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運(yùn)算器——乘除器和開方器執(zhí)行器——?dú)鈩訄?zhí)行器模擬控制儀表的運(yùn)用,第3章運(yùn)算器和執(zhí)行器,運(yùn)算器接受來自變送器或轉(zhuǎn)換器的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號，它可對一個或幾個輸入信號進(jìn)行加、減、乘、除、平方、開方等多種運(yùn)算，以實(shí)現(xiàn)各種算法，滿足自動檢測和控制系統(tǒng)的要求。執(zhí)行器接受來自調(diào)節(jié)器的控制信號，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直線位移，去操縱調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)閥），改變控制量，使被控變量符合預(yù)期要求。,3.1運(yùn)算器,3、1、1乘除器（一）概述乘除器可對兩個或三個1-5V的直流電壓信號進(jìn)行下列四種運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果以1-5V直流電壓或4-20MA直流電流輸出。,,,,,乘除器最基本的運(yùn)算關(guān)系是乘除復(fù)合運(yùn)算，而實(shí)現(xiàn)乘除復(fù)合運(yùn)算的基礎(chǔ)是乘法運(yùn)算。,1、乘法運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)方法可用霍爾元件的霍爾效應(yīng)，也可用單向矩形脈沖或正、負(fù)矩形脈沖的調(diào)寬調(diào)高原理來構(gòu)成乘法線路。在電動儀表中，目前普遍應(yīng)用單向矩形脈沖的調(diào)寬調(diào)高原理實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算。乘法電路由調(diào)寬電路、調(diào)高電路和濾波電路串聯(lián)而成。其中調(diào)高電路和濾波電路通常稱為乘法電路M。,此電路實(shí)現(xiàn)：,,對于單向矩形脈沖（圖3-1），其直流分量為：,矩形脈沖周期,矩形脈沖幅值,矩形脈沖寬度,直流分量,,,,,乘法運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)方法,,,,圖3-3乘除器構(gòu)成方框圖,乘除器的構(gòu)成原理－負(fù)反饋,,輸入電路1N1,乘法電路1,比較器,比例放大電路N0,輸出電路,輸入電路2N2,附加偏置電路1,乘法電路2,附加偏置電路2,輸入電路3N3,,,,,,,,,,,,,,,,,Ui1,Ui2,Ui3,Uo3,+,－,Uf,?,S,U22,Uo2,Uo,U11,U31,U21,U23,,,,,圖3-4乘除器方框圖,自激振蕩時間分割器U22＝U11U21/U31,,,,,,,,（二）工作原理,2、應(yīng)用負(fù)反饋原理構(gòu)成乘除器簡單乘法電路難以達(dá)到運(yùn)算精度的要求，因?yàn)槭情_環(huán)的，電路元件變量的漂移會造成輸出不穩(wěn)定，并且很難保證調(diào)寬電路S和X1的線性關(guān)系。為了提高運(yùn)算精度，應(yīng)采用負(fù)反饋技術(shù)，即在X1與S間設(shè)置一個放大系數(shù)足夠大的放大器，而在反饋回路上再設(shè)置一套調(diào)高和濾波電路（即乘法電路M2，其系數(shù)為K3）。電路的第三個輸入信號X3（作為除數(shù)）加入新增的調(diào)高電路。設(shè)放大器的放大系數(shù)為K，放大器的輸入偏差信號為ε，放大器的輸入偏差信號為Xf,則可得到：,,求解上述四式可得：,,當(dāng),，即滿足深度負(fù)反饋條件時，則有：,,設(shè),，則：,,上式即為乘除復(fù)合運(yùn)算的關(guān)系式。此式表明，在滿足深度負(fù)反饋條件下，乘除器的輸出信號的大小僅與輸入信號有關(guān)而不受電路變量漂移和非線性的影響。,3、1、2開方器（一）概述開方器對1-5V的直流電壓信號進(jìn)行開方運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果以1-5V的直流電壓或4-20MA的直流電流輸出。其運(yùn)算關(guān)系為：,其中K為開方系數(shù)。開方器的作用是實(shí)現(xiàn)開方運(yùn)算，它是控制系統(tǒng)中經(jīng)常使用的一種運(yùn)算器。通常運(yùn)用于節(jié)流式流量計(jì)中，對差壓變送器的輸出信號進(jìn)行開方運(yùn)算后可以得到與被測流量成比例的信號。實(shí)現(xiàn)開方運(yùn)算有許多方法，對乘除器作適當(dāng)改動或者直接使用乘除器都可以。但一般來說在開方器中還設(shè)有小信號切除電路，這是因?yàn)殚_方器對小信號的運(yùn)算精度很低，而乘除器中沒有小信號切除電路，所以在工程上還是比較少用乘除器來實(shí)現(xiàn)開方運(yùn)算的。一般還是用開方器,開方器在節(jié)流裝置流量測量中的應(yīng)用,差壓變送器,節(jié)流裝置,開方器,指示記錄儀,比例積算器,控制器,,,,,,,,瞬時流量,累計(jì)流量,q,?P,x,y,,,,開方運(yùn)算的實(shí)現(xiàn),通過改變乘除器信號線的連接方式來實(shí)現(xiàn)開方運(yùn)算或?qū)Τ顺骶€路作適當(dāng)改進(jìn)，也可采用折線逼近和應(yīng)用霍爾元件等方法來實(shí)現(xiàn)。,小信號切除,,,2,y=K,dy,dx,=,由,可得,K,可見，x很小時,動態(tài)放大系數(shù)很大，x稍有波動，就會引起輸出y的很大變化，造成開方器在小信號輸入時的較大運(yùn)算誤差。所以,在信號小于輸入滿量程的1%時，應(yīng)將輸出信號切除。,圖3-13開方器方框圖,（二）工作原理,,,,,振蕩條件：,自激振蕩時間分割器的起振條件,,,實(shí)際的切除值可通過UL來調(diào)整,小信號切除電路,開方器的輸入輸出特性,一、開方器的構(gòu)成原理,在模擬式儀表中有許多種方法可以實(shí)現(xiàn)開放運(yùn)算。如利用二極管的開關(guān)作用構(gòu)成折線電路，并通過調(diào)整電路元件的參數(shù)，使其輸入與輸出之間呈開放運(yùn)算特性，如圖4－2（a）所示。,另外，也可以利用負(fù)反饋原理，將此折線電路先設(shè)計(jì)為平方特性，并將其放置在反饋通道中，從而實(shí)現(xiàn)整機(jī)輸入與輸出之間的開放運(yùn)算特性，如圖4－2（b）所示。,圖4－2開方特性實(shí)現(xiàn)原理,在單元組合儀表中，還有一種開方器是由乘除器演變來的，這種乘除器構(gòu)成比較復(fù)雜，但其運(yùn)算精度比較高，所以在控制系統(tǒng)中得到較為廣泛的應(yīng)用。其構(gòu)成原理如圖4－3所示。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,對于實(shí)際的開方器，除圖4－5所示的核心電路外，還需要加入一些電路。以DDZ-Ⅲ型開方器為例，其開方運(yùn)算式為,式中，為輸入信號；為輸出信號；為開方系數(shù)。,其中的就是要把與運(yùn)算無關(guān)的1V零點(diǎn)值除去，所以在電路中要加入輸入電路對此進(jìn)行處理。