执行器及安全栅.ppt

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1、第第4 4章章 执行器及安全栅执行器及安全栅4.1执行器执行器执执行行器器是是自自动动控控制制系系统统中中的的重重要要组组成成部部分分，它它将将控控制制器器送送来来的的控控制制信信号号转转换换成成执执行行动动作作，从从而而操操纵纵进进入入设设备备的的能能量量，将将被被控控变变量量维维持持在在所所要要求的数值上或一定的范围内。求的数值上或一定的范围内。执执行行器器有有自自动动调调节节阀阀门门、自自动动电电压压调调节节器器、自自动动电电流流调调节节器器、控控制制电电机机等等。其其中中自自动动调调节节阀阀门是最常见的执行器，种类繁多。门是最常见的执行器，种类繁多。EXIT第第2页页一、执行器的结构组

2、成一、执行器的结构组成组成：执行机构 调节机构二、执行器的分类二、执行器的分类执行机构调节机构IiP入入LQ位移位移开度开度输入输入信号信号 气动执行器 PLQ 按能源分：电动执行器 IiLQ 液动执行器直行程角行程EXIT第第3页页三种执行器的三种执行器的特点特点比较比较EXIT第第4页页电动执行器电动执行器气动执行器气动执行器EXIT第第5页页1.特点特点它是以它是以140kP的压缩空气为能源，以的压缩空气为能源，以20100kP气压气压信号为输入控制信号；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、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

3、和价格低廉等特点。维修方便、本质安全防暴和价格低廉等特点。2.构成原理构成原理执行机构调节机构P入入LQ位移位移开度开度输入输入信号信号（一）结构组成：（一）结构组成：执行机构 P L Q 调节机构4.1.1气动执行器气动执行器EXIT第第6页页4.1.1.1气气动动调调节节阀阀的的结结构构与分类与分类气气动动调调节节阀阀由由执执行行机机构构和和控制机构（阀）两部分组成。控制机构（阀）两部分组成。q执执行行机机构构是是推推动动装装置置，它它是是将将信信号号压压力力的的大大小小转转换换为为阀阀杆位移的装置。杆位移的装置。q控控制制机机构构是是阀阀门门，它它将将阀阀杆杆的的位位移移转转换换为为流流

4、通通面面积积的的大大小。小。1.执行执行机构机构执执行行机机构构按按调调节节器器输输出出的的控控制制信信号号，驱驱动动调调节节机机构构动动作作。气气动动执执行行机机构构的的输输出出方方式式有有角角行行程程输输出和直行程输出两种。出和直行程输出两种。直行程输出的气动执行机构有两类。直行程输出的气动执行机构有两类。气动活塞式执行机构气动活塞式执行机构薄膜式执行机构薄膜式执行机构P正作用执行机构正作用执行机构反作用执行机构反作用执行机构EXIT第第10页页气动薄膜控制阀气动薄膜控制阀外形外形反装阀反装阀气开式气开式执行器执行器正作用正作用执行机执行机构构P入入正作用式正作用式气动薄膜气动薄膜控制阀控

5、制阀EXIT第第11页页反作用式气动薄膜控制阀反作用式气动薄膜控制阀l结构 原理气关式控制阀O型环气开式执行器执行器反作用执行机构P入入EXIT第第12页页阀芯的正装与反装形成气开、气关正装反装EXIT第第13页页气开式与气关式的选择气开式与气关式的选择气动调节阀在气压信号中断后阀门会复位。气动调节阀在气压信号中断后阀门会复位。无压力信号时阀全开，随着信号增大，阀门逐无压力信号时阀全开，随着信号增大，阀门逐渐关小的称为渐关小的称为气关式气关式。反之，无压力信号时阀全闭，。反之，无压力信号时阀全闭，随着信号增大，阀门逐渐开大称的为随着信号增大，阀门逐渐开大称的为气开式气开式。如气动薄膜调节阀的气

