最新第四章-执行器及安全栅(4-1)课件PPT.ppt 54页

'第四章-执行器及安全栅(4-1) 通过这章的学习，我们可以得到以下收获：执行器基本概念和分类1气动执行器的工作原理和特性2电动执行器的特点3 执行器代替手动操作，是构成自动控制系统不可缺少的重要部分。执行器在系统中作用是接受控制器的输出信号，直接控制被控介质的的输送量，达到控制温度、压力、流量、液位等工艺参数的目的，从而将被控变量维持在工艺指标要求的数值上。4.1执行器基本概念 6.执行器传递函数描述执行器由执行机构和调节机构两部分组成。执行机构可分解为两部分：控制器输出信号转换为控制阀的推力或力矩的部件称为力或力矩转换部件；推力或力矩转换为直线或角位移的部件称为位移转换部件。调节机构将位移信号转换为流通面积的变化，改变操纵变量的数值。 自动调节阀分类:气动调节阀；电动调节阀；液动调节阀。执行器按其操作介质的不同分类:自动调节阀；电磁阀；电压调整装置；电流控制器件；控制电机等。7.执行器的类型 自动调节阀按照工作所用能源形式可分为：气动调节阀：以压缩空气为工作能源，结构简单，可靠，维护方便，防火防爆。电动调节阀：电源配备方便，信号传输快、损失小，可远距离传输；但难以在易燃易爆环境工作。液动调节阀：用液压传递动力，推力最大；但安装、维护麻烦，使用不多。 4.2气动执行器气动执行器（气动调节阀）是由气压信号控制的阀门。4.2.1执行机构1.执行机构分类：主要有薄膜式和活塞式两种。（1）薄膜式执行机构气动薄膜执行机构有“正作用”和“反作用”两种型式。当来自控制器或阀门定位器的信号压力增大时，推阀杆向下移动则称为“正作用”执行机构；当信号压力增大时，推阀杆向上移动则称为“反作用”执行机构。“正作用”执行机构的压力信号是通过波纹膜片上方的薄膜气室；“反作用”执行机构的压力信号是通过波纹膜片下方的薄膜气室。通过更换个别零件，两者可以互相改装。 执行机构调节机构图4-1气动薄膜调节阀示意图气动薄膜室阀门推杆阀杆阀位指示标牌薄膜式执行器 （2）活塞式执行机构活塞式执行机构在结构上是无弹簧气缸活塞式，允许操作压力为0.5MPa，由于没有弹簧来抵消推力，所以具有很大的输出力。适用于大口径、高压差控制阀或蝶阀的推动装置。（3）长行程执行机构除了薄膜式和活塞式两种执行机构之外，还有长行程执行机构。它采用了力矩平衡原理和杠杆放大机构，因此提高力精度和灵敏度。它的行程长、转矩大，适用于大转矩的蝶阀、风门、挡板等场合。（4）滚筒膜片执行机构 2.执行机构的分析作用方式：正作用和反作用。（1）正作用当来自控制器或阀门定位器的信号压力增大时，阀杆向下移动的叫正作用执行机构；（2）反作用当信号压力增大时，阀杆向上移动的叫反作用执行机构。执行机构调节机构图4-1气动薄膜调节阀示意图 气动薄膜执行机构的作用原理：当有信号压力（范围为0.02～0.1MPa）通入气室时，在薄膜上产生一个推力，使阀杆移动并压缩弹簧，直至弹簧的反作用力与推力相平衡，推杆稳定在一个新的位置。有l0mm、16mm、25mm、40mm、60mm、l00mm等行程规格：执行机构调节机构图4-1气动薄膜调节阀示意图2.执行机构的分析 2.执行机构的分析气动薄膜执行机构的分析F：执行机构输出力（N）。向下为正，向上为负。Ac：膜片有效面积（cm2）。P：操作压力（kPa）。