還有，為實(shí)現(xiàn)整機(jī)系數(shù)的調(diào)整和提高帶負(fù)載能力，還需加入比列放大電路和輸出電路等。另外，在開方器中還需要加入小信號切除電路，以便解決開方器對小信號運(yùn)算精度較低，可引起較大誤差的問題。,對式（4－11）兩邊求導(dǎo)后可得,,(4-11),可視為開方器的放大倍數(shù)。由上式可知，開方器的放大倍數(shù)與有關(guān)。當(dāng)輸入信號很小時，開方器的放大倍數(shù)將很大。這時，如果稍有波動，則開方器的輸出將發(fā)生很大的變化，這將引起較大的運(yùn)算誤差，從而對測量或控制系統(tǒng)造成不利影響。因此，在輸入信號較小時，通常將輸出信號切除，使之為零點(diǎn)值。而當(dāng)信號足夠大時，再將輸出信號重新接入，以避免上述問題的發(fā)生。,,二、DDZ-Ⅲ型開方器,DDZ-Ⅲ型開方器的作用是對1-5VDC的輸入信號進(jìn)行開方運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果以1-5VDC或4-20ADC輸出，其運(yùn)算關(guān)系式為式（4-15）即,,DDZ-Ⅲ型開方器的構(gòu)成,DDZ-Ⅲ型開方器的構(gòu)成原理如圖4-6所示，由輸入電路、開方運(yùn)算電路、小信號切除電路及輸出電路等組成。圖4-6中的虛線部分為開方運(yùn)算電路，由比較器、乘法電路1、乘法電路2和比例放大電路組成，為開方器的核心電路。由該虛線部分可以列出,3.1.3積算器,積算器屬于顯示單元儀表，其作用是是對輸入信號進(jìn)行累計(jì)計(jì)算。積算器分為兩種，一種是比例積算器，另一種是開方積算器。,一、積算的基本概念與原理,,,,,,,,,,,,,,,,由此可見，流量的累計(jì)積算是把反映瞬時流量大小的輸入信號轉(zhuǎn)換成與該輸入信號成正比的脈沖頻率信號，然后再對該脈沖頻率信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，用該計(jì)數(shù)值表示所流過的流體總量。所以，流量累計(jì)積算的關(guān)鍵問題是如何將反映瞬時流量的輸入信號（電流或電壓信號）轉(zhuǎn)換為與其成正比的脈沖信號。對于開方積算器，其輸入信號一般為與節(jié)流裝置配套使用的差壓變送器的輸出信號。為獲得與瞬時流量成正比的信號，需先對差壓變送器的輸出信號進(jìn)行開方處理，然后再對經(jīng)開方處理后的信號進(jìn)行比例積算，從而實(shí)現(xiàn)流量的累計(jì)積算。由于該累計(jì)積算過程先對輸入信號進(jìn)行開方處理，所以稱為開方積算器。由開方積算器對信號的處理過程可知，它相當(dāng)于開方器與比例積算器的組合。所以，其核心問題仍然是電流（或電壓）信號到脈沖頻率信號的轉(zhuǎn)換問題。電流信號轉(zhuǎn)換為脈沖頻率信號可通過電容的充放電來實(shí)現(xiàn)，其轉(zhuǎn)換原理如圖4-14（a）所示。當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流Ii向電容C充電。C兩端的電壓Uc與充電電流之間關(guān)系為,,對于一定的充電電流Ii，Uc將線性增加。當(dāng)電容上的電壓Uc達(dá)到某一標(biāo)準(zhǔn)值時，由外部控制電路使開關(guān)S閉合。此時電容進(jìn)入放電過程Uc將瞬間消失。然后，外部控制電路再次使開關(guān)S斷開，電容再次充電，并重復(fù)上述過程。如此循環(huán)往復(fù)，電容C上的電壓Uc便可形成如圖4-14（b）所示的鋸齒波。由式（4-33）可知，在電容充電階段，Uc隨時間的變化率與充電電流Ii成正比，即Ii越大，充電越快，達(dá)到Uc所需的時間就越短。由于放電過程極快，其時間可以忽略不計(jì)。所以，在單位時間內(nèi)電容C的充放電次數(shù)就與充電電流Ii成正比，即鋸齒波的頻率與充電電流Ii成正比。充電電流Ii與鋸齒波頻率之間的關(guān)系可由式（4-33）導(dǎo)出。即設(shè)在一個周期內(nèi)，Ii不變，則由式（4-33）可得,例：有一臺氣動表QXS－100開方積算儀，R＝1000，今要它跳500個字，它的輸入信號應(yīng)等于多少？,解：設(shè)跳字?jǐn)?shù)為N，最大跳字?jǐn)?shù)為N大（都是指在單位小時內(nèi)跳的數(shù)）因?yàn)镻入＝Po+△P,△P=(KN)2△PMAX=(KN大）2其中Po＝20，△PMAX＝80，N大＝1000所以△P/△PMAX＝（KN/KN大）2△P＝（N/N大）2△PMAX＝（500/1000)2△PMAX＝20KPA于是P入＝20+（500/1000）2*80＝20+20＝40KPA,氣動乘法器的運(yùn)算公式是：P出＝PA*PB。若PA＝60KPA，PB＝40KPA，則P出應(yīng)該為多少？24KPA？8KPA？30KPA？,采用一個氣動減法器和一個乘法器，實(shí)現(xiàn)算式Y(jié)＝（P1－P2）*P3.若P1＝80KPA，P2＝40KPA，P3＝60KPA，則Y為多少？減法器不用減去零點(diǎn)，得：P1－P2＝40乘法器得把零點(diǎn)減去并先轉(zhuǎn)換成分?jǐn)?shù)：Y＝(（40－20）/80*(60-20)/80)*80+20=30KPA,3.2執(zhí)行器,氣開、氣關(guān)閥（芯）結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)流量系數(shù)Kv可調(diào)比R流量特性（重點(diǎn)2種）閥門定位器（了解）執(zhí)行器的簡單計(jì)算安裝,關(guān)鍵點(diǎn)：,3、2、1概述一、作用執(zhí)行器的作用是接受調(diào)節(jié)器送來的控制信號，自動地改變操作量（如介質(zhì)流量、熱量等），達(dá)到對被調(diào)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)的目的。是自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的終端部件。調(diào)節(jié)閥是執(zhí)行器中最廣泛使用的形式。執(zhí)行器的好壞直接影響到調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常工作。,執(zhí)行器在自控系統(tǒng)中的作用,執(zhí)行器是指：閥門－調(diào)節(jié)閥(連續(xù)的)、開關(guān)閥(過程控制范疇)電機(jī)－連續(xù)的、開關(guān)的(屬于流體機(jī)械的范疇，起執(zhí)行器的作用),執(zhí)行器在自控系統(tǒng)中的作用：接收調(diào)節(jié)器（計(jì)算機(jī)）輸出的控制信號，使調(diào)節(jié)閥的開度產(chǎn)生相應(yīng)變化，從而達(dá)到調(diào)節(jié)操作變量流量的目的。,執(zhí)行器通常專指閥門,執(zhí)行器是控制系統(tǒng)必不可少的環(huán)節(jié)。執(zhí)行器工作，使用條件惡劣，它也是控制系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)原因：執(zhí)行器與介質(zhì)（操作變量）直接接觸(強(qiáng))腐蝕性、(高)粘度、(易)結(jié)晶、高溫、深冷、高壓、高差壓,二、分類按能源分，執(zhí)行器可為：氣動、電動、液動，目前主要是用氣動的。