执行器及安全栅.pptx

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1、调节阀的选择1.调节阀结构选择调节阀结构选择 调节阀的结构形式主要根据工艺条件，如使用温调节阀的结构形式主要根据工艺条件，如使用温度、压力及介质的物理、化学特性（如腐蚀性、粘度度、压力及介质的物理、化学特性（如腐蚀性、粘度等）来选择。等）来选择。一般介质可选用直通单座阀或直通双座阀；一般介质可选用直通单座阀或直通双座阀；高压介质可选用高压阀；高压介质可选用高压阀；强腐蚀介质可采用隔膜阀等。强腐蚀介质可采用隔膜阀等。第1页/共30页调节阀的选择2.调节阀气开式与气关式的选择调节阀气开式与气关式的选择气开式气开式：无压力信号时阀门全闭，随着压力信号增大，阀门逐渐：无压力信号时阀门全闭，随着压力信号

2、增大，阀门逐渐 开大的气动调节阀为气开式开大的气动调节阀为气开式。图图4-8 调节阀地气开式与气关式调节阀地气开式与气关式气关式气关式：无压力信号时阀门全开，随着压力信号增大，阀门逐渐：无压力信号时阀门全开，随着压力信号增大，阀门逐渐 关小的气动调节阀为气关式关小的气动调节阀为气关式。选择原则：选择原则：从工艺生产安全考虑，一旦控从工艺生产安全考虑，一旦控制系统发生故障、信号中断时，制系统发生故障、信号中断时，调节阀的开关状态应能保证工调节阀的开关状态应能保证工艺设备和操作人员的安全。艺设备和操作人员的安全。第2页/共30页3.3.调节阀（控制阀）流量特性的选择调节阀（控制阀）流量特性的选择l

3、 从改善控制系统控制质量选择从改善控制系统控制质量选择l 弥补系统的非线性弥补系统的非线性从控制系统的类型考虑：从控制系统的类型考虑：随动控制系统：设定值随动控制系统：设定值R R变化。变化。定值控制系统：负荷变化；阀前后压力变化。定值控制系统：负荷变化；阀前后压力变化。从工作性能考虑：从工作性能考虑：动态性能动态性能 配管状况配管状况 负荷变化负荷变化调节阀的选择调节阀的选择第3页/共30页（1）随动控制系统：设定值）随动控制系统：设定值R变化变化第4页/共30页（2）定值控制系统：负荷变化）定值控制系统：负荷变化第5页/共30页（3）定值控制系统：阀前后压力变化）定值控制系统：阀前后压力变

4、化第6页/共30页（4）从动态性能考虑调节阀的工作特性）从动态性能考虑调节阀的工作特性第7页/共30页（5）从配管状况考虑调节阀的工作特性（阀阻比）从配管状况考虑调节阀的工作特性（阀阻比S）配管状况配管状况S=10.6S=0.60.3S=0.30阀工作流阀工作流量特性量特性直线直线等百分比等百分比直线直线等百分比等百分比不适宜不适宜控制控制阀理想流阀理想流量特性量特性直线直线等百分比等百分比 等百分比等百分比等百分比等百分比第8页/共30页控制系统及被控参数控制系统及被控参数干扰干扰选择调节阀流量特性选择调节阀流量特性流量控制系统流量控制系统压力压力P1P2等百分比等百分比给定值给定值直线直线

5、压力控制系统压力控制系统P2等百分比等百分比P3直线直线给定值给定值P1直线直线液位控制系统液位控制系统流量流量直线直线给定值给定值等百分比等百分比（6）从负荷变化情况考虑调节阀的工作特性）从负荷变化情况考虑调节阀的工作特性-1第9页/共30页控制系控制系统及被统及被控参数控参数干扰干扰选择调选择调节阀流节阀流量特性量特性液位控制液位控制系统系统给定值给定值直线直线流量流量直线直线温度控制温度控制系统系统T3T3或燃料或燃料入口压力入口压力等百分比等百分比受热物体受热物体流量流量等百分比等百分比入口温度入口温度T1T1直线直线给定值给定值T2T2直线直线（6）从负荷变化情况考虑调节阀的工作特性

