聯(lián) 管 道 時 的 可 調(diào) 比 ： x為 調(diào) 節(jié) 閥 全 開 時 的 流 量 與 總 管 最 大 流 量 之 比。 x值 越 小 ， 即 并 聯(lián) 管 道 的 旁 路 流 量 越 大 ， 實 際可 調(diào) 比 越 小 。 xRR RRr )1(

22、maxmax1QQx Q2 PQ Q1 調(diào) 節(jié) 閥 的 流 量 特 性 是 指 介 質(zhì) 流 過 調(diào) 節(jié) 閥 的 相 對流 量 與 閥 芯 的 相 對 位 移 （ 即 閥 的 相 對 開 度 ） 之 間的 關(guān) 系 。 即 )(max LlfQQ maxQQ 相 對 流 量Ll 相 對 位 移 （ 相 對 開 度 ） 。 5、 調(diào) 節(jié) 閥 的 流 量 特 性 1） 理 想 流 量 特 性 理 想 流 量 特 性 也 稱 為 固 有 流 量 特 性 ， 是 指 閥前 后 壓 差 不 隨 閥 開 度 的 變 化 而 變 化 的 流 量 特 性（ 即 閥 前 后 壓 差 不 變 時 的 流 量 特 性

23、） 。 常 用 理 想 流 量 特 性 有 四 種 ： 直 線 特 性 、 等 百分 比 特 性 、 拋 物 線 特 性 及 快 開 特 性 。 前 三 種 可表 示 為 ： nQQKLld QQd )()/( )/( maxmax K 調(diào) 節(jié) 閥 的 放 大 倍 數(shù) a) 直 線 流 量 特 性 調(diào) 節(jié) 閥 的 相 對 流 量 與 相 對 位 移 成 直 線 關(guān) 系 。即 通 用 表 達(dá) 式 中 n = 0。 KLld QQd )/( )/( max LlRRQQ )11(1max 即 ：邊 界 條 件 ： l = 0時 ， Q = Qminl = L時 ， Q = Qmax 直 線 流 量

24、 特 性 分 析 選 擇 開 度 在 10%、 50%和 80%三 個 工 作 點 ，當(dāng) 開 度 均 增 加 10%時 ， 分 析 相 對 流 量 (%)、 相對 流 量 的 變 化 量 (%)、 以 及 相 對 流 量 的 相 對 變化 量 (%)。l Q/QMAX(Q/QMAX)102050 608090 101010 102050608090 101010 10/10*100%=100%10/50*100%=20%10/80*100%=12.5%L lL QQMAX QQMAX b) 等 百 分 比 流 量 特 性 （ 對 數(shù) 流 量 特 性 ） 調(diào) 節(jié) 閥 的 單 位 相 對 位 移

25、變 化 所 引 起 的 相 對流 量 變 化 與 此 點 的 相 對 流 量 成 正 比 。 即 通 用 表達(dá) 式 中 n = 1。 maxmax)/( )/( QQKLld QQd 即 maxQQ )1( LlR邊 界 條 件 ： l = 0時 ， Q = Qminl = L時 ， Q = Qmax 等 百 分 比 流 量 特 性 分 析 選 擇 開 度 在 10%、 50%和 80%三 個 工 作 點 ，當(dāng) 開 度 均 增 加 10%時 ， 分 析 相 對 流 量 (%)、 相對 流 量 的 變 化 量 (%)、 以 及 相 對 流 量 的 相 對 變化 量 (%)。l 1020 5060

26、8090 101010 1.9/4.7*100%40%7.4/18.3*100%40%20.4/50.6*100%40%L lL QQMAX QQMAX Q/QMAX(Q/QMAX) c) 拋 物 線 流 量 特 性 調(diào) 節(jié) 閥 的 單 位 相 對 位 移 變 化 所 引 起 的 相 對流 量 變 化 與 此 點 的 相 對 流 量 的 平 方 根 成 正 比 。即 通 用 表 達(dá) 式 中 n = 1/2。 21 maxmax )()/( )/( QQKLld QQd 即 2max )1(11 LlRRQQ d) 快 開 流 量 特 性 該 特 性 在 小 開 度 時 就 有 很 大 的 流

27、量 ， 隨 開 度增 大 ， 流 量 很 快 達(dá) 到 最 大 。 其 閥 芯 為 平 板 型 。 快 開 特 性 多 用 于 雙 位 調(diào) 節(jié) 。 閥 芯 形 狀 與 流 量 特 性 曲 線 ： (%)Ll(%)maxQQ 快 開直 線 等 百 分 比 拋物線直 線快 開 等 百 分 比拋 物 線 2） 工 作 流 量 特 性 調(diào) 節(jié) 閥 與 工 藝 管 道 串 聯(lián) 或 并 聯(lián) 時 ， 閥 前 后壓 差 會 發(fā) 生 變 化 或 有 旁 路 流 量 ， 此 時 的 流 量 特性 稱 為 工 作 流 量 特 性 a) 串 聯(lián) 管 道 時 的 工 作 流 量 特 性 1)()1( 1)( 21max