6、开式与气关式：如气动薄膜调节阀的气开式与气关式：气关式气关式气关式气关式气开式气开式气开式气开式EXIT第第14页页四种组合 反作用反作用正作用正作用气关式气关式气开式气开式反装阀反装阀正装阀正装阀P入入P入入P入入P入入QQQQQEXIT第第15页页执行机构的作用方式EXIT第第16页页 给水阀给水阀燃气阀燃气阀蒸汽蒸汽例如：例如：选选择择蒸蒸汽汽锅锅炉炉的的控控制制阀阀门门时时，为为保保证证失失控控状态下锅炉的安全：状态下锅炉的安全：给水阀应选气关式给水阀应选气关式燃气阀应选气开式燃气阀应选气开式v阀门气开气关式的选择原则：阀门气开气关式的选择原则：当控制信号中断时，阀门的复位位置能使工艺

7、当控制信号中断时，阀门的复位位置能使工艺设备处于安全状态。设备处于安全状态。返回EXIT第第17页页一、控制阀的结构特点一、控制阀的结构特点直通直通2.调节机构调节机构角形角形EXIT第第18页页三通控制阀：合流；分流分流分流合流合流EXIT第第19页页碟阀碟阀EXIT第第20页页角行程式阀芯角行程式阀芯凸轮挠曲阀凸轮挠曲阀蝶阀蝶阀球阀球阀4.1.1.2调节阀的流量特性调节阀的流量特性调调节节阀阀的的阀阀芯芯位位移移与与流流量量之之间间的的关关系系，对对控控制制系统的调节品质有很大影响。系统的调节品质有很大影响。流量特性的定义：流量特性的定义：被被控控介介质质流流过过阀阀门门的的相相对对流流量

8、量与与阀阀门门的的相相对对开开度（相对位移）间的关系称为调节阀的流量特性。度（相对位移）间的关系称为调节阀的流量特性。Q/Qmax 相对流量相对流量 l/L 相对开度相对开度相相对对流流量量Q/Qmax是是控控制制阀阀某某一一开度流量开度流量Q与全开时流量与全开时流量Qmax之比；之比；相相对对开开度度l/L是是控控制制阀阀某某一一开开度度行程行程l与全开行程与全开行程L之比。之比。调节阀的流量特性不仅与阀门调节阀的流量特性不仅与阀门的结构和开度有关，还与阀前后的的结构和开度有关，还与阀前后的压差有关，必须分开讨论。压差有关，必须分开讨论。LQEXIT第第23页页快开快开直线抛物线 为了便于分

9、析，先将阀前后压差固定，然后再引伸到实为了便于分析，先将阀前后压差固定，然后再引伸到实际工作情况，于是有际工作情况，于是有固有流量特性固有流量特性与与工作流量特性工作流量特性之分。之分。1、固有（理想）流量特性、固有（理想）流量特性 在将控制阀前后压差固定时得到的流量特性称为固有流在将控制阀前后压差固定时得到的流量特性称为固有流量特性。它取决于阀芯的形状。量特性。它取决于阀芯的形状。对数特性对数特性（1）直线流量特性直线流量特性控控制制阀阀的的相相对对流流量量与与相相对对开开度度成成直直线线关关系系，即即单单位位位位移移变变化化所所引引起起的的流流量量变变化化是是常常数数。用用数数学学式式表示

10、为：表示为：3142(l/L)/%R 调节阀调节阀的可调比系数。的可调比系数。EXIT第第25页页控制阀的可调比控制阀的可调比 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，流量与最小流量之比。可调比也称为可调范围，用用R R表示。表示。1.1.理想可调比理想可调比 当控制阀上压差一定时，这时的可调比称为理想可调当控制阀上压差一定时，这时的可调比称为理想可调比。比。2.2.实际可调比实际可调比 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。