,氣動薄膜直通單座閥,氣動薄膜直通雙座閥,氣動蝶閥,氣動球閥,氣動切斷閥,電動直通單座閥,電動隔膜閥,電動三通閥,氣動薄膜角形閥,電磁閥,手動截止閥,3、2、2電動執(zhí)行器電動執(zhí)行器由電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可將來自調(diào)節(jié)器的電信號轉(zhuǎn)換成為位移輸出信號，去操縱閥門、擋板等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。依據(jù)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移信號，完成調(diào)節(jié)任務(wù)的裝置稱為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。按照輸入位移的不同，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為角行程（DKJ型）和直行程（DKZ型）兩種，電氣原理和電路完全相同，只是輸出機(jī)械傳動部分（減速器）有所區(qū)別。通常有伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分組成。角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)適用于操縱蝶閥、擋板等轉(zhuǎn)角式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。按特性不同，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為比例式和積分式。比例式的位移輸出信號與輸入電信號成比例關(guān)系；積分式接受斷續(xù)輸入信號，其輸出位移信號與輸入信號成積分關(guān)系。對電動執(zhí)行器的基本要求是輸出轉(zhuǎn)角或直線位移必須與輸入電流信號成正比，而且有足夠的轉(zhuǎn)矩或力，動作要靈活可靠。,電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成原理,輸入信號,,,,伺服放大器,,伺服電機(jī),,減速器,,輸出,,,位置發(fā)生器,,,＋,－,ε,(1)伺服電機(jī),作用:將伺服放大器輸出的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械轉(zhuǎn)矩,伺服電機(jī)實(shí)際上是一個二相電容異步電機(jī)，由一個用沖槽硅鋼片疊成的定子和鼠籠轉(zhuǎn)子組成，定子上均勻分布著兩個匝數(shù)、線徑相同而相隔90電角度的定子繞組W1和W2。,作用:將輸入信號和反饋信號進(jìn)行比較，得到差值信號，根據(jù)差值信號的極性和大小，控制可控硅交流開關(guān)Ⅰ、Ⅱ的導(dǎo)通或截止可控硅交流開關(guān)Ⅰ、Ⅱ用來接通伺服電機(jī)的電源伺服電機(jī)的狀態(tài)：正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)停止不轉(zhuǎn),(2)伺服放大器,伺服放大器工作原理示意圖,放大器的作用是將輸入信號Ii和反饋信號If進(jìn)行比較，得到差值信號，并根據(jù)的極性和大小，控制可控硅交流開關(guān)Ⅰ、Ⅱ的導(dǎo)通或截止。,在執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作時，可控硅交流開關(guān)Ⅰ、Ⅱ只能其中一組導(dǎo)通。,1.可控硅Ⅰ導(dǎo)通時：分相電容Cd與W2串接，由于Cd的作用，W1和W2的電流相位總是相差90,其合成向量產(chǎn)生定子旋轉(zhuǎn)磁場,定子旋轉(zhuǎn)磁場又在轉(zhuǎn)子內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流并構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁場，兩個磁場相互作用，使轉(zhuǎn)子順時針方向旋轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)）；2.可控硅Ⅱ?qū)〞r：使轉(zhuǎn)子反時針方向旋轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)）；3.可控硅交流開關(guān)Ⅰ、Ⅱ均截止時，伺服電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。,作用:將電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的位移線性地轉(zhuǎn)換成反饋信號，反饋到伺服放大器的輸入端。位置發(fā)送器包括：位移檢測元件和轉(zhuǎn)換電路、差動變壓器塑料薄膜電位器位移傳感器……,(3)位置發(fā)送器,作用:將伺服電機(jī)高轉(zhuǎn)速、小力矩的輸出功率轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的低轉(zhuǎn)速、大力矩的輸出功率，以推動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。減速器一般由機(jī)械齒輪或齒輪與皮帶輪構(gòu)成。,(4)減速器,伺服放大器是一個具有繼電特性的非線性環(huán)節(jié)：,無輸出,輸出～215V,電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性,電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出為角行程或者式直行程：,Δ為不靈敏區(qū),Δ太大會？？,Δ太小會？？,3、2、3氣動執(zhí)行器主要特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、性能穩(wěn)定、故障率低、價(jià)格便宜、維護(hù)方便、本質(zhì)防爆、容易做成大功率等。由執(zhí)行機(jī)構(gòu)與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成。1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式和活塞式兩種。薄膜式簡單、價(jià)廉但只能直接帶動閥桿，行程短?；钊降奶攸c(diǎn)是行程長，但價(jià)格貴。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是推動裝置，它按調(diào)節(jié)器輸出信號（20-100KPA）的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿產(chǎn)生相應(yīng)位移，推動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動作，有正反作用之分。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分，其內(nèi)腔直接與被調(diào)介質(zhì)接觸，調(diào)節(jié)流體的流量，也有正反作用之分（正裝與反裝）。正作用：調(diào)節(jié)信號壓力增大，閥桿向下移動的。