调节阀执行机构的工作原理与分类研究
摘要:调节阀是物料或能量供给系统中不可缺少的重要组成部分,而执行机构是调节阀的关键组成部件。

针对执行机构对调节阀工作性能的影响,分析了调节阀的执行机构类型，讨论了不同类型执行机构的组成、工作原理和特点，在此基础上对不同类型的执行机构适用范围进行了探讨，为调节阀的选择提供指导作用。

1引言
调节阀广泛应用于火力发电、核电、化工等流体控制场合，是工业生产过程最常用的终端控制元件。

执行机构和调节阀门是组成调节阀的两大部件，执行机构根据控制信号驱动调节阀门,对通过的流体进行调节，从而改变操纵变量的数值[1～2］。

作为调节阀的驱动部分，执行机构在很大程度上影响着调节阀的工作性能。

本文讨论了调节阀的执行机构，并对各种类型执行机构的性能特点进行了分析。

2调节阀执行机构
按操作能源的不同,调节阀执行机构可分为气动执行机构、电动执行机构和电液执行机构。

2.1气动执行机构
气动薄膜执行机构是最常用的气动执行机构[3］,工作原理如图１所示。

将2０～10０kPa的标准气压信号P通入薄膜气室中，在薄膜上便产生一个向下的推力，驱动阀杆部件向下移动，调节阀门打开。

与此同时，弹簧被压缩，对薄膜产生一个向上的反作用力。

当弹簧的反作用力与气压信号在薄膜产生的推力相等时，阀杆部件停止运动。

信号压力越大，在薄膜上产生的推力就越大，弹簧压缩量即调节阀门的开度也就越大。

气动薄膜调节阀
将与执行阀杆刚性连接的调节阀运动部件视为一典型的质量－弹簧-阻尼环节,系统运动受力模型如图2所示。

系统在运动过程满足以下方程：
方程式（１)
式中:m为与执行阀杆刚性连接的运动部件总质量;x为阀杆位移;ｃ为阻尼系数;ｆ为摩擦力；Fｓ为信号压力在薄膜上产生的推力；G为运动部件总重力;F ｔ为调节阀所控流体在阀芯上的压力差产生的不平衡力；k为弹簧刚度系数。

当阀杆由下往上运动时，式(１)等号左端各项符号变负。