11、相并联，此时的可调比就称为实际可调比。其中其中Qmin不是指阀门全关时的泄漏量，而是阀不是指阀门全关时的泄漏量，而是阀门能平稳控制的最小流量，约为最大流量的门能平稳控制的最小流量，约为最大流量的24%一般阀门的可调比一般阀门的可调比R=30。R=Qmax/Qmin3142v直直线线阀阀的的流流量量放放大大系系数数在在任任何何一一点点上上都都是是相相同同的。的。1.1.理想可调比理想可调比（2）对数（等百分比）流量特性对数（等百分比）流量特性单单位位相相对对行行程程变变化化所所引引起起的的相相对对流流量量变变化化与与此点的相对流量成正比关系：此点的相对流量成正比关系：3142v曲曲线线斜斜率率（

12、放放大大系系数数）随随行行程程的的增增大大而而增增大大。开开度度小小时时，流流量量变变化化小小；开开度度大大时，流量变化大。时，流量变化大。（4）抛物线流量特性抛物线流量特性特特性性曲曲线线为为抛抛物物线线，介介于于直直线线和和对对数数曲曲线线之之间间，使用较少。使用较少。（3）快开特性快开特性3142开开度度较较小小时时就就有有较较大大流流量量，随随开开度度的的增增大大，流流量量很很快快就就达达到到最最大大，故故称称为为快快开开特特性性。适适用用于于迅迅速速启闭的切断阀或双位控制系统。启闭的切断阀或双位控制系统。2、调节阀的工作流量特性调节阀的工作流量特性实实际际使使用用时时，调调节节阀阀装

13、装在在具具有有阻阻力力的的管管道道系系统统中中。管管道道对对流流体体的的阻阻力力随随流流量量而而变变化化，阀阀前前后后压压差差也是变化的，这时流量特性会发生畸变。也是变化的，这时流量特性会发生畸变。例：管道串联时的工作流量特性例：管道串联时的工作流量特性如如图图，管管道道系系统统总总压压力力P等等于于管管路路系系统统的的压压降降PG与控制阀的压降与控制阀的压降PT之和。之和。PPGQPT管路及设备管路及设备PGPT调节阀调节阀PP从从串串联联管管道道中中调调节节阀阀两两端端压压差差PT的的变变化化曲曲线线可可看看出出，调调节节阀阀全全关关时时阀阀上上压压力力最最大大，基基本本等等于于系系统总压

14、力；调节阀全开时阀上压力降至最小。统总压力；调节阀全开时阀上压力降至最小。为为了了表表示示调调节节阀阀两两端端压压差差PT的的变变化化范范围围，以以阀阀权权度度s表表示示调调节节阀阀全全开开时时，阀阀前前后后最最小小压压差差PTmin与总压力与总压力P之比。之比。s=PTmin/PPPGQPT管路及设备管路及设备PGPT调节阀调节阀PPEXIT第第31页页(1)串联管道时的可调比PmaxPmax为控制阀全关时阀前后的压差（近似等于为控制阀全关时阀前后的压差（近似等于系统的总压差）；系统的总压差）；PminPmin为控制阀全开时阀前后的压差；为控制阀全开时阀前后的压差；S S为控制阀全开时阀前后

15、压差与系统总压差之比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（课外）v流量特性畸变：流量特性畸变：以以Qmax表表示示串串联联管管道道阻阻力力为为零零时时(s=1)，阀阀全全开开时时达达到到的的最最大大流流量量。可可得得串串联联管管道道在在不不同同s值值时时，以自身以自身Qmax作参照的工作流量特性。作参照的工作流量特性。对数阀变为直线阀对数阀变为直线阀直线阀变为快开阀直线阀变为快开阀s 结论结论q串联管道使调节阀的流量特性发生畸变。串联管道使调节阀的流量特性发生畸变。q串串联联管管道道使使调调节节阀阀的的流流量量可可调调范范围围降降低低，最最大大流量减小。流量减小。q

