《执行器的选用是否得当将直接影响控制系统的控制质量》由会员分享，可在线阅读，更多相关《执行器的选用是否得当将直接影响控制系统的控制质量（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置执行器的选用是否得当将直接影响控制系统的控制质量Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置 执行机构的选择执行机构的选择 5.4.1. 5.4.1. 5.4.1. 5.4.1. 执行器结构形式的选择执行器结构形式的选择执行器结构形式的选择执行器结构形式的选择比较项目气动薄膜执行机构电动执行机构可靠性高（简
2、单、可靠）较低驱动能源需另设气源简单方便价格低高输出力大小刚度小大防爆好差工作环境大（4080）小（1055）2控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置可以根据实际使用要求，综合考虑确定选择执行机构时，还必须考虑执行机构的输出力（力矩）应大于它所受到的负荷力（力矩） 负荷力（力矩）包括流体对阀芯产生的作用力（不平衡力）或作用力矩（不平衡力矩）阀杆的摩擦力、重量以及压缩弹簧的预紧力 对于气动薄膜执行机构:工作压差小于最大允许压差但当所用调节阀的口径较大或压差较高时，执行机构要求有更大的输出力，此时可考虑用活活塞塞式式执执行行机机构构，也可选用薄膜薄
3、膜执执行机构行机构再配上阀门阀门定位器定位器。 (1)(1)(1)(1)执行机构的选择执行机构的选择执行机构的选择执行机构的选择3控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置气开式调节阀:有信号压力输入时阀打开 无信号压力时阀全关气关式调节阀:有信号压力时阀关闭 无信号压力时阀全开气开气关的选择考虑原则是： 信号压力中断时，应保证设备和操作人员的发全，如阀门处于打开位置时危害性小，则应选用气关式；反之，则用气开式。 确定整个调节阀的作用方式确定整个调节阀的作用方式确定整个调节阀的作用方式确定整个调节阀的作用方式4控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测
4、控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置确定气动调节阀作用方式实例确定气动调节阀作用方式实例 5控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置主要依据是：（1） 流体性质 如流体种类、粘度、腐蚀性、是否含悬浮颗粒（2） 工艺条件 如温度、压力、流量、压差、泄漏量（3） 过程控制要求 控制系统精度、可调比、噪音 根据以上各点进行综合考虑，并参照各种调节机构的特点及其适用场合，同时兼顾经济性，来选择满足工艺要求的调节机构。(2) (2) (2) (2) 调节机构的选择调节机构的选择调节机构的选择调节机构的选择6控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检
5、测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置实际上是指如何选择直线特性和等百分比特性实际上是指如何选择直线特性和等百分比特性 经验准则经验准则 :适适当当地地选选择择调调节节阀阀的的特特性性，以以阀阀的的放放大大系系数数的的变变化化来来补补偿偿控控制制对对象象放放大系数的变化，使控制系统总的放大系数保持不变或近似不变大系数的变化，使控制系统总的放大系数保持不变或近似不变（1 1）考虑系统的控制品质）考虑系统的控制品质5.4.2. 5.4.2. 5.4.2. 5.4.2. 执行器流量特性的选择执行器流量特性的选择执行器流量特性的选择执行器流量特性的选择7控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置
6、检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置调调节节阀阀在在串串联联管管道道时时的的工工作作流流量量特特性性与与S S值值的的大大小小有有关关，即即与与工工艺艺配配管管情情况有关。因此，在选择其特性时，还必须考虑工艺配管情况。况有关。因此，在选择其特性时，还必须考虑工艺配管情况。（2 2）考虑工艺管道情况）考虑工艺管道情况1.1.根据系统的特点选择所需要的工作流量特性根据系统的特点选择所需要的工作流量特性2.2.考虑工艺配管情况确定相应的理想流量特性考虑工艺配管情况确定相应的理想流量特性P182 P182 表表5-55-5具体做法具体做法: :8控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测