28、LlfsLlfQQ sLlfsLlfQQ )()1( 1)( 2100 Qmax為 管 道 阻 力 為 零 時 的 閥 全開 流 量Q100為 存 在 管 道 阻 力 時 的 閥 全開 流 量 QQmax lL0100% 100% lL0100% 100%線 性 等 百 分 比串 聯(lián) 管 道 工 作 流 量 特 性 (以 Qmax為 參 比 值 )小s QQ100 lL0100% 100% lL0100% 100%線 性 等 百 分 比s= s= s=1 s=s= s=1串 聯(lián) 管 道 工 作 流 量 特 性 (以 Q 100為 參 比 值 ) b) 并 聯(lián) 管 道 時 的 工 作 流 量 特

29、 性)1()(max xLlxfQQ QQmax lL0100% 100% lL0100% 100%線 性 等 百 分 比x=x= x=x= x=x= 1） 串 、 并 聯(lián) 管 道 都 會 使 理 想 流 量 特 性 發(fā) 生 畸變 ， 串 聯(lián) 管 道 的 影 響 尤 為 嚴(yán) 重 ； 2） 串 、 并 聯(lián) 管 道 都 會 使 調(diào) 節(jié) 閥 的 可 調(diào) 比 下 降， 并 聯(lián) 管 道 的 影 響 尤 為 嚴(yán) 重 ； 3） 串 聯(lián) 管 道 使 系 統(tǒng) 總 流 量 減 小 ， 并 聯(lián) 管 道 系統(tǒng) 總 流 量 增 加 ； 4） 串 聯(lián) 管 道 調(diào) 節(jié) 閥 開 度 小 時 放 大 系 數(shù) 增 大 ，開 度

30、大 時 減 小 。 并 聯(lián) 管 道 調(diào) 節(jié) 閥 的 放 大 系 數(shù) 在任 何 開 度 下 總 比 原 來 的 小 。 三 、 空 化 作 用 及 其 避 免 1、 空 化 的 物 理 過 程 閃 蒸 過 程 空 化 過 程 2、 空 化 的 破 壞 作 用 1） 材 質(zhì) 的 損 壞 2） 振 動 3） 噪 聲 3、 空 化 的 避 免 使 調(diào) 節(jié) 閥 前 后 壓 差 不 大 于 最 大 允 許 壓 差 。 p c = Kc ( p1 - p2 )最 大 允許 壓 差 汽 蝕系 數(shù) 入 口壓 力 入 口 溫 度下 的 飽 和蒸 汽 壓 一 般 KC取 四 、 調(diào) 節(jié) 閥 的 不 平 衡 力 （

31、力 矩 ） 對 于 直 行 程 調(diào) 節(jié) 閥 ， 其 閥 芯 所 受 到 的 由 流 體 所 產(chǎn)生 的 軸 向 合 力 稱 為 不 平 衡 力 。 對 于 角 行 程 調(diào) 節(jié) 閥 ， 其 轉(zhuǎn) 軸 所 受 到 的 由 流 體 所 產(chǎn)生 的 切 向 合 力 矩 稱 為 不 平 衡 力 矩 。 不 平 衡 力 或 力 矩 是 選 擇 執(zhí) 行 器 的 主 要 參 數(shù) 之 一 。 直 通 單 座 閥 的 不 平 衡 力 ： 直 通 雙 座 閥 的 不 平 衡 力 ： )( 4 222 pdpdF sgt )(4 2222 21 pdpddF sggt dg1上 閥 芯 直 徑dg2下 閥 芯 直 徑ds

32、閥 桿 直 徑dg閥 芯 直 徑ds 閥 桿 直 徑 第 四 節(jié) 執(zhí) 行 器 的 選 型 執(zhí) 行 器 選 型 考 慮 的 主 要 因 素 ： 1） 根 據(jù) 工 藝 條 件 ， 選 擇 合 適 的 執(zhí) 行 器 結(jié) 構(gòu) 和 材質(zhì) ； 2） 根 據(jù) 工 藝 對 象 的 特 點 ， 選 擇 合 適 的 流 量 特 性； 3） 根 據(jù) 工 藝 參 數(shù) ， 選 擇 調(diào) 節(jié) 閥 口 徑 ； 4） 根 據(jù) 工 藝 過 程 要 求 ， 選 擇 合 適 的 輔 助 裝 置 。 一 、 執(zhí) 行 器 結(jié) 構(gòu) 形 式 的 選 擇 1、 執(zhí) 行 機 構(gòu) 的 選 擇 1） 氣 動 /電 動 執(zhí) 行 機 構(gòu) 的 選 擇氣 動