反之為反作用。主要部分：氣室、薄膜、彈簧。活塞式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)也有單向和雙向兩種作用方式。雙向的在結(jié)構(gòu)上是沒有彈簧的，由于無彈簧的反作用力，因此其輸出力比薄膜式的大，常用作大口徑、高壓差調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。,正反作用正作用—?dú)鈮盒盘栐黾樱茥U向下動作。反作用—?dú)鈮盒盘栐黾?，推桿向上動作。,氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要分為兩大類：薄膜式與活塞式薄膜式與活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)又可分為：有彈簧和無彈簧兩種,氣源PO,,,氣源PO,,,,,氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動態(tài)特性為一階滯后環(huán)節(jié)。其時間常數(shù)的大小與薄膜氣室大小及引壓導(dǎo)管長短粗細(xì)有關(guān)，一般為數(shù)秒到數(shù)十秒之間。,氣動活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)和工作原理,基本部件：活塞和氣缸活塞在氣缸內(nèi)隨活塞兩側(cè)壓差而移動兩側(cè)可以分別輸入一個固定信號和一個變動信號，或兩側(cè)都輸入變動信號。它的輸出特性有比例式及兩位式兩種。兩位式是根據(jù)輸入執(zhí)行活塞兩側(cè)的操作壓力的大小，活塞從高壓側(cè)推向低壓側(cè)，使推桿從一個位置移到另一極端位置比例式是在兩位式基礎(chǔ)上加有閥門定位器后，使推桿位移與信號壓力成比例關(guān)系。,,氣動薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的比較,,,,,,,,,,,,,序號,1,2,3,4,5,6,7,比較項(xiàng)目,氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu),電動執(zhí)行機(jī)構(gòu),可靠性,驅(qū)動能源,價(jià)格,輸出力,剛度,防爆性能,工作環(huán)境,高（簡單、可靠）,需另設(shè)氣源裝置,低,大,小,好,大（－40—＋80℃）,?。ǎ?0—＋55℃）,差,大,小,高,簡單、方便,較低,氣動和電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)各有其特點(diǎn)，并且都包括有各種不同的規(guī)格品種選擇時，可以根據(jù)實(shí)際使用要求，結(jié)合表5-1綜合考慮確定選用哪一種執(zhí)行機(jī)構(gòu)。,,2、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)它是執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分。在執(zhí)行機(jī)構(gòu)推力的作用下，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的閥芯產(chǎn)生一定的位移或轉(zhuǎn)角，從而直接調(diào)節(jié)流體的流量，以克服干擾對系統(tǒng)的影響，實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)的目的。正作用（正裝）：閥芯下移時，閥芯與閥座之間的流通截面積減少的。反之為反作用（反裝）。主要部分：上閥蓋、下閥蓋、閥體、閥芯、閥座。主要類型：直通單座閥、直通雙座閥、隔膜閥、蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、球閥、角形閥、高壓閥、三通閥、套筒閥、二位工切斷閥等。,1—執(zhí)行機(jī)構(gòu)2—閥桿3—閥芯4—閥座5—閥體6—轉(zhuǎn)軸7—閥板,主要構(gòu)成：閥體、閥座、閥心、和閥桿或轉(zhuǎn)軸,調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn),單導(dǎo)向結(jié)構(gòu),直通單座調(diào)節(jié)閥：閥體內(nèi)只有一個閥芯和一個閥座。結(jié)構(gòu)簡單、泄漏量?。ㄉ踔量梢酝耆袛啵┰试S壓差?。p導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的允許壓差較單導(dǎo)向結(jié)構(gòu)大）。,常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——直通單座調(diào)節(jié)閥,雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu),它適用于要求泄漏量小，工作壓差較小的干凈介質(zhì)的場合。在應(yīng)用中應(yīng)特別注意其允許壓差，防止閥門關(guān)不死。,直通雙座調(diào)節(jié)閥：閥體內(nèi)有兩個閥芯和閥座。因?yàn)榱黧w對上、下兩閥芯上的作用力可以相互抵消，因此雙座閥具有允許壓差大上、下兩閥芯不易同時關(guān)閉，因此泄漏量較大的特點(diǎn)。,常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——直通雙座調(diào)節(jié)閥,它適用于閥兩端壓差較大，泄漏量要求不高的干凈介質(zhì)場合，不適用于高粘度和含纖維的場合。,角形調(diào)節(jié)閥：閥體為直角形流路簡單、阻力小，適用于高壓差、高粘度、含有懸浮物和顆粒狀物質(zhì)的調(diào)節(jié)。角形閥一般使用于底進(jìn)側(cè)出，此時調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定性好，在高壓差場合下，為了延長閥芯使用壽命，也可采用側(cè)進(jìn)底出。但側(cè)進(jìn)底出在小開度時易發(fā)生振蕩。角形閥還適用于工藝管道直角形配管的場合。,常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——角形調(diào)節(jié)閥,分流三通調(diào)節(jié)閥,三通調(diào)節(jié)閥：閥體有三個接管口，適用于三個方向流體的管路控制系統(tǒng)，大多用于熱交換器的溫度調(diào)節(jié)、配比調(diào)節(jié)和旁路調(diào)節(jié)。在使用中應(yīng)注意流體溫差不宜過大，通常小于是150℃，否則會使三通閥產(chǎn)生較大應(yīng)力而引起變形，造成連接處泄漏或損壞。三通閥有三通合流閥和三通分流閥兩種類型。三通合流閥為介質(zhì)由兩個輸入口流進(jìn)混合后由一出口流出；三通分流閥為介質(zhì)由一入口流進(jìn)，分為兩個出口流出。,常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——三通調(diào)節(jié)閥,合流三通調(diào)節(jié)閥,蝶閥：蝶閥是通過擋板以轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)來控制流體的流量。