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二、电/气阀门定位器
电/气阀门定位器实际上是电气转换器和阀门 定位器的组合。 先看电气转换器的动作原理
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二、电/气阀门定位器
电/气阀门定位器将来自控制器或其它单元的4～20mADC电流信号 转换成气压信号去驱动执行机构。同时，从阀杆的位移取得反馈信 号，构成具有阀位负反馈的闭环系统，因而不仅改善了执行器的静 态特性，使输入电流与阀杆位移之间保持良好的线性关系；而且改 善了气动执行器的动态特性，使阀杆的移动速度加快，减少了信号 的传递滞后。
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一、气动阀门定位器
气动阀门定位器接受由气动控制器或 电/气转换器转换的控制器的输出信 号，然后产生和控制器输出信号成比 例的气压信号，用以控制气动执行器。
阀门定位器与气动执行器连接
1-波纹管 2-主杠杆 3-迁移弹簧 4凸轮支点 5-凸轮 6-副杠杆7-支点 8-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 力矩平衡式气动阀门定位器
二、执行器的分类
气动执行器 Pλ→L→Q 直行程 角行程
按能源分： 电动执行器 Ii→L→Q
液动执行器
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三种执行器的特点比较
比较项目 气动执行器 电动执行器 液动执行器
结构 体积 推力 配管配线 动作滞后 频率响应 维护检修 使用场合 温度影响 成本
简单 中 中 较复杂 大 狭 简单 防火防爆 较小 低
对于具有爆炸危险或环境条件比较恶劣的场所， 可选用气动执行机构。 执行器分气开式和气关式两种。一般根据生产上 安全要求选择。如果供气系统发生故障时，控制阀处 于全开位置造成的危害较小，则选用气关式，反之选 用气开式。
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二、 控制阀的流量特性选择
控制阀的流量特性，在生产中常用的是直线、等 百分比和快开三种。而快开特性主要用于两位式 控制及程序控制中，因此，在考虑控制阀流量特 性选择时通常是指如何合理选择直线和等百分比 流量特性。
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1、执行机构的选择
依据：各种控制阀结构类型及特点
电动执行器
气动执行器
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2、气开气关的选择原则
气开式
正作用
气关式
正作用
P入
P入
Q
Q
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3、控制阀的结构种类的选择
控制阀的流通形式不同
直通单座阀
单座角形阀
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3、控制阀的结构种类的选择
直通双座阀 蝶阀
复杂 小 小 简单 小 宽 复杂 隔爆型才防火防爆 较大 高
简单 大 大 复杂 小 狭 简单 要注意火花 较大 高
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4.2 执行机构
电动执行器 气动执行器
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一、气动执行器
1. 特点 它是以140kP的压缩空气为能源，以20 ~ 100kP气压 信号为输入控制信号； 具有结构简单、动作可靠、性能稳定、输出推力大、 维修方便、本质安全防暴和价格低廉等特点。 2.构成原理 （一）结构组成： 执行机构 Pλ →L → Q 调节机构
反行程变差 %
灵敏限 % 流通能力误差 % 流量特性误差 % 允许泄漏量 %
2.5
1.5
1
0.3
2.5
1.5 ±10
1
0.3
2.5
1.5 ±10
1
0.3
5
2
1
0.3
6
3 ±20
1
0.3
±10 （C≤5为±15） ±10 （C≤5为±15） 单座、角型 0.01 双座0.1
±10 （C≤5为±15） ±10 （C≤5为±15） 单座、0.01 双座0.1
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3、控制阀的结构种类的选择
三通： 合流
分流
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执行器结构形式选择
执行机构结构型式的选择一般要考虑下列因素： 执行机构的输出动作规律
执行机构的输出动作方式和行程
当采用气动仪表时，应选用气动执行机构。
执行机构的静态特性和动态特性
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执行器结构形式选择
根据各种执行机构的特点，一般按下列原则进行选择： 控制信号为连续模拟量时，选用比例式执行机构， 而控制信号为断续（开/关）形式时，应选择积分式执 行机构。 当系统中要求程序控制时，可选用能接受断续信 号的电动执行机构。
调节阀全开时的流量 Q1 max x 总管最大流量 Q max
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四、控制阀的流量特性
Q l 式中：Q 相对流量，即某一开度的流量与全开流量之比 Qmax f( ) Qmax L l
L 相对开度，即某一开度下的行程与全行程之比
1.理想流量特性
快开
直线 抛物线