16、串串联联管管道道会会使使调调节节阀阀的的放放大大系系数数减减小小，调调节节能能力降低，力降低，s值低于值低于0.3时，调节阀能力基本丧失。时，调节阀能力基本丧失。3.调节阀流量特性的选择调节阀流量特性的选择保保证证控控制制品品质质的的重重要要因因素素之之一一是是：保保持持控控制制系统的总放大倍数在工作范围内尽可能恒定。系统的总放大倍数在工作范围内尽可能恒定。给定值给定值被控量被控量干扰干扰f 控制器控制器传感器传感器执行器执行器被控对象被控对象+eWc(s)W3(s)W1(s)W2(s)K=K1K2K3Kc有的被控对象的有的被控对象的放大倍数，在不同的工艺点不同。放大倍数，在不同的工艺点不同。

17、很很多多对对象象在在工工作作区区域域内内稳稳态态放放大大倍倍数数K不不是是常常数数，在在不不同同的的工工艺艺负负荷荷点点，K不不相相同同。因因此此希希望望调调节阀的流量特性能补偿对象的静特性。节阀的流量特性能补偿对象的静特性。（1 1）若若调调节节对对象象的的静静特特性性是是非非线线性性的的，工工艺艺负负荷荷变变化又大，化又大，用对数特性补偿。用对数特性补偿。（3）配配管管阻阻力力大大、s值值低低，对对数阀会畸变成直线阀。数阀会畸变成直线阀。（2）若若调调节节对对象象的的静静特特性性是是线线性性的的，或或工工艺艺负负荷荷变变化化不不大大，用直线阀。用直线阀。4.调节阀口径的选择调节阀口径的选择

18、为保证工艺的正常进行，必须合理选择调节阀的为保证工艺的正常进行，必须合理选择调节阀的尺寸。如果调节阀的口径选得太大，使阀门经常工作尺寸。如果调节阀的口径选得太大，使阀门经常工作在小开度位置，造成调节质量不好。如果口径选得太在小开度位置，造成调节质量不好。如果口径选得太小，阀门完全打开也不能满足最大流量的需要，就难小，阀门完全打开也不能满足最大流量的需要，就难以保证生产的正常进行。以保证生产的正常进行。调调节节阀阀的的口口径径决决定定了了调调节阀的流通能力。节阀的流通能力。调调节节阀阀的的流流通通能能力力用用流流量系数量系数C值表示。值表示。流量系数流量系数C的定义：的定义：在阀两端压差在阀两端

19、压差100kPa，流体为水（，流体为水（103Kgm3）的条件下，阀门全开时每小时能通过调节阀的流体流的条件下，阀门全开时每小时能通过调节阀的流体流量（量（m3/h）。）。例如，某一阀门全开、阀两端压差为例如，某一阀门全开、阀两端压差为100kPa时，时，流经阀的水流量为流经阀的水流量为20m3/h，则该调节阀的流量系数，则该调节阀的流量系数为：为：C=20。在调节阀技术手册上，在调节阀技术手册上，给出了各种阀门的口径和流给出了各种阀门的口径和流通能力通能力C，供用户查阅。，供用户查阅。CDg将流量系数的定义条件代入基本流量公式：将流量系数的定义条件代入基本流量公式：实际应用中阀门两端压差不一

20、定是实际应用中阀门两端压差不一定是100kPa，流，流经阀门的流体也不一定是水，因此必须换算。经阀门的流体也不一定是水，因此必须换算。（1）液体）液体流量系数流量系数C值值的计算的计算根据基本流量公式根据基本流量公式两式相除得两式相除得QDgP（2）气体、蒸汽）气体、蒸汽C值的计算值的计算气气体体、蒸蒸汽汽都都具具有有可可压压缩缩性性，其其C值值的的计计算算必必须须考考虑虑气气体体的的可可压压缩缩性性和和二二相相流流问问题题，计计算算时时进进行行相相应应的修正。的修正。根根据据实实际际的的工工艺艺流流量量和和管管道道压压力力换换算算出出C值值后后，查查阀阀门门手册确定口径。手册确定口径。QDg