結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低，流通能力大特別適用于低壓差、大口徑、大流量的氣體形或帶有懸浮物流體的場合泄漏較大蝶閥通常工作轉(zhuǎn)角應(yīng)小于70℃，此時流量特性與等百分比特性相似多用于開關(guān)閥,常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——蝶閥,蝶閥,套筒閥：套筒閥的結(jié)構(gòu)比較特殊，閥體與一般的直通單座閥相似，但閥內(nèi)有一個圓柱形套筒，又稱籠子，利用套筒導(dǎo)向，閥芯可在套筒中上下移動。套筒上開有一定形狀的窗口（節(jié)流孔），套筒移動時，就改變了節(jié)流孔的面積，從而實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。套筒閥分為單密封和雙密封兩種結(jié)構(gòu)，前者類似于直通單座閥，適用于單座閥的場合；后者類似于直通雙座閥，適用于雙座閥的場合。套筒閥具有穩(wěn)定性好、拆裝維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用，但其價(jià)格比較貴。,常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——套筒閥,套筒閥,偏心旋轉(zhuǎn)閥：轉(zhuǎn)軸帶動閥芯偏心旋轉(zhuǎn)體積小，重量輕，使用可靠，維修方便，通用性強(qiáng)，流體阻力小等優(yōu)點(diǎn)，適用于粘度較大的場合，在石灰、泥漿等流體中，具有較好的使用性能。,常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——偏心旋轉(zhuǎn)閥,偏心旋轉(zhuǎn)閥,“O”形球閥：閥芯為一球體閥芯上開有一個直徑和管道直徑相等的通孔，轉(zhuǎn)軸帶動球體旋轉(zhuǎn)，起調(diào)節(jié)和切斷作用。該閥結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，密封可靠，流通能力大流量特性為快開特性，一般用于位式控制。,常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——“O”形球閥,“O”形球閥,“V”形球閥：閥芯也為一球體但球體上開孔為V形口，隨著球體的旋轉(zhuǎn)，流通截面積不斷發(fā)生變化，但流通截面的形狀始終保持為三角形。該閥結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，關(guān)閉性能好，流通能力大，可調(diào)比大流量特性近似為等百分比特性，適用于纖維、紙漿及含顆粒的介質(zhì)。,常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——“V”形球閥,“V”形球閥,3、2、4執(zhí)行器的選型總體要求：根據(jù)工藝條件選擇合適的結(jié)構(gòu)與類型。根據(jù)工藝對象特性選擇合適的流量特性。根據(jù)工藝參數(shù)選擇閥門的口徑。根據(jù)閥桿受不平衡力的大小選擇足夠推力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。根據(jù)工藝過程要求選擇合適的輔助裝置。,1、結(jié)構(gòu)形式的選擇,可以根據(jù)實(shí)際使用要求，綜合考慮確定,選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)時，還必須考慮執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力（力矩）應(yīng)大于它所受到的負(fù)荷力（力矩）,負(fù)荷力（力矩）包括流體對閥芯產(chǎn)生的作用力（不平衡力）或作用力矩（不平衡力矩）閥桿的摩擦力、重量以及壓縮彈簧的預(yù)緊力,對于氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu):工作壓差小于最大允許壓差但當(dāng)所用調(diào)節(jié)閥的口徑較大或壓差較高時，執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求有更大的輸出力，此時可考慮用活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也可選用薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)再配上閥門定位器。,(1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇,主要依據(jù)是：（1）流體性質(zhì)如流體種類、粘度、腐蝕性、是否含懸浮顆粒（2）工藝條件如溫度、壓力、流量、壓差、泄漏量（3）過程控制要求控制系統(tǒng)精度、可調(diào)比、噪音根據(jù)以上各點(diǎn)進(jìn)行綜合考慮，并參照各種調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其適用場合，同時兼顧經(jīng)濟(jì)性，來選擇滿足工藝要求的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。,(2)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的選擇,2、氣開、氣關(guān)的選擇,氣開式調(diào)節(jié)閥:有信號壓力輸入時閥打開無信號壓力時閥全關(guān)氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥:有信號壓力時閥關(guān)閉無信號壓力時閥全開氣開氣關(guān)的選擇考慮原則是：信號壓力中斷時，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的發(fā)全，如閥門處于打開位置時危害性小，則應(yīng)選用氣關(guān)式；反之，則用氣開式。,形成：,組合方式執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正反作用閥體部件有正裝和反裝氣動調(diào)節(jié)閥有氣開式和氣關(guān)式,換熱器冷卻水調(diào)節(jié)閥選氣關(guān)式,輸入信號中斷，調(diào)節(jié)閥打開，保證冷卻水繼續(xù)流動，防止換熱器溫度過高損壞,加熱爐燃料油調(diào)節(jié)閥選氣開式,輸入信號中斷，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，燃料油切斷，防止加熱爐溫度過高造成毀壞,蒸餾塔進(jìn)料調(diào)節(jié)閥選氣開式,輸入信號中斷，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，進(jìn)料切斷，防止物料過多造成溢出事故,精餾塔回流調(diào)節(jié)閥選氣關(guān)式,輸入信號中斷，調(diào)節(jié)閥打開，保證回流量，防止不合格產(chǎn)品蒸出,3、流量特性的選擇,調(diào)節(jié)閥流量特性：介質(zhì)流過調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對位移（即閥的相對開度）之間的關(guān)系,調(diào)節(jié)閥前后壓差的變化，會引起流量變化。