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2.工作流量特性 在实际使用时，控制阀安装在管道上，与其它设备串 联，或者与旁路管道并联，因而控制阀前后的压差是变 化的。此时，控制阀的相对流量与阀芯相对开度之间的 关系称为工作流量特性。 串联管道的工作流量特性
±10
±10
0.1
0.01
无泄漏
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二、性能测试方法
1.非线性偏差 测试装置如图
2.正反行程变差 测试装置与方法：和非线性偏 差的测试装置与方法相同。 要求：同一信号压力值下的阀 杆正反位移值的最大差值， 不应超过表中所列指标。 3.灵敏限 测试装置：和非线性偏差的测 试装置相同。 要求：所需要的信号压力变化 值不得超过表中所列指标
1喷嘴 2 挡板 3 杠杆 4 调 零弹簧 5 永久磁钢 6、7 线圈 8 反馈弹簧 9 夹子 10 拉杆 11 固定螺钉 12 放大器 13 反馈轴 14反馈 压板 15 调量程支点 16 反馈机体
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4.5 执行器的选择
执行器的选择应从四方面来考虑： 控制阀结构型式及材料的选择 控制阀口径的选择 控制阀气开、气关形式的选择 控制阀流量特性的选择 一、执行器结构形式选择 首先应根据生产工艺要求选择控制阀的结构型式， 然后再选择执行机构的结构型式。 控制阀结构形式的选择要根据控制介质的工艺条件， 如压力、流量等和被控介质的流体特性等进行全面 考虑。
控制阀开度验算
控制阀实际可调比的验算
控制阀口径的确定
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4.6 气动薄膜控制阀性能测试
一、气动薄膜控制阀主要性能指标
控制阀种类 名称 单座、双座 角型阀 不带定 位器 非线性偏差 % ±4 带定 位器 1 三通阀 不带定 位器 ±4 带定 位器 ±4 高压阀 不带定 位器 ±4 带定 位器 ±1 低温阀 不带定 位器 ±6 带定 位器 ±1 隔膜阀 不带定 位器 ±10 带定 位器 ±1
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(1)串联管道时的可调比
R实际 R S
S P min P
ΔPmax为控制阀全关时阀前后的压差（近似等于 系统的总压差）； ΔPmin为控制阀全开时阀前后的压差； S为控制阀全开时阀前后压差与系统总压差之比
(2)并联管道时的可调比
R实际 1 1 x 1 Q max Q1 max Q2 1 Q max
输入 信号 P入 L 执行机构 位移
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调节机构
Q 开度
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气动薄膜控制阀
外形
器
正作用式 气动薄膜 控制阀
反装阀
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阀芯的正装与反装形成气开、气关
正装
反装
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反作用式气动薄膜控制阀 结构 原理
O型环
气关式 控制阀
控制阀流量特性的选择目前较多采用经验法。 一般可以从下面的几个方面来考虑： 根据过程特性选择 根据配管情况选择 根据负荷变化情况选择
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三、控制阀口径的确定
控制阀口径的大小决定于流通能力C 控制阀口径的选择需经以下几个步骤： 计算流量的确定 计算压差的确定 流通能力的计算 流通能力C 值的选用
第4章 执行器
知识目标
了解执行器的种类、特点及正反作用方式 掌握气动执行机构的结构及工作原理 理解电动执行机构的组成及各部分作用 了解控制阀的结构及特点 理解控制阀的流量系数、可调比和流量特性的概念 了解阀门定位器的作用及使用场合 掌握控制阀的选用原则
技能目标
能够应用控制阀的选用原则正确选用控制阀 能够对执行器进行正确的调校 能够正确的安装执行器 能够处理执行器在使用、维护中的问题
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三、控制阀的可调比
控制阀的可调比就是控制阀所能控制的最大 流量与最小流量之比。可调比也称为可调范围， 用R表示。 Q max
R
Q min
1.理想可调比
当控制阀上压差一定时，这时的可调比称为理想可调 比。
2.实际可调比
控制阀在实际工作时，与管路系统相串联或与旁路阀 相并联，此时的可调比就称为实际可调比。
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并联管道的工作流量特性
图中S′为阀全开时的工作流量与总管最大流量之比。 根据实际经验，S′的值不能低于0.8
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4.4 阀门定位器
用途： 提高阀杆位臵的线性度，克服阀杆的摩擦力，消除被控介 质压力变化与高压差对阀位的影响； 增加执行机构的动作速度，改善控制系统的动态特性； 可用20～100kPa的标准信号压力去操作40～200kPa的非标准 号压力的气动执行机构； 可实现分程控制，用一台控制仪表去操作两台控制阀 ； 可实现反作用动作； 可修正控制阀的流量特性； 可使活塞执行机构和长行程执行机构的两位式动作变为比例 式动作； 采用电/气阀门定位器后，可用4～20mADC电流信号去操作气 动执行机构，一台电/气阀门定位器具有电/气转换器和气动阀 门定位器的双重作用。