Pi：弹簧初始压力（kPa）。Pr：弹簧范围（kPa）。（1）增益的考虑增大增益方法：加大操作压力，增大有效面积，减小弹簧初始力等。 （2）时间常数的考虑减小时间常数的方法：增大管径，缩短管线长度等。（3）死区执行器输入变化不能使流过执行器的流量发生变化时，超出执行器输入的变化范围。当控制器输出反向时，摩擦力与原合力方向相反，造成回差；由于回差，阀杆不能及时响应控制器的输出，使控制不及时；增益变化时，造成偏离度增大，使控制系统不稳定。 4.2.2调节（控制）机构（即：调节（控制）阀）控制机构是一个局部阻力可以改变的节流元件。其结构上是：通过阀杆上部与执行机构相连，阀杆下部与阀芯相连。由于阀芯在阀体内移动，改变了阀芯与阀座之间的流通面积，即改变了阀的阻力系数。 根据不同的使用要求，调节阀的结构型式有多种：（1）直通单座控制阀；（2）直通双座控制阀；（3）角型控制阀；（4）三通控制阀；（5）隔膜控制阀；（6）蝶阀；（7）球阀；（8）凸轮挠曲阀；（9）笼式阀。1.调节阀的结构类型 （1）直通单座阀（2）直通双座阀特点：结构简单、泄漏量小。应用场合：一般应用在小口径、低压差的场合。特点：不平衡力小，对执行机构的驱动力要求低。应用场合：适宜于大压差和大管径的场合。 （1）直通单座阀（2）直通双座阀正作用：当阀杆下移时，阀芯与阀座间的流通面积减小，称为正作用。反作用：当阀杆下移时，阀芯与阀座间的流通面积增大，称为反作用。 2.气动薄膜调节阀气动薄膜调节阀是一种典型常用的气动执行器。气动执行机构接受控制器（或转换器）的输出气压信号（0.02—0.1MPa），气压信号由上部引入，作用于薄膜上，在阀杆被推动的作用下，使阀门产生一定的位移，改变阀芯与阀座之间的流通面积，从而达到了控制流量的目的。 气动薄膜调节阀•阀门主要由阀体、阀座、阀心；阀杆等部件组成。•阀杆上部与执行机构相连，下部与阀芯相连。•由于阀芯在阀体内移动，改变了阀芯与阀座之间的流通面积，被控介质的流量也就相应地改变，从而达到控制工艺参数的目的。执行机构调节机构图4-1气动薄膜调节阀示意图 4.2.3调节阀的流量特性调节阀的流量特性：是指流过阀门的流体的相对流量与阀门的相对开度（相对位移）间的关系，即：式中：Q/Qmax—相对流量，是调节阀某一开度时流量Q与全开时流量Qmax之比。l/L—相对开度是调节阀某一开度行程l与全开行程L之比。 流过控制阀的流量主要取决于执行机构的行程。也就是说，取决于阀芯与阀座之间的节流面积。但是实际上，还要受多种因素的影响，比如在节流面积改变的同时，还会引起阀前后压差变化，而压差的变化又会引起流量的变化。所以在分析控制阀流量特性时，有理想特性与工作特性之分。 1.调节阀的固有流量特性（理想流量特性）不考虑调节阀前后压差的变化时得到的流量特性称为理想流量特性。调节阀的理想流量特性取决于阀芯的形状，主要有直线、等百分比（对数）、快开及抛物线等几种。直线等百分比（对数）快开抛物线典型的理想流量特性：图4-5调节阀固有流量特性图4-4不同流量特性的阀芯形状 （1）直线流量特性直线流量特性是指调节阀的相对流量与相对开度成直线关系，即单位阀芯位移变化所引起的流量变化是常数。（4-1）2）积分得：4）由边界条件求：5）直线流量特性数学表达式：1）定义式：l=0时，Q=Qmin；l=L时，Q=Qmax。