流量特性分為理想流量特性和實(shí)際流量特性,（1）調(diào)節(jié)閥的流量特性的概念,,最大流量,,最大位移,實(shí)際位移,,,實(shí)際流量,調(diào)節(jié)閥的固有特性，由閥芯的形狀所決定。,1-快開特性,2-直線特性,3-拋物線特性,4-等百分比（對數(shù)）特性,（2）理想流量特性(ΔP一定),特點(diǎn)：a.放大系數(shù)是常數(shù),調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對位移成直線關(guān)系，即單位位移變化所引起的流量變化是常數(shù),b.Q↑流量相對變化值↓,A、直線流量特性,,相對流量的變化率的定義:曲線上某一點(diǎn)的相對流量的變化量和該點(diǎn)的相對流量之比q%=(△qv/qvmax)／(qv/qvmax)100%q%=△qv/qv100%,在曲線上選擇3個點(diǎn)在I/L%=10%處，I/L%變化10%，計(jì)算的q%=100%在I/L%=50%處，I/L%變化10%，計(jì)算的q%=20%在I/L%=80%處，I/L%變化10%，計(jì)算的q%=12.5%,結(jié)論：用相對流量的變化率表征閥體部件的靈敏度，小開度時，靈敏度高，容易震蕩；大開度時，靈敏度低，調(diào)節(jié)遲緩。用放大系數(shù)表征閥體部件的斜率，斜率＝常量。,特點(diǎn)：a.Q↑放大系數(shù)↑,單位相對位移變化所引起的相對流量變化與此點(diǎn)的相對流量成正比關(guān)系,b.流量相對變化值是常數(shù),B、等百分比流量特性（對數(shù)流量特性）,在曲線上選擇3個點(diǎn)：在I/L%=10%處，I/L%變化10%，計(jì)算的q%=（6.58-4.67）/4.67100%≈40%在I/L%=50%處，I/L%變化10%，計(jì)算的q%=（25.6-18.3）/18.3100%≈40%在I/L%=80%處，I/L%變化10%，計(jì)算的q%=(71.2-50.8)/50.8100%≈40%,結(jié)論：用相對流量的變化率表征閥體部件的靈敏度，小開度時和大開度時，靈敏度相同。用放大系數(shù)表征閥體部件的斜率，斜率≠常量。,單位相對位移的變化所引起的相對流量變化與此點(diǎn)的相對流量值的平方值的平方根成正比關(guān)系,C、拋物線流量特性,為了彌補(bǔ)直線特性在小開度時調(diào)節(jié)性能差的缺點(diǎn)，在拋物線特性基礎(chǔ)上派生出一種修正拋物線特性，它在相對位移30%及相對流量變20%這段區(qū)間內(nèi)為拋物線關(guān)系，而在此以上的范圍是線性關(guān)系。,,在開度較小時就有較大的流量，隨著開度的增大，流量很快就達(dá)到最大；此后再增加開度，流量變化很小,有效位移一般為閥座直徑的1/4,適用于迅速啟閉的位式控制或程序控制系統(tǒng),D、快開流量特性,上述4種流量特性中：直線和等百分比最常用。,,A、串聯(lián)管道時,*流量特性發(fā)生畸變直線特性→快開特性等百分比特性→直線特性,*可調(diào)比減小,（3）工作流量特性(ΔP變化),B、并聯(lián)管道時的工作流量特性,通常一般X值不能低于0.8，即旁路流量只能為總流量的百分?jǐn)?shù)之十幾。,可調(diào)比將大大下降,可調(diào)比R反映調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)能力的大小,定義:調(diào)節(jié)閥所能調(diào)節(jié)的最大流量和最小流量之比,調(diào)節(jié)閥前后壓差的變化，會引起可調(diào)比變化，將可調(diào)比分為理想可調(diào)比和實(shí)際可調(diào)比。,（4）調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比,理想可調(diào)比由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定,A、理想可調(diào)比R(ΔP一定),①串聯(lián)管道時的可調(diào)比,設(shè),B、實(shí)際可調(diào)比Rr(ΔP變化),B、并聯(lián)管道時的可調(diào)比,R＞＞1,設(shè),（4）理想流量特性的選擇,實(shí)際上是指如何選擇直線特性和等百分比特性,經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則:,適當(dāng)?shù)剡x擇調(diào)節(jié)閥的特性，以閥的放大系數(shù)的變化來補(bǔ)償控制對象放大系數(shù)的變化，使控制系統(tǒng)總的放大系數(shù)保持不變或近似不變,（1）考慮系統(tǒng)的控制品質(zhì),調(diào)節(jié)閥在串聯(lián)管道時的工作流量特性與S值的大小有關(guān)，即與工藝配管情況有關(guān)。因此，在選擇其特性時，還必須考慮工藝配管情況。,（2）考慮工藝管道情況,1.根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)選擇所需要的工作流量特性,2.考慮工藝配管情況確定相應(yīng)的理想流量特性,P182表5-5,具體做法:,氣動調(diào)節(jié)閥選型規(guī)定(CD50A11-84),直線特性調(diào)節(jié)閥在小開度時流量相對變化值大，控制過于靈敏，易引起振蕩，且閥芯、閥座也易受到破壞，因此在S值小、負(fù)荷變化大的場合，不宜采用。等百分比特性調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)隨調(diào)節(jié)閥行程增加而增大，流量相對變化值是恒定不變的，因此它對負(fù)荷變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性。,（3）考慮負(fù)荷變化情況,結(jié)論：常用的調(diào)節(jié)閥流量特性為“線性”和“等百分比”在設(shè)計(jì)過程中，當(dāng)流量特性難以確定時，優(yōu)先選用“等百分比”特性，它的適應(yīng)性更強(qiáng)。,4、調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)材料的選擇選材一般根據(jù)工藝介質(zhì)的腐蝕性及溫度、壓力、氣蝕、沖刷等幾個方面而定，同時還考慮其經(jīng)濟(jì)的合理性。（1）閥體材料閥體材料：HT20-40、ZG25B、ZG1CR18NI9TI、RT20-40、ZG25。閥芯、閥桿、閥座材料：1CR18NI9TI、YG6X、YG8可淬硬鋼鉻。墊片材料：2CR13、1CR18NI9夾石棉板、浸蠟石棉膠板、8#-10#鋼。填料：V形聚四氟乙烯、石棉、高硅氧纖維。（2）閥內(nèi)件材料奧氏體不銹鋼、哈氏合金、蒙乃爾合金、鈦與鈦合金、鉭。標(biāo)準(zhǔn)號：中國——JB，美國——ANSI,IS，德國——DIN,前蘇聯(lián)——TOCT，法國——NF，英國——RS,瑞典——SIS（3）填料選擇作用：防止因閥桿移動而閥內(nèi)介質(zhì)向外泄漏。最常用的是聚四氟乙烯。,首先必須要合理確定調(diào)節(jié)閥流量和壓差的數(shù)據(jù)。通常把代入計(jì)算公式中的流量和壓差分別稱為計(jì)算流量和計(jì)算壓差。