21、P例例某供暖系统，流过加热盘管的水流量为某供暖系统，流过加热盘管的水流量为Q=31m3/h热水为热水为80，Pm-Pr=1.7100kPa，所装阀门取多大？，所装阀门取多大？解：解：Pm-Pr是管网入口压差，设配管是管网入口压差，设配管S=0.50.7，P=（0.50.7）1.7100kPa100kPa80热水的密度热水的密度=971Kg/m3代入代入给水泵给水泵热水锅炉热水锅炉盘管盘管PmPrM得得C31，取取标标准准C=32在在此此档档中中，选选取取和和管管道道直直径径相配的口径。相配的口径。返回、仪表知识一执行器的选择（1 1 1 1）调节阀结构的选择调节阀结构的选择调节阀结构的选择调节

22、阀结构的选择；（2 2 2 2）执行机构的作用方式执行机构的作用方式执行机构的作用方式执行机构的作用方式；（3 3 3 3）调节阀流量特性的选择调节阀流量特性的选择调节阀流量特性的选择调节阀流量特性的选择；（4 4 4 4）调节阀口径的选择调节阀口径的选择调节阀口径的选择调节阀口径的选择。执行器的选择，主要是从以执行器的选择，主要是从以下四方面考虑：下四方面考虑：、调节阀的在线选择（课外）1 1 1 1、在线计算工具、在线计算工具、在线计算工具、在线计算工具 有些厂家网站上提供了调节阀的在线计算服务，设计者有些厂家网站上提供了调节阀的在线计算服务，设计者有些厂家网站上提供了调节阀的在线计算服务

23、，设计者有些厂家网站上提供了调节阀的在线计算服务，设计者只要将有关数据、方法选择正确，就能得到相应的结果。只要将有关数据、方法选择正确，就能得到相应的结果。只要将有关数据、方法选择正确，就能得到相应的结果。只要将有关数据、方法选择正确，就能得到相应的结果。选择公式选择公式选择公式选择公式计算公式计算公式计算公式计算公式2 2 2 2、调节阀的在线选择、调节阀的在线选择、调节阀的在线选择、调节阀的在线选择3 3 3 3、动笔做做、动笔做做、动笔做做、动笔做做 在某系统中，拟选择一台气动调节在某系统中，拟选择一台气动调节在某系统中，拟选择一台气动调节在某系统中，拟选择一台气动调节阀，工艺流程图如图

24、所示。根据工艺要阀，工艺流程图如图所示。根据工艺要阀，工艺流程图如图所示。根据工艺要阀，工艺流程图如图所示。根据工艺要求，最大流量为求，最大流量为求，最大流量为求，最大流量为Q Q Q Qmaxmaxmaxmax=100m=100m=100m=100m3 3 3 3/h/h/h/h，最小流量，最小流量，最小流量，最小流量Q Q Q Qminminminmin=30m=30m=30m=30m3 3 3 3/h/h/h/h，阀前压力，阀前压力，阀前压力，阀前压力p p p p1=800kPa1=800kPa1=800kPa1=800kPa，最小，最小，最小，最小压差为压差为压差为压差为ppppmi

25、n min min min=60kPa=60kPa=60kPa=60kPa，最大压差，最大压差，最大压差，最大压差ppppmaxmaxmaxmax =500kPa=500kPa=500kPa=500kPa。被调介质是水，水温为。被调介质是水，水温为。被调介质是水，水温为。被调介质是水，水温为18181818，安装时初定管道直径为安装时初定管道直径为安装时初定管道直径为安装时初定管道直径为125mm125mm125mm125mm，阀阻比，阀阻比，阀阻比，阀阻比S S S S =0.5=0.5=0.5=0.5。现根据工艺需要和控制要求，填。现根据工艺需要和控制要求，填。现根据工艺需要和控制要求，填