7、控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置直直线线特特性性调调节节阀阀在在小小开开度度时时流流量量相相对对变变化化值值大大，控控制制过过于于灵灵敏敏，易易引引起起振振荡荡，且且阀阀芯芯、阀阀座座也也易易受受到到破破坏坏，因因此此在在S S值值小小、负负荷荷变变化化大大的的场场合合，不不宜宜采采用用。等等百百分分比比特特性性调调节节阀阀的的放放大大系系数数随随调调节节阀阀行行程程增增加加而而增增大大，流流量量相相对对变变化化值值是是恒恒定定不不变变的，因此它对负荷变化有较强的适应性。的，因此它对负荷变化有较强的适应性。 （3 3）考虑负荷变化情况）考虑负荷变化情况9控制仪表控制仪表检测控
8、制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置首先必须要合理确定调节阀流量和压差的数据。首先必须要合理确定调节阀流量和压差的数据。通常把代入计算公式中的流量和压差分别称为计算流量和计算压差。通常把代入计算公式中的流量和压差分别称为计算流量和计算压差。而在根据计算所得到的流量系数选择调节阀口径之后，还应对所选调节阀开度和可调节比进行验算，以保证所选调节阀的口径能满足控制要求。 依据流量系数依据流量系数5.4.3.5.4.3.5.4.3.5.4.3.调节阀的口径选择调节阀的口径选择调节阀的口径选择调节阀的口径选择10控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪
9、表与装置检测控制仪表与装置 最最大大计算算流流量量是是指指通通过调节阀的的最最大大流流量量，其其值应根根据据工工艺设备的的生生产能能力力、对象象负荷荷的的变化化、操操作作条条件件变化化以以及及系系统的的控控制制质量量等等因因素素综合考合考虑，合理确定，合理确定。 避免两种倾向：过多考虑余量避免两种倾向：过多考虑余量 只考虑眼前生产只考虑眼前生产 选择调节阀口径的步骤选择调节阀口径的步骤（1 1）确定计算流量确定计算流量11控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置计算算压差差是是指指最最大大流流量量时调节阀上上的的压差差，即即调节阀全开全开时的的压
10、差差（2 2）确定计算压差确定计算压差确定确定计算算压差差时必必须兼兼顾调节性能和性能和动力消力消耗两方面，即耗两方面，即应合理合理选定选定S S值值。12控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置2) 2) 在最大流量的条件下，分别计算系统内调节阀之外的各项局部在最大流量的条件下，分别计算系统内调节阀之外的各项局部阻力所引起的压力损失，再求出它们的总和阻力所引起的压力损失，再求出它们的总和PPF F 。 3) 3) 选取选取S值值 S值一般希望不小于一般希望不小于0.30.3，常，常选 4) 4) 求取调节阀计算压差求取调节阀计算压差PPV V
11、计算压差确定步骤如下：计算压差确定步骤如下： 1) 1) 选择调节阀前后最近的压力基本稳定的两选择调节阀前后最近的压力基本稳定的两个设备作为系统的计算范围。个设备作为系统的计算范围。 13控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置根根据据已已求求得得的的Kmax，在在所所选选用用的的产产品品 型型式式的的标标准准系系列列中中，选取大于选取大于Kmax并与其最接近的那一挡并与其最接近的那一挡Kv 值值 （P.185,表表5-6)选选择择合合适适的的计计算算公公式式(P.171,(P.171,表表5-1)5-1)，根根据据已已决决定定的的计计算算流流量
12、和计算压差，求得最大流量时的流量系数量和计算压差，求得最大流量时的流量系数Kmax 要求：要求：（3 3）计算流量系数计算流量系数Kmax（4 4）选取流量系数）选取流量系数KV14控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置最大计算流量时的开度不大于最大计算流量时的开度不大于90%90%最小计算流量时的开度不小于最小计算流量时的开度不小于10%10% 直线特性调节阀直线特性调节阀 等百分比特性的调节阀等百分比特性的调节阀 （5 5 5 5）验算调节阀开度）验算调节阀开度）验算调节阀开度）验算调节阀开度15控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪
13、表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置（6 6）验算调节阀实际可调比）验算调节阀实际可调比须满足根据值决定调节阀的公称直径根据值决定调节阀的公称直径DgDg和阀座直径和阀座直径dgdg（7 7）确定调节阀口径）确定调节阀口径（P.185,表表5-6)16控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置阀门定位器阀门定位器阀门定位器阀门定位器将来自控制信号（I0或PO），成比例地转换成气压信号输出至执行机构，使阀杆产生位移。可见，阀门定位器与气动执行机构构成一个负反馈系统，因此采用阀门定位器可以提高执行机构的线性度，实现准确定位，并且可以改变执行机构