而在根據(jù)計(jì)算所得到的流量系數(shù)選擇調(diào)節(jié)閥口徑之后，還應(yīng)對所選調(diào)節(jié)閥開度和可調(diào)節(jié)比進(jìn)行驗(yàn)算，以保證所選調(diào)節(jié)閥的口徑能滿足控制要求。,——依據(jù)流量系數(shù),5、調(diào)節(jié)閥的口徑選擇,說穿了，就是根據(jù)工藝參數(shù)計(jì)算出K，然后根據(jù)K來選取一個Kv值差不多的調(diào)節(jié)閥。,孔板流量計(jì)的公式？？,調(diào)節(jié)閥的流量方程,依據(jù)的原理：伯努利方程（能量守恒）,流量系數(shù)是反映調(diào)節(jié)閥口徑大小的一個重要參數(shù),流量系數(shù)KV的定義:,在調(diào)節(jié)閥前后壓差為100KPa，流體密度為1g/cm3（即5～40℃的水）的條件下，調(diào)節(jié)閥全開時，每小時通過閥門的流體量（m3）,（1）調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù),把上述參數(shù)代入流量方程，即可算出實(shí)際工況的流經(jīng)閥門的流量,事實(shí)上，這里提出流量系數(shù)的概念，用意不在流量的計(jì)算上，真正目的是根據(jù)工藝要求如何來選擇一臺合適的調(diào)節(jié)閥。,根據(jù)工藝要求，即流量Q、前后差壓△P、介質(zhì)密度ρ，可以用下式來計(jì)算調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)，并以此來作為閥門口徑選擇的依據(jù)之一：,注意：上式中各參數(shù)的單位上式只適用于一般的流體（如水或者類似流體）流體的種類和性質(zhì)將影響KV的大小，因此對不同的流體必須考慮其對流量系數(shù)的影響流體的流動狀態(tài)也將影響Kv的大小,流量系數(shù)的計(jì)算,最大計(jì)算流量是指通過調(diào)節(jié)閥的最大流量，其值應(yīng)根據(jù)工藝設(shè)備的生產(chǎn)能力、對象負(fù)荷的變化、操作條件變化以及系統(tǒng)的控制質(zhì)量等因素綜合考慮，合理確定。,避免兩種傾向：過多考慮余量,只考慮眼前生產(chǎn),選擇調(diào)節(jié)閥口徑的步驟,（1）確定計(jì)算流量,計(jì)算壓差是指最大流量時調(diào)節(jié)閥上的壓差，即調(diào)節(jié)閥全開時的壓差,（2）確定計(jì)算壓差,確定計(jì)算壓差時必須兼顧調(diào)節(jié)性能和動力消耗兩方面，即應(yīng)合理選定S值。,2)在最大流量的條件下，分別計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)調(diào)節(jié)閥之外的各項(xiàng)局部阻力所引起的壓力損失，再求出它們的總和△PF。,3)選取S值S值一般希望不小于0.3，常選,4)求取調(diào)節(jié)閥計(jì)算壓差△PV,計(jì)算壓差確定步驟如下：,1)選擇調(diào)節(jié)閥前后最近的壓力基本穩(wěn)定的兩個設(shè)備作為系統(tǒng)的計(jì)算范圍。,根據(jù)已求得的Kmax，在所選用的產(chǎn)品型式的標(biāo)準(zhǔn)系列中，選取大于Kmax并與其最接近的那一擋Kv值（P.169,表6-3),根據(jù)已決定的計(jì)算流量和計(jì)算壓差，求得最大流量時的流量系數(shù)Kmax,（3）計(jì)算流量系數(shù)Kmax,（4）選取流量系數(shù)KV,最大計(jì)算流量時的開度不大于90%最小計(jì)算流量時的開度不小于10%,直線特性調(diào)節(jié)閥,等百分比特性的調(diào)節(jié)閥,（5）驗(yàn)算調(diào)節(jié)閥開度,（6）驗(yàn)算調(diào)節(jié)閥實(shí)際可調(diào)比,須滿足,根據(jù)值決定調(diào)節(jié)閥的公稱直徑Dg和閥座直徑dg,（7）確定調(diào)節(jié)閥口徑,（P.169表6-3),6、調(diào)節(jié)閥附件的選擇,6.5電氣轉(zhuǎn)換器/閥門定位器,電氣轉(zhuǎn)換器,電氣閥門定位器,壓縮空氣過濾器,閥門定位器,將控制信號（I0或PO），成比例地轉(zhuǎn)換成氣壓信號輸出至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使閥桿產(chǎn)生位移,可見，閥門定位器與氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成一個負(fù)反饋系統(tǒng)（各參數(shù)的名稱?如被控變量等),閥桿位移量通過機(jī)械機(jī)構(gòu)反饋到閥門定位器，當(dāng)位移反饋信號與輸入的控制信號相平衡時，閥桿停止動作，調(diào)節(jié)閥的開度與控制信號相對應(yīng)。,閥門定位器可以采用更高的氣源壓力，從而可增大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力在什么情況下需要使用閥門定位器？,答：大口徑閥門，或者要求由較大輸出力的閥門等（小口徑閥門一般較少使用）閥門定位器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在一起，因而可減少調(diào)節(jié)信號的傳輸滯后。此外，閥門定位器還可以接受不同范圍的輸入信號，因此采用閥門定位器還可實(shí)現(xiàn)分程控制。,問題：很明顯，閥門定位器是與氣動調(diào)節(jié)閥配套使用的，那么，電動調(diào)節(jié)閥是否有類似與閥門定位器的輔助單元？,按結(jié)構(gòu)形式，閥門定位器可以分為:電/氣閥門定位器氣動閥門定位器智能式閥門定位器。,電／氣閥門定位器,電／氣閥門定位器作用：1.將4～20mA或0～10mA轉(zhuǎn)換為氣信號，用以控制氣動調(diào)節(jié)閥2.它還能夠起到閥門定位的作用,當(dāng)輸入IO→對主杠桿2產(chǎn)生向左的力F1→主杠桿繞支點(diǎn)反時針偏轉(zhuǎn)→擋板13靠近噴嘴15→Pa↑→使閥桿向下移動→并帶動反饋桿9繞支點(diǎn)4偏轉(zhuǎn)→凸輪5也跟著逆時針偏轉(zhuǎn)→從而使反饋彈簧11拉伸→最終使閥門定位器達(dá)到平衡狀態(tài)。此時，一定的信號壓力就對應(yīng)于一定的閥桿位移，即對應(yīng)于一定的閥門開度。,特性,,Ki,Io,,Fi,li,,Mi,,,K1,Pa,K2,L,,,Kf,Ff,lf,,,Mf,＋,－,,,,閥桿位移和輸入信號之間的關(guān)系取決于轉(zhuǎn)換系數(shù)Ki、力臂長度li以及反饋部分的反饋系數(shù)Kf，而與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的時間常數(shù)和放大系數(shù)，即執(zhí)行機(jī)構(gòu)的膜片有效面積和彈簧剛度無關(guān)，因此閥門定位器能消除執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜片有效面積和彈簧剛度變化的影響，提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的線性度，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。,氣動閥門定位器,原理與前者完全相同氣動力矩平衡式閥門定位器要將正作用改裝成反作用，只要把波紋管的位置從主杠桿的右側(cè)調(diào)到左側(cè)即可。