33、 執(zhí) 行 機 構(gòu) 電 動 執(zhí) 行 機 構(gòu)可 靠 性 較 高 較 低驅(qū) 動 能 源 需 另 設(shè) 氣 源 裝 置 取 用 簡 單 、 方 便輸 出 力 較 大 較 小防 爆 性 能 好 差環(huán) 境 溫 度 -40 +80 -10 +55價 格 較 低 較 高 2） 執(zhí) 行 機 構(gòu) 規(guī) 格 的 確 定 原 則 ： 執(zhí) 行 機 構(gòu) 的 輸 出 力 （ 或 力 矩 ） 應(yīng) 大 于 調(diào)節(jié) 閥 的 不 平 衡 力 （ 或 力 矩 ） 。 此 外 ， 對 于 與 直 行 程 閥 芯 配 套 的 直 行 程 執(zhí) 行 機構(gòu) ， 應(yīng) 根 據(jù) 調(diào) 節(jié) 閥 口 徑 的 大 小 選 擇 其 行 程 。 3） 氣 動 執(zhí) 行

34、 器 氣 開 與 氣 關(guān) 的 組 合 方 式正 作 用 正 裝 反 作 用反 裝氣 關(guān) 式 反 作 用正 裝 正 作 用反 裝氣 開 式 2、 調(diào) 節(jié) 機 構(gòu) 的 選 擇 主 要 考 慮 因 素 ： 1） 流 體 的 性 質(zhì) 主 要 考 慮 流 體 的 粘 度 、 腐 蝕 性 、 有 無 懸 浮 顆粒 物 、 是 否 易 結(jié) 晶 等 。 2） 工 藝 條 件 溫 度 、 壓 力 、 流 量 、 壓 差 、 泄 漏 量 等 。 3） 過 程 控 制 要 求 控 制 精 度 、 可 調(diào) 比 、 合 流 或 分 流 等 。 二 、 調(diào) 節(jié) 閥 流 量 特 性 的 選 擇 1、 從 控 制 系 統(tǒng) 的

35、 控 制 品 質(zhì) 考 慮 盡 可 能 使 系 統(tǒng) 總 放 大 倍 數(shù) 不 變 。 2、 從 工 藝 配 管 情 況 考 慮 應(yīng) 注 意 工 作 流 量 的 變 化 問 題 （ 特 別 是 串 聯(lián) 管道 低 s值 時 ） 。 3、 從 負(fù) 荷 變 化 情 況 考 慮 直 線 特 性 適 用 于 負(fù) 荷 變 化 小 的 場 合 ， 等 百 分特 性 適 用 于 負(fù) 荷 變 化 較 大 的 場 合 。 三 、 調(diào) 節(jié) 閥 口 徑 的 選 擇 調(diào) 節(jié) 閥 口 徑 選 擇 的 主 要 依 據(jù) 是 流 量 系 數(shù) 。 1、 計 算 流 量 的 確 定 計 算 流 量 指 通 過 調(diào) 節(jié) 閥 的 最 大 流

36、 量 。 2、 計 算 壓 差 的 確 定 計 算 壓 差 指 閥 全 開 時 閥 前 后 壓 差 ， 即 最 小 壓 差 。 當(dāng) 該 壓 差 大 于 臨 界 壓 差 時 ， 取 臨 界 壓 差 值 計 算 。 調(diào) 節(jié) 閥 全 開 時 ， 閥 前 后 壓 差 的 確 定 方 法 ： 1） 選 取 閥 前 后 最 近 的 壓 力 基 本 穩(wěn) 定 點 作 為 計 算范 圍 ， 并 在 最 大 流 量 下 計 算 除 調(diào) 節(jié) 閥 外 的 各 局 部阻 力 環(huán) 節(jié) 所 引 起 的 壓 力 損 失 之 和 p F。 2） 依 s值 的 定 義 式 可 得 ： 按 計 算 出 的 pF并 選 取 適 當(dāng)

37、的 s值 則 可 計 算 出Pv。 （ 應(yīng) 注 意 s值 的 選 取 問 題 ） 若 該 壓 差 大 于 臨 界 壓 差 Pcr， 則 取 Pcr作 為 計算 壓 差 。 （ 當(dāng) 不 確 定 是 否 會 出 現(xiàn) 阻 塞 流 時 ， 需 通過 計 算 來 判 斷 。 ） spsp FV 1 FV V pp ps 3、 開 度 和 可 調(diào) 比 的 驗 算 開 度 驗 算 ： 直 線 特 性 調(diào) 節(jié) 閥 的 開 度 驗 算 公 式 ： 等 百 分 比 特 性 調(diào) 節(jié) 閥 的 開 度 驗 算 公 式 ： %10003.011003.1 22 i VVQ pKs sk %1001110lg48.11 2