6、）从负荷变化情况考虑调节阀的工作特性-2第10页/共30页（7）选择调节阀特性时的注意事项）选择调节阀特性时的注意事项l 生产过程的干扰有多种，应根据生产过程的干扰有多种，应根据主要扰动主要扰动的变化选择调节阀特性；的变化选择调节阀特性；l 当对象的输入输出关系能用图形描述时，宜用当对象的输入输出关系能用图形描述时，宜用图解法图解法选择调节阀特性；选择调节阀特性；l 当对象的输入输出关系能用解析式描述时，宜用当对象的输入输出关系能用解析式描述时，宜用解析法解析法选择调节阀特性；选择调节阀特性；l 对象的输入输出关系是对象的输入输出关系是增量化前增量化前的方程，否则会得到错误的结果；的方程，否则

7、会得到错误的结果；l 由由于于对对象象动动态态放放大大系系数数与与静静态态放放大大系系数数不不相相符符，因因此此，对对控控制制质质量量要要求求高高时，应从动态考虑和分析；时，应从动态考虑和分析；l 选选择择调调节节阀阀的的特特性性是是使使系系统统总总的的幅幅频频和和相相频频特特性性保保持持恒恒定定，为为此此，也也可可以以通过选择控制器、检测变送器的特性来满足；通过选择控制器、检测变送器的特性来满足；例例如如：节节流流装装置置测测流流量量，加加开开方方器器，采采用用线线性性特特性性调调节节阀阀；如如不不加加开开方方器，从静态考虑应选择快开特性，实际采用线性特性调节阀。器，从静态考虑应选择快开特性

8、，实际采用线性特性调节阀。第11页/共30页调节阀的选择4.调节阀口径的选择调节阀口径的选择 确定调节阀尺寸的主要依据是阀门的确定调节阀尺寸的主要依据是阀门的流通能力流通能力。流通能力的定义流通能力的定义：在阀两端压差为在阀两端压差为100kPa，流体密度为，流体密度为1000kg/m3（水）的条件（水）的条件下，阀门全开时每小时能通过调节阀的流体流量（下，阀门全开时每小时能通过调节阀的流体流量（m3/h）。）。对不可压缩的流体有对不可压缩的流体有：（4-3）将将 代入（代入（4-3）得流量表达式：）得流量表达式：（4-4）取：取：A的单位的单位cm2 p的单位的单位k Pa 的单位的单位kg

9、/m3 Q的单位的单位m3/h第12页/共30页调节阀的选择（4-4）根据流通能力根据流通能力C的上述定义，的上述定义，由式（由式（4-4）可知：）可知：（4-5）（4-5）代入（）代入（4-4）可得：）可得：（4-6）4.调节阀口径的选择调节阀口径的选择 确定调节阀尺寸的主要依据是阀门的确定调节阀尺寸的主要依据是阀门的流通能力流通能力。流通能力的定义流通能力的定义：在阀两端压差为在阀两端压差为100kPa，流体密度为，流体密度为1000kg/m3（水）的条件（水）的条件下，阀门全开时每小时能通过调节阀的流体流量（下，阀门全开时每小时能通过调节阀的流体流量（m3/h）。）。第13页/共30页电

10、/气转换器420mA调节器输出调节器输出140kpa20100kpa 至气动执行器至气动执行器图图4-9 力平衡式电力平衡式电/气转换器的原理图气转换器的原理图图图4-10 喷嘴挡板机构原理图喷嘴挡板机构原理图140kpa输出压力输出压力作用作用：把调节器输出的标准电流信换为把调节器输出的标准电流信换为20100kPa的标的标准气压信号。准气压信号。I 吸吸力力Fi 杠杠杆杆偏偏转转 挡挡板板与与喷喷嘴嘴间间隙隙 背背压压 放放大大器器输输入入 输输出出压压力力P 杠杠杆的反馈力杆的反馈力Ff 杠杆平衡杠杆平衡 P I工作原理工作原理第14页/共30页4.2.6 阀门定位器负反馈系统原理：负反