26、。现根据工艺需要和控制要求，填写一份调节阀的订货选择单。写一份调节阀的订货选择单。写一份调节阀的订货选择单。写一份调节阀的订货选择单。将将420mA的的电电流流信信号号转转换换成成20100KPa的的标标准准气气压压信号。信号。4.1.2 4.1.2 电电/气转换器气转换器为了使气动调节阀能够接收电动调节器的输出为了使气动调节阀能够接收电动调节器的输出信号，必须把标准电流信号转换为标准气压信号。信号，必须把标准电流信号转换为标准气压信号。电电/气转换器作用：气转换器作用：4.1.3 4.1.3 阀门定位器阀门定位器气气动动调调节节阀阀中中，阀阀杆杆的的位位移移是是由由薄薄膜膜上上气气压压推推力

27、力与与弹弹簧簧反反作作用用力力平平衡衡确确定的。定的。为为了了防防止止阀阀杆杆处处的的泄泄漏漏要要压压紧紧填填料料，使使阀阀杆杆摩摩擦擦力力增增大大，且且个个体体差差异异较较大大，这这会会影影响响输输入入信信号号P P的的执行精度。执行精度。解决措施解决措施在在调调节节阀阀上上加加装装阀阀门门定定位位器器，引引入入阀阀杆杆位位移移负负反反馈馈。使使阀阀杆杆能能按按输输入入信信号号精精确确地地确确定定自自己的开度。己的开度。EXIT第第48页页4.1.4电动执行器电动执行器电动执行机构由电动执行机构由伺服放大器伺服放大器和和执行机构执行机构两部分组成。两部分组成。执行机构又包括两相伺服电动机、减

28、速器和位置发执行机构又包括两相伺服电动机、减速器和位置发送器送器EXIT第第49页页 伺服放大器：伺服放大器：前置磁放大器、触发器，可控硅主回路及前置磁放大器、触发器，可控硅主回路及电源等部分。电源等部分。作用作用：综合输入信号和反馈信号：综合输入信号和反馈信号，并将该，并将该结果信号加以结果信号加以放大，使之有足够大的功率来控制伺服电动机的转动。放大，使之有足够大的功率来控制伺服电动机的转动。根据综合后根据综合后结果信号的极性结果信号的极性，放大器应输出相应极性的，放大器应输出相应极性的信号，信号，以控制电动机的正、反运转。以控制电动机的正、反运转。1.1.伺服放大器伺服放大器EXIT第第5

29、0页页 操作器：操作器：是用来完成手动自动之间的切换、远方操是用来完成手动自动之间的切换、远方操作和自动跟踪无扰动切换等任务作和自动跟踪无扰动切换等任务2.执行机构执行机构伺服电机：伺服电机：是执行机构的动力部分是执行机构的动力部分减速器减速器：将高转速、低转矩变成低转速、高转矩将高转速、低转矩变成低转速、高转矩位置发送器位置发送器：根据差动变压器的工作原理，利用根据差动变压器的工作原理，利用输出轴的位移来改变铁芯在差动线圈中的位置，以产输出轴的位移来改变铁芯在差动线圈中的位置，以产生反馈信号和位置信号。生反馈信号和位置信号。小结小结结构结构工作原理工作原理电动执行器电动执行器电电/气阀门定位

30、器气阀门定位器电电/气转换器气转换器调节阀的调节阀的选择与计算选择与计算调节阀的流量特性调节阀的流量特性调节阀的流通能力调节阀的流通能力调节阀的作用方向调节阀的作用方向气动执行器气动执行器4.2 防爆栅防爆栅 o在大气条件下，气体蒸汽、簿雾、粉尘或纤维状在大气条件下，气体蒸汽、簿雾、粉尘或纤维状的易燃物质与空气混合，点燃后燃烧将在整个范的易燃物质与空气混合，点燃后燃烧将在整个范围内传播的混和物，称为爆炸性混合物围内传播的混和物，称为爆炸性混合物o含有爆炸性混合物的环境，称为爆炸性环境。按含有爆炸性混合物的环境，称为爆炸性环境。按爆炸性混合物出现的频度、持续时间和危险程度，爆炸性混合物出现的频度