38、2 i VVQ pKs sk 各 驗 算 式 中 的 壓 差 Pv均 為 調(diào) 節(jié) 閥 全 開 時 的 壓 差， 即 最 小 壓 差 Pvmin ； Kv均 為 額 定 流 量 系 數(shù) 。 按 上 述 公 式 計 算 ， 當(dāng) Qi = Qmin時 ， 應(yīng) 滿 足 k 10%， Qi = Qmax時 ， 應(yīng) 滿 足 k 90%， 實 際 可 調(diào) 比 驗 算 ： 雖 然 設(shè) 計 時 取 R =30， 但 考 慮 到 KV的 圓 整 和 放 大， 及 最 大 、 最 小 開 度 的 限 制 等 會 使 可 調(diào) 比 下 降 等 問題 ， 所 以 驗 算 時 取 R =10， 則 調(diào) 節(jié) 閥 的 實 際

39、可 調(diào) 比為 ： 按 此 式 計 算 后 ， 應(yīng) 滿 足 sR r 10 minmaxQQRr 步 驟 ： 1） 確 定 計 算 流 量 2） 確 定 計 算 壓 差 3） 計 算 流 量 系 數(shù) KVmax 4） 選 擇 流 量 系 數(shù) KV 5） 驗 算 開 度 和 可 調(diào) 比 6） 確 定 調(diào) 節(jié) 閥 口 徑 調(diào) 節(jié) 閥 口 徑 確 定 后 可 確 定 執(zhí) 行 結(jié) 構(gòu) 的 規(guī) 格 。 選 擇 舉 例 ： 某 系 統(tǒng) 中 ， 需 選 用 一 臺 直 線 流 量 特 性 的 直 通雙 座 調(diào) 節(jié) 閥 。 被 調(diào) 介 質(zhì) 為 水 ， 水 溫 為 18 。 依工 藝 要 求 ， 最 大 流 量

40、Qmax=100m3/h， 最 小 流量 Qmin=30m3/h； 閥 全 開 時 ， 閥 前 壓 力p1=800kPa， 最 小 壓 差 pmin=60kPa， s， 試確 定 調(diào) 節(jié) 閥 的 口 徑 。 KVDgdg 10 16 25 40 63 100 160 250 40025 32 40 50 65 80 100 125 15025 32 40 50 65 80 100 125 150附 ： 流 量 系 數(shù) KV及 對 應(yīng) 的 公 稱 直 徑 Dg和 閥 座 直 徑 dg （ 1） 確 定 計 算 流 量 ： Qmax=100m3/h （ 2） 確 定 計 算 壓 差 首 先 判 斷

41、 是 否 為 阻 塞 流 ： 查 壓 力 恢 復(fù) 系 數(shù) ： FL（ 柱 塞 式 雙 座 閥 ） 查 水 在 18 時 的 飽 和 蒸 汽 壓 pV=2kPa 查 水 的 臨 界 壓 力 pc=22100kPa 計 算 臨 界 壓 力 比 （ 或 查 FF PV /PC圖 ） ： 96.0 22100228.096.028.096.0 CVF PPF 計 算 臨 界 壓 差 ： 因 pmin pcr， 所 以 不 會 產(chǎn) 生 阻 塞 流 。 所 以 ， 計 算 壓 差 為 pmin=60kPa。 （ 3） 計 算 流 量 系 數(shù) KV （ 4） 選 取 流 量 系 數(shù) K V = 160。 )

42、kpa(6.577)296.0800(85.0 )(2 12 VFLcr PFPFp 1296010100010010 pQK V （ 5） 進(jìn) 行 開 度 和 實 際 可 調(diào) 比 驗 算 。 開 度 驗 算 ： 最 大 流 量 時 ： %6.68 %10003.011000100 60160105.0 5.003.1 %10003.011003.1 2 222 iVQ pKs sk 最 小 流 量 時 ： 最 大 流 量 時 開 度 k =68.9% 10% 所 以 開 度 驗 算 符 合 工 藝 要 求 。%15 %10003.01100030 60160105.0 5.003.1 2 2 k 實 際 可 調(diào) 比 驗 算 ： 所 以 實 際 可 調(diào) 比 也 符 合 工 藝 要 求 。 (6)最 終 確 定 調(diào) 節(jié) 閥 的 流 量 系 數(shù) 為 160， 公 稱 直 徑 Dg為 100， 閥 座 直 徑 dg為 100。 3.3301001.75.01010 minmax QQsRr