11、馈系统原理：图图4-11 阀门定位器负反馈系统原理阀门定位器负反馈系统原理 将阀杆的位移负反馈到输入端，和输入信号进行将阀杆的位移负反馈到输入端，和输入信号进行比较调节，使调节阀能按输入信号精确地确定开度。比较调节，使调节阀能按输入信号精确地确定开度。第15页/共30页阀门定位器气动阀门定位器与执行机构的配合：气动阀门定位器与执行机构的配合：图图4-12 气动阀门定位器与执行机构配合气动阀门定位器与执行机构配合 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输入信号精确地确定自己的开度。按输入信号精确地确定自己的开度。气气动动调调节节

12、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力与与弹弹簧簧反反作作用力平衡确定的。用力平衡确定的。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的执行精度。的执行精度。第16页/共30页图图4-13 电电/气阀门定位器原理图气阀门定位器原理图20100kpa电动调节器输出电动调节器输出420mA电电/气阀门定位器原理气阀门定位器原理 实际应用中，常把电实际应用中，常把电/气转换器和阀门定位器结合成一体，气转换器和阀门定位器结合成一体，组成电组成电/气阀门定位

13、器。气阀门定位器。I杠杆上端右移杠杆上端右移挡板挡板靠近喷嘴靠近喷嘴 P压力压力阀杆下移阀杆下移反馈凸轮反馈凸轮右转右转 反馈弹簧右拉反馈弹簧右拉杠杆平衡杠杆平衡阀门定位器第17页/共30页图图4-14 电电/气阀门定位器的安全防爆措施气阀门定位器的安全防爆措施电电/气阀门定位器的安全防爆措施气阀门定位器的安全防爆措施阀门定位器第18页/共30页4.2.7 电动调节阀图图4-15 电动执行机构框图电动执行机构框图反馈信号反馈信号位移信号位移信号电动调节阀电动调节阀 接受来自调节器的电流信号，将其转换为阀门开度。接受来自调节器的电流信号，将其转换为阀门开度。是用电动机对阀门开度作连续的调节。是用

14、电动机对阀门开度作连续的调节。工作原理工作原理：从调节器来的信号通过伺服放大器驱动伺服电动机，经减速器带从调节器来的信号通过伺服放大器驱动伺服电动机，经减速器带动调节阀，同时经位置发信器将阀杆行程反馈给伺服放大器，组成动调节阀，同时经位置发信器将阀杆行程反馈给伺服放大器，组成位置随动系统。依位置负反馈，保证输入信号准确地转换为阀杆的位置随动系统。依位置负反馈，保证输入信号准确地转换为阀杆的行程。行程。执执行行机机构构调调节节机机构构第19页/共30页4.2.7 电动调节阀图图4-15 电动执行机构框图电动执行机构框图可控硅可控硅1、2交流可控硅开关交流可控硅开关1、2前置放大器前置放大器 是一

15、个比较放大器，根据输入信号与反馈信号相比较后偏差是一个比较放大器，根据输入信号与反馈信号相比较后偏差的正负，输出正向或反向直流电压，使晶闸管触发电路的正负，输出正向或反向直流电压，使晶闸管触发电路 1 或或 2 中中的一个工作，发出触发脉冲，导通晶闸管，从而控制电机正转或的一个工作，发出触发脉冲，导通晶闸管，从而控制电机正转或反转。反转。第20页/共30页4.2.7 智能式调节阀智能调节阀的主要功能智能调节阀的主要功能：（1）控制及执行功能）控制及执行功能 （2）补偿及校正功能）补偿及校正功能 （3）通信功能）通信功能 （4）诊断功能）诊断功能 （5）保护功能）保护功能第21页/共30页4.2

16、.7 智能式调节阀图图4-17 STARPAC智能调节阀功能方框图智能调节阀功能方框图第22页/共30页4.3 安全栅 安全栅（又称防爆栅）是防止危险电能从控制安全栅（又称防爆栅）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。它能在安全区和危险区之间双向转递电信号，它能在安全区和危险区之间双向转递电信号，并可限制因故障引起的安全区向危险区和能量转递。并可限制因故障引起的安全区向危险区和能量转递。安全栅是本质安全型防爆仪器仪表的关联设备，安全栅是本质安全型防爆仪器仪表的关联设备，在正常情况下不影响测量系统的功能。它设置在安全在正常情况下不影响测量系统