14、的特性从而可以改变整个执行器的特性阀门定位器可以采用更高的气源压力，从而可增大执行机构的输出力、克服阀杆的摩擦力、消除不平衡力的影响和加快阀杆的移动速度阀门定位器与执行机构安装在一起，因而可减少调节信号的传输滞后。此外，阀门定位器还可以接受不同范围的输入信号，因此采用阀门定位器还可实现分程控制。 其位移量通过机械机构反馈到阀门定位器，当位移反馈信号与输入的控制信号相平衡时，阀杆停止动作，调节阀的开度与控制信号相对应。17控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置按结构形式，阀门定位器可以分为按结构形式，阀门定位器可以分为: :电电电电/ / / /
15、气阀门定位器气阀门定位器气阀门定位器气阀门定位器气动阀门定位器气动阀门定位器气动阀门定位器气动阀门定位器智能式阀门定位器。智能式阀门定位器。智能式阀门定位器。智能式阀门定位器。 18控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置电气电气电气电气阀门定位器阀门定位器阀门定位器阀门定位器电气阀门定位器作用：1.将420mA或010mA转换为气信号，用以控制气动调节阀2.它还能够起到阀门定位的作用 当输入IO 对主杠杆2产生向左的力F1 主杠杆绕支点反时针偏转 挡板13靠近喷嘴15 Pa 使阀杆向下移动 并带动反馈杆9绕支点4偏转凸轮5也跟着逆时针偏转 从而
16、使反馈弹簧11拉伸 最终使阀门定位器达到平衡状态。此时，一定的信号压力就对应于一定的阀杆位移，即对应于一定的阀门开度。 19控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置特性特性特性特性KiIoFiliMiK1PaK2LKfFflfMf20控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置KiIoFiliMiK1PaK2LKfFflfMf阀杆位移和输入信号之间的关系取决于转换系数Ki、力臂长度li以及反馈部分的反馈系数Kf，而与执行机构的时间常和放大系数，即执行机构的膜片有效面积和弹簧刚度无关，因此阀门定位器能消除
17、执行机构膜片有效面积和弹簧刚度变化的影响，提高执行机构的线性度，实现准确定位。 21控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置改变阀门定位器反馈凸轮的几何形状，即可改变反馈部分的反馈系数Kf，从而改变执行机构的特性，进而可以改变整个调节阀的特性。因此，可以通过改变反馈凸轮的几何形状来修正调节阀的流量特性。 根据系统的需要，阀门定位器也能实现正反作用。正作用阀门定位器是输入信号压力增加，输出压力也增加；反作用阀门定位器与此相反，输入信号压力增加，输出压力则减小。电气阀门定位器实现反作用，只要把输入电流的方向反接即可。 22控制仪表控制仪表检测控制仪表
18、与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置气动阀门定位器气动阀门定位器气动阀门定位器气动阀门定位器原理与前者完全相同气动力矩平衡式阀门定位器要将正作用改装成反作用，只要把波纹管的位置从主杠杆的右侧调到左侧即可。 23控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置智能式阀门定位器智能式阀门定位器智能式阀门定位器智能式阀门定位器原理和前面两种阀门定位器很相似 24控制仪表控制仪表检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置检测控制仪表与装置智能式阀门定位器智能式阀门定位器智能式阀门定位器智能式阀门定位器以CPU为核心，具有许多模
19、拟式阀门定位器无法比拟的优点：(1) 定位精度和可靠性高 智能式阀门定位器机械可动部件少，输入信号、反馈信号的比较是数字比较，不易受环境影响，工作稳定性好，不存在机械误差造成的死区影响，因此具有更高的精度和可靠性。(2) 流量特性修改方便 智能式阀门定位器一般都包含有常用的直线、等百分比和快开特性功能模块，可以通过按钮或上位机、手持式数据设定器直接设定。(3) 零点、量程调整简单 零点调整与量程调整互不影响，因此调整过程简单快捷。许多品种的智能式阀门定位器不但可以自动进行零点与量程的调整，而且能自动识别所配装的执行机构规格，如气室容积、作用型式等，自动进行调整，从而使调节阀处于最佳工作状态的。(4) 具有诊断和监测功能 除一般的自诊断功能之外，智能式阀门定位器能输出与调节阀实际动作相对应的反馈信号，可用于远距离监控调节阀的工作状态。接受数字信号的智能式阀门定位器，具有双向的通讯能力，可以就地或远距离地利用上位机或手持式操作器进行阀门定位器的组态、调试、诊断。 25
