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2023-06-26
执行器：控制系统中的关键仪表
【摘要】：执行器是控制系统中直接改变操纵变量的仪表，它由执行机构和调节机构组成。执行机构将控制信号转换成相应的动作，驱动调节机构改变操纵变量。电动或气动仪表采用不同执行器时，可通过转换器或阀门定位器连接。薄膜式执行机构一般用于小行程，与中、低压阀门配套；活塞式执行机构用于大行程和大推力的场合。表5-19 电动执行机构的分类、特点与用途理想流量特性主要有四种，即直线、对数、抛物线及快开特性。
执行器是控制系统中直接改变操纵变量的仪表，它由执行机构和调节机构组成。执行机构将控制信号转换成相应的动作，驱动调节机构改变操纵变量。
执行机构按驱动力可分为气动、电动和液动执行机构，特点：1）气动执行器技术成熟，结构简单、可靠、标准化程度高，维护、保养方便，价格便宜，并具有本质安全防爆的特点，但必须使用气源装置，现场配管复杂，应用于传输距离长的大型控制装置有一定困难，2）电动执行器能源取用方便，信号传输迅速，传输距离长，采用微机技术后还具有运算功能，便于与计算机联用，适用于大型和复杂的系统，缺点是只能做成隔爆型结构，适用于防爆要求不太高的场所，且价格较高，维修、保养需要较高技术；3）液动执行器具有输出推力大、反应速度快的优点，但结构复杂，价格高，安装、维修较困难，还必须有一个外部液压源，主要用于电站、钢厂等专用控制系统中。
电动或气动仪表采用不同执行器时，可通过转换器或阀门定位器连接。
气动执行机构分为薄膜式与活塞式两种。薄膜式执行机构一般用于小行程，与中、低压阀门配套；活塞式执行机构用于大行程和大推力的场合。电动执行机构的分类、特点与用途见表5-19。
调节阀通过改变阀芯的行程来改变阀的阻力系数，以达到调节流量的目的。工业上常用调节阀的结构形式有直通双座阀、直通单座阀、角形阀、隔膜阀、蝶阀、阀体分离式阀、低温阀、波纹管密封阀、三通阀、偏心旋转阀和套筒阀等。
流体通过阀门的相对流量与阀门相对开度之间的关系称为调节阀的流量特性，即
式中 Q／Qmax——某开度下的流量与阀门全开时的流量之比，称为相对流量；
l／L——某开度下阀杆的行程与全开时行程之比，称为相对开度。
表5-19 电动执行机构的分类、特点与用途
理想流量特性（即阀前后压差不变时）主要有四种，即直线、对数（又叫等百分比）、抛物线及快开特性。调节阀在实际使用时，其前后压差是变化的，因而其流量特性相应发生变化，调节阀在具体使用条件下的流量特性称为工作流量特性。调节阀流量特性的选择原则是：用调节阀非线性特性补偿调节对象的非线性特性。
调节阀流通能力大小，用C值表示，定义为：当阀全开，阀两端的压差为Δp＝98kPa，介质的重度为γ＝9.8×10－3N/cm3时，每小时流过介质的体积。
流体的C值可采用下式：
式中 Q——流体的体积流量（m3/h）；
G——流体的质量流量（103N/h）；
Δp——阀前后压差（kPa）；
γ——流体的重度（10－3N/cm3）。
当流体是气体、蒸气或二相流时，上式必须进行相应的修正。在调节阀手册上，对不同口径和不同结构型式的阀门分别给出了流通能力C的数值，供用户选用。因此，在已知差压Δp、液体密度ρ及需要的最大流量Qmax情况下，由上式确定调节阀的流通能力C，即可选择阀门的口径及结构形式。
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2023-11-07
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