17、的功能。它设置在安全场所的一侧，当本安防爆系统发生故障时，能将窜入场所的一侧，当本安防爆系统发生故障时，能将窜入危险场所的能量（电能）限制在安全值以内，从而保危险场所的能量（电能）限制在安全值以内，从而保证现场生产安全。证现场生产安全。第23页/共30页安全防爆的基本概念安全栅安全栅（又称防爆栅）是防止危险电能从控制系统信号线进入（又称防爆栅）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。现场仪表的安全保护器。爆炸性混合物爆炸性混合物：在大气条件下，气体蒸气、薄雾、粉尘或纤维：在大气条件下，气体蒸气、薄雾、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围内传播的状的易燃物质与

18、空气混合，点燃后燃烧将在整个范围内传播的混和物。混和物。爆炸性环境爆炸性环境：含有爆炸性混合物的环境。：含有爆炸性混合物的环境。爆炸危险场所：爆炸危险场所：如果爆炸性混合物出现或可能出现的数量较大，如果爆炸性混合物出现或可能出现的数量较大，足以要求对区域内电气设备的结构、安装和使用采取预防措施足以要求对区域内电气设备的结构、安装和使用采取预防措施的场所。的场所。第24页/共30页安全火花防爆系统图图4-18 安全火花防爆系统的基本结构安全火花防爆系统的基本结构 如果在危险现场使用的仪表是安全火花防爆仪表，并且危险如果在危险现场使用的仪表是安全火花防爆仪表，并且危险现场仪表与非危险场所（如控制室

19、）仪表的电路连线之间设置了现场仪表与非危险场所（如控制室）仪表的电路连线之间设置了安全栅，这样的控制系统称为安全栅，这样的控制系统称为安全火花防爆系统安全火花防爆系统。第25页/共30页安全栅的工作原理安全栅的作用：安全栅的作用：防止安全场所的危险能量窜入危险场所，它在正常情况下，防止安全场所的危险能量窜入危险场所，它在正常情况下，只起信号传递作用。只起信号传递作用。安全栅种类：安全栅种类：电阻式安全栅电阻式安全栅：是利用电阻的限流作用限制能量；：是利用电阻的限流作用限制能量；中继放大式安全栅中继放大式安全栅：是利用运放的高输入阻抗特性实现隔离；：是利用运放的高输入阻抗特性实现隔离；齐纳式安全

20、栅齐纳式安全栅：是利用齐纳二极管的反向击穿特性限制能量；：是利用齐纳二极管的反向击穿特性限制能量；光电隔离式安全栅光电隔离式安全栅：是利用光电耦合器进行隔离；：是利用光电耦合器进行隔离；变压器隔离式安全栅变压器隔离式安全栅：是利用变压器进行隔离。：是利用变压器进行隔离。第26页/共30页齐纳式安全栅 利用齐纳二极管的反向击穿特性进行限压，用电阻进行限流，利用齐纳二极管的反向击穿特性进行限压，用电阻进行限流，目的是限制流过的能目的是限制流过的能量量 与与 ，不让它们超过安全值。，不让它们超过安全值。第27页/共30页隔离式安全栅1.检测端安全栅检测端安全栅检测端检测端执行端执行端8kHz为解调放

21、大器供电为解调放大器供电为调制器供电为调制器供电为变送器供电为变送器供电24VDCDC/AC 检测端安全栅在向变送器提供电源的同时，将变检测端安全栅在向变送器提供电源的同时，将变送器的测量信号经隔离变压器传给控制室仪表。送器的测量信号经隔离变压器传给控制室仪表。第28页/共30页隔离式安全栅2.执行端安全栅执行端安全栅检测端检测端执行端执行端8kHz为调制器供电为调制器供电为解调放大器供电为解调放大器供电DC/AC 用于控制室中调节器和现场执行器之间，是用于控制室中调节器和现场执行器之间，是420mA调节信号送往现场的安检通道。调节信号送往现场的安检通道。第29页/共30页感谢您的观看！第30页/共30页