31、、持续时间和危险程度，又可将危险场所划分成不同级别的危险区又可将危险场所划分成不同级别的危险区o安装在这类场所的检测仪表和执行器，如果产生安装在这类场所的检测仪表和执行器，如果产生的火花具有点燃这些危险混合物的能量，则产生的火花具有点燃这些危险混合物的能量，则产生火灾或爆炸。火灾或爆炸。防爆仪表类型防爆仪表类型 o传统防爆仪表（结构防爆）传统防爆仪表（结构防爆）基本思想基本思想结构隔离，将可能产生危险火结构隔离，将可能产生危险火花的电路与易燃易爆气体隔离花的电路与易燃易爆气体隔离o安全火花防爆仪表（本质安全防爆仪表）安全火花防爆仪表（本质安全防爆仪表）基本思想基本思想限制能量，把各种状态下可能

32、限制能量，把各种状态下可能产生的火花能量都限制在易燃易爆气体的点产生的火花能量都限制在易燃易爆气体的点火能量以下，即使产生了火花也不会爆炸火能量以下，即使产生了火花也不会爆炸防爆栅（又称安全栅）是防止危险电能从控制防爆栅（又称安全栅）是防止危险电能从控制系统信号线进入现场仪表的安全保护器。系统信号线进入现场仪表的安全保护器。安全火花防爆仪表只能保证本仪表内部不发生危安全火花防爆仪表只能保证本仪表内部不发生危险火花，对其它仪表通过信号线传入的能量是否安全险火花，对其它仪表通过信号线传入的能量是否安全则无法保证。如果在与其它仪表的电路连线之间设置则无法保证。如果在与其它仪表的电路连线之间设置防爆栅

33、，防止危险能量进入，则完全做到了安全火花防爆栅，防止危险能量进入，则完全做到了安全火花防爆。防爆。防爆栅防爆栅 构成安全火花防爆系统的构成安全火花防爆系统的充要条件充要条件：在危险现场使用的仪表必须是安全火花防爆仪表在危险现场使用的仪表必须是安全火花防爆仪表(本安本安仪表仪表)。现场仪表与危险场所之间的电路连接必须经过防爆栅。现场仪表与危险场所之间的电路连接必须经过防爆栅。从从现现场场仪仪表表到到防防爆爆栅栅的的连连接接线线不不得得形形成成大大的的分分布布电电容容和和电感。电感。对对于于类类电电气气设设备备，电电路路电电压压限限制制在在30VDC时时，各各种爆炸性混合物按最小引爆电流分为三级。

34、种爆炸性混合物按最小引爆电流分为三级。爆炸性混合物的最小引爆电流爆炸性混合物的最小引爆电流不同的危险等级对电气设备的防爆要求不同，不同的危险等级对电气设备的防爆要求不同，煤矿井下用电气设备属煤矿井下用电气设备属类设备；有爆炸性气体的类设备；有爆炸性气体的工厂用电气设备属工厂用电气设备属类设备；有爆炸性粉尘的工厂类设备；有爆炸性粉尘的工厂用电气设备属用电气设备属类设备。类设备。防防爆爆栅栅是是传传递递正正常常信信号号、阻阻止止危危险险能能量量通通过过的的保保险器件。包括：电阻式、齐纳式、隔离式。险器件。包括：电阻式、齐纳式、隔离式。、电阻式防爆栅、电阻式防爆栅在在信信号号通通路路上上串串联联一一

35、定定电电阻阻，起起限限流流作作用用，可可称称作作电电阻阻式式安安全全栅栅。其其缺缺点点是是正正常常信信号号也也衰衰减减，且且防防爆爆定额低。定额低。如热电偶温度如热电偶温度变送器的输入端变送器的输入端4.2.1 防爆栅原理防爆栅原理 存在的问题：存在的问题：q有有两两点点以以上上接接地地，会会造造成成信信号号通通过过大大地地短短路路或或形成干扰（除安全栅接地外，相连仪表也有接地）形成干扰（除安全栅接地外，相连仪表也有接地）qR1、R2对对仪仪表表正正常常的的工工作作仍仍有有影影响响，阻阻值值过过大大影响仪表的恒流特性，过小起不到限流作用。影响仪表的恒流特性，过小起不到限流作用。基基本本设设想想