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,智能式閥門定位器,原理和前面兩種閥門定位器很相似,智能式閥門定位器,以CPU為核心，具有許多模擬式閥門定位器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：(1)定位精度和可靠性高智能式閥門定位器機(jī)械可動部件少，輸入信號、反饋信號的比較是數(shù)字比較，不易受環(huán)境影響，工作穩(wěn)定性好，不存在機(jī)械誤差造成的死區(qū)影響，因此具有更高的精度和可靠性。(2)流量特性修改方便智能式閥門定位器一般都包含有常用的直線、等百分比和快開特性功能模塊，可以通過按鈕或上位機(jī)、手持式數(shù)據(jù)設(shè)定器直接設(shè)定。(3)零點(diǎn)、量程調(diào)整簡單零點(diǎn)調(diào)整與量程調(diào)整互不影響，因此調(diào)整過程簡單快捷。許多品種的智能式閥門定位器不但可以自動進(jìn)行零點(diǎn)與量程的調(diào)整，而且能自動識別所配裝的執(zhí)行機(jī)構(gòu)規(guī)格，如氣室容積、作用型式等，自動進(jìn)行調(diào)整，從而使調(diào)節(jié)閥處于最佳工作狀態(tài)的。(4)具有診斷和監(jiān)測功能除一般的自診斷功能之外，智能式閥門定位器能輸出與調(diào)節(jié)閥實(shí)際動作相對應(yīng)的反饋信號，可用于遠(yuǎn)距離監(jiān)控調(diào)節(jié)閥的工作狀態(tài)。接受數(shù)字信號的智能式閥門定位器，具有雙向的通訊能力，可以就地或遠(yuǎn)距離地利用上位機(jī)或手持式操作器進(jìn)行閥門定位器的組態(tài)、調(diào)試、診斷。,7、作用中應(yīng)該注意的問題（1）閃蒸當(dāng)流體以P1的壓力流經(jīng)調(diào)節(jié)閥時，流速突然驟增，而靜壓力突然下降，當(dāng)閥后壓力P2達(dá)到或低于該流體所在的情況下的飽和蒸汽壓時，部分液體汽化，形成汽液兩相共存的現(xiàn)象，即發(fā)生閃蒸。此時對閥芯等材質(zhì)并無損傷，但影響了液體流量計(jì)算公式的正確性，使計(jì)算復(fù)雜化。（2）空化閃蒸發(fā)生后，隨著流體的流動，其靜壓力又要上升。當(dāng)靜壓力回升到該液體所在工況的飽和蒸汽壓以上時，閃蒸形成的氣泡會破裂，重新轉(zhuǎn)化為液體，這種氣泡形成和破裂的過程稱為空化。這就是說，空化有兩具階段：第一階段是液體內(nèi)部形成空隙或氣泡，即閃蒸階段；第二階段是氣泡的破裂，即空化階段?？栈钠茐淖饔茫篈、損壞材質(zhì)——?dú)馀萜屏褧r產(chǎn)生了較大的沖擊力，嚴(yán)重地沖擊閥芯、閥體和閥座，造成氣蝕作用。B、振動——空化作用還帶來閥芯的垂直振動和水平振動，從而造成機(jī)械磨損。C、噪聲——空化使調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生各種噪聲，嚴(yán)重時產(chǎn)生呼嘯和尖叫。,避免空化和汽蝕的方法，主要從壓差的選擇、材料、結(jié)構(gòu)上考慮。而最根本的方法是使調(diào)節(jié)閥前后壓差不大于最大允許壓差（3）不平衡力流體流經(jīng)調(diào)節(jié)閥時，閥芯受到流體靜壓和動壓所產(chǎn)生的作用力，由于其各個方向受力不一，因而產(chǎn)生使閥芯上下移動的軸向力和使閥芯旋轉(zhuǎn)的切向力。對于直線位移的調(diào)節(jié)閥來說，軸向力直接影響閥芯位移與執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入信號之間的關(guān)系，因此把閥芯受到的由流體所產(chǎn)生的軸向合力稱為不平衡力。對于轉(zhuǎn)角式調(diào)節(jié)閥來說，影響其角位移的是轉(zhuǎn)軸受到的切向合力矩，它稱為不平衡力矩。,在閥體部件和工藝介質(zhì)確定的情況下不平衡力的大小取決于：閥前的壓力P1閥前后的壓差△P閥芯的相對流向,,,氣泡爆裂，還原成液體,損害,3.3模擬式控制儀表的運(yùn)用,3、3、1控制方案的擬定與儀表選擇（一）控制方案的擬定基本原則有以下幾條：1、控制方案能否成立的先決條件是在工藝上必須是合理的?？刂葡到y(tǒng)只能按照預(yù)定的規(guī)律來代替人們的部分操作。2、控制方案能否達(dá)到預(yù)定的工藝要求，在方案與控制規(guī)律的選擇上必須是合適的。如對象的滯后大、擾動頻繁時，除了要很好選擇檢測點(diǎn)和控制手段外，而且必要時采用某些復(fù)雜控制回路。3、控制方案能否可靠運(yùn)行，在操作上必須是安全的。4、控制方案的評價(jià)，要看有無顯著的經(jīng)濟(jì)效果。自動化本身不是目的，而是一種技術(shù)手段，自動化是為了提高生產(chǎn)、降低成本、確保安全和減輕勞動強(qiáng)度。,（二）儀表選擇選擇儀表時，應(yīng)從生產(chǎn)工藝要求、現(xiàn)場使用條件、系統(tǒng)的控制質(zhì)量、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等多方面加以綜合考慮。選表是指儀表類型、品種、特性（或規(guī)格）的選擇。1、氣動類或電動類儀表的選擇——各有長處，均可選用。若要求變量遠(yuǎn)距離傳輸、集中控制、且與計(jì)算機(jī)控制結(jié)合起來，可考慮選用電動儀表。2、調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇——在對象滯后不太大和不允許有余差時，可采用具有P、I、D的調(diào)節(jié)器；當(dāng)對象的時間常數(shù)較大時，滯后較小時可采用微分。注意微分作用不可能提供很多好處，在純滯后時間內(nèi)微分作用是不起作用的。3、調(diào)節(jié)閥的選擇——調(diào)節(jié)閥是控制系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)。4、儀表防爆規(guī)格的選擇——對于具有危險(xiǎn)性和生產(chǎn)過程，應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)定選用本安型、隔爆型或采取其他防爆措施。在構(gòu)成本質(zhì)安全型防爆系統(tǒng)時，必須使用安全柵。,3、3、2控制系統(tǒng)構(gòu)成舉例,（一）單變量控制系統(tǒng),上圖為單變量控制系統(tǒng)的方框圖，若構(gòu)成防爆系統(tǒng)時，變送器采用隔爆型，電/氣閥門定位器采用隔爆結(jié)構(gòu)。在實(shí)際的系統(tǒng)接線中，要注意電壓信號是并聯(lián)采樣的，而電流信號是串聯(lián)采樣的。所以在實(shí)施這種控制系統(tǒng)時，還會有電源、供電箱、配電器等。,（二）比值控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)有好幾種，開環(huán)比值、單閉環(huán)比值、雙閉環(huán)比值等。有定值的也有變比值的。一般定比值的用的比較多。下圖為定比值控制系統(tǒng)的方框圖,三、儀表靜態(tài)配合系數(shù)的確定（一）量程的確定——量程的大小直接影響測量靈敏度和控制精度。（二）比值控制系統(tǒng)中比值系數(shù)的確定——注意是否帶開方器。,