36、：用用二二极极管管VD1、VD2进进行行限限压压，用用电电阻阻R1、R2及及熔断丝熔断丝F进行限流。进行限流。4.2.3.1齐纳式安全栅齐纳式安全栅（2）由由VD1VD4和和F1F2组组成成限限压压电电路路。背背靠背的齐纳管中点接地，改直接接地为保护时接地。靠背的齐纳管中点接地，改直接接地为保护时接地。（1）用用晶晶体体管管限限流流电电路路取取代代固固定定电电阻阻。VT3工工作作于于零零偏偏压压，作作为为恒恒流流源源向向VT1提提供供足足够够的的基基极极电电流流，保证信号在保证信号在420mA范围内范围内VT1处于饱和状态。处于饱和状态。改进后的齐纳式安全栅改进后的齐纳式安全栅正常时正常时VT

37、1饱和导通饱和导通VR1=0.10.5VVT2不通不通过流时过流时VR10.6VVT2导通，分流导通，分流VT3的电流的电流VT1退饱和退饱和Vce1呈现较高的电阻呈现较高的电阻v要求要求快速熔快速熔断丝熔断丝熔断时间断时间0.6VVT3导通，分流导通，分流 VT4退饱和，高阻抗退饱和，高阻抗 Vce4限流限流（2）执行端防爆栅）执行端防爆栅用用于于控控制制室室中中调调节节器器和和现现场场执执行行器器之之间间，是是420mA调调节节信信号号送送往往现现场场的的安安检检通通道道。与与检检测测端端防防爆栅的区别：信号传输方向相反。爆栅的区别：信号传输方向相反。ACACACACDCDCDCDC隔离式

38、安全栅特点n n通用性强，使用时不需要特别本安接地，系通用性强，使用时不需要特别本安接地，系统可以在危险区或安全区认为合适的任何一统可以在危险区或安全区认为合适的任何一方接地，使用方便；方接地，使用方便；n n电源、信号输入、信号输出均通过变压耦合，电源、信号输入、信号输出均通过变压耦合，实现信号的输入、输出完全隔离，使安全栅实现信号的输入、输出完全隔离，使安全栅的工作更加安全可靠。的工作更加安全可靠。第第4章执行器和防爆栅章执行器和防爆栅练习：控制阀的工作流量特性与下列哪几项有关？（A）阀门的流量系数；（B）阀芯的形状；（C）阀门的口径；（D）阀门两端的配管情况。第第4章执行器和防爆栅章执行

39、器和防爆栅练习：控制阀的工作流量特性与下列哪几项有关？（A）阀门的流量系数；（B）阀芯的形状；（C）阀门的口径；（D）阀门两端的配管情况。答：B,D 第第4章执行器和防爆栅章执行器和防爆栅练习：图为贮罐液位控制系统，为安全起见，贮罐内液体严禁溢出。当选择流出量Q为操纵变量时，其控制阀和控制器分别应如何选择作用方向？（A）气关式、正作用 （B）气开式、正作用 （C）气关式、反作用 （D）气开式、反作用 第第4章执行器和防爆栅章执行器和防爆栅 答：（C）题解题解：在系统中，贮罐是被控对象，流出量是操纵变量，贮槽液位高度是被控变量。当操纵变量流出量增加时，被控变量液位高度下降，因此对象是反作用（-）。从工艺安全条件出发，为避免当控制信号中断时，控制阀全关而导致液体溢出，执行器应选气关式，即反作用（-）。为保证系统负反馈，使各环节符号乘积为“负”，控制器须选用反作用（-）。才能当液位上升时，控制器的输出减小，开大输出阀门，使液位降下来。总结总结安全火化安全火化防爆系统防爆系统隔离式安全栅隔离式安全栅安全火化防爆仪表安全火化防爆仪表安全栅安全栅齐纳式安全栅齐纳式安全栅