3）边界条件：调节阀的可调比1.阀门的固有流量特性（理想流量特性）6）放大系数： 特性分析：•直线阀的放大系数是常数，不随Q的变化而变化，在任何一点都是相同的，但其对流量的控制力（即流量变化的相对值）在每一点却是不同的。•直线阀在流量小时，流量变化的相对值大；在流量大时，流量变化的相对值小。例如：在直线特性中观察10％、50％、80％三点，在任一点上行程增大10％所引起的流量变化都是10％，但流量变化的相对值分别为：在10％行程处，流量变化的相对值=（20－10）／10=100％在50％行程处，流量变化的相对值=（60－50）／50=20％在80％行程处，流量变化的相对值=（90－80）／80=12.5％1.阀门的固有流量特性（理想流量特性）（1）直线流量特性放大系数 （2）等百分比（对数）流量特性等百分比流量特性是指调节阀的相对流量与相对开度成对数关系，即调节阀的放大系数随相对流量的增加而增大。（4-2）1.阀门的固有流量特性（理想流量特性）对数特性：移项后，得：，两边积分，得：带入边界条件：时，时，对数流量特性：放大系数：得到： 对数流量特性：放大系数：放大系数与流量成正比，随Q的增加，放大系数增大；流量的对数lnq与行程l成正比，故称为对数特性；在不同的行程处，行程增加相同的间隔，流量增加相同的百分比，故称为等百分比特性。（等百分比阀门在小开度时控制作用和在大开度时控制能力相等。）（2）等百分比（对数）流量特性特性分析：例如：观察10％、50%、80％三点，行程增大10％所对应的控制力，则有：在10％行程处，流量变化的相对值＝(6.58％-4.68％)/4.68％≈41％在50％行程处，流量变化的相对值＝(25.7％-18.2％)/18.2％≈41％在80％行程处，流量变化的相对值＝(71.2％-50.6％)/50.6％≈41％ （3）快开流量特性在阀门开度较小时，流量变化迅速，随着开度增大，流量很快达到最大值。快开特性：移项后，得：，两边积分，并代入边界条件，得到：快开流量特性：放大系数：Kv与Q成反比，Q增加，放大系数减小；Q小时，放大系数大，上升快。因此，称为快开特性；实际工厂特性是：1.阀门的固有流量特性（理想流量特性）快开特性的阀芯形式平板形的，适用于迅速启闭的切断阀或双位控制系统。应用： （4）抛物线流量特性抛物线特性：抛物线流量特性：放大系数：放大系数随Q的增大而增大；流量与放大系数的平方成正比，故称为抛物线特性；国内目前尚未生产，其特性介于线性和对数特性之间。1.阀门的固有流量特性（理想流量特性） 2.调节阀的工作流量特性（1）串联管道的工作流量特性在实际的工艺装置上，调节阀由于和其他阀门、设备、管道等串连使用，阀门两端的压差随流量变化而变化，这时的流量特性称为工作流量特性。当调节阀串联在管道系统时，△PT表示调节阀前后的压差；△Pg表示管道系统的压差；△P表示系统的总压差；△P＝△PT+△Pg。图4-6调节阀与管道串联工作及管路上压力变化阀门前后的压差管道上的的压降流体介质外加压力 串联管道中调节阀的工作流量特性：图4-7串联管道调节阀工作流量特性阀阻比：串联管道以S为参比值的工作流量特性：（1）串联管道的工作流量特性S＝1时:管道压降为零，阀前后的压差始终等于总压力，工作流量特性等于固有流量特性；S<1时:由于串联管道阻力的影响，使阀门开大时流量达不到预期值，即阀的可调范围变小。 （2）并联管道的工作流量特性并联管道时，显然这时管路的总流量Q等于调节阀流量Q1与旁路阀流量Q2之和。即，Q＝Q1+Q2打开旁路的控制方案是很不好的，一般情况下旁路流量最多只能是总流量的百分之十几。2.调节阀的工作流量特性 （4）串、并联管道情况下的结论串、并联管道都会使控制阀的理想流量特性发生畸变，串联管道的影响尤为严重。串、并联管道都会使控制阀的可调范围降低，并联管道尤为严重。串联管道使系统总流量减少；并联管道使系统总流量增加。串、并联管道会使控制阀的放大系数减小。串联管道控制阀大开度时影响严重；并联管道控制阀小开度时影响严重。 第四节噎膈中医内科学---脾胃系病证 概述一、定义：噎膈是指吞咽食物哽噎不顺，饮食难下，或纳而复出的疾患。噎即噎塞，指吞咽之时哽噎不顺；膈为格拒，指饮食不下。噎虽可单独出现，而又每为膈的前驱表现，故临床往往以噎膈并称。 二、文献摘要（一）病因病机1.膈之病名，首见于《内经》。《素问·阴阳别论》云：“三阳结，谓之膈。”2.《素问·通评虚实论》曰：“隔塞闭绝，上下不通，则暴忧之病也。”明确指出了发病脏腑与大肠、小肠、膀胱有关，精神因素对本病的影响甚大。3.隋·巢元方将噎膈分为气、忧、食、劳、思五噎；4.叶天士《临证指南医案·噎膈反胃》又明确指出噎膈的病机为“脘管窄隘。”这些理论对指导临床实践具有重要意义。（二）治疗原则朱丹溪在《脉因证治·噎膈》中提出“润养津血，降火散结”的治疗大法。 三、范围根据噎膈的临床表现，西医学中的食道癌、贲门癌、贲门痉挛、食道贲门失弛缓症、食管憩室、食道炎、食道狭窄、胃神经官能症等，均可参照本节内容辨证论治。 病因病机病因1．饮食不节2．七情内伤3、久病年老 饮食不节脾失健运湿聚为痰七情内伤气失调达气滞血瘀气郁化火久病年老肾阴不足不能濡养肾阳不足不能温煦气滞、痰阻、血瘀食管狭窄、胃失通降、津液干涸噎嗝二、病机 三、病因病机小结1、噎膈的基本病变与发病机理总属气、痰、瘀交结，阻隔于食道、胃脘而致。2、病位在食道，属胃所主。3、病变脏腑与肝、脾、肾三脏有关。4、病性：本虚标实。 诊查要点一、诊断依据1．轻症患者主要为胸骨后不适，烧灼感或疼痛，食物通过有滞留感或轻度梗阻感，咽部干燥或有紧缩感。2．重症患者见持续性、进行性吞咽困难，咽下梗阻即吐，吐出黏液或白色泡沫黏痰，严重时伴有胸骨后或背部肩胛区持续性钝痛，进行性消瘦。3．病人常有情志不畅、酒食不节，年老肾虚等病史。 二、病证鉴别相同点：两者皆有食入即吐的症状。病机：噎膈多系阴虚有热反胃多属阳虚有寒症状特点：噎膈主要表现为吞咽困难，阻塞不下，旋食旋吐，或徐徐吐出；反胃主要表现为食尚能人，但经久复出，朝食暮吐，暮食朝吐。1、噎膈与反胃 相同点：两者皆可有食人即吐的症状病机：噎嗝为气、痰、瘀交结，阻隔于食道、胃脘而致梅核气则系气逆痰阻于咽喉，多为肝郁而致症状特点：噎膈系有形之物瘀阻于食道，吞咽困难。梅核气则系气逆痰阻于咽喉，为无形之气，无吞咽困难及饮食不下的症状。2、噎膈与梅核气 三、相关检查1、胃镜检查，直视下观察食道、贲门、胃体的情况，以了解有无肿瘤及炎症、溃疡、狭窄等，若有肿瘤可进行组织活检。2、x线上消化道钡餐检查，可直接观察到食管的蠕动情况、管壁舒张度、食管黏膜改变、充盈缺损及梗阻程度等。3、cT检查，可了解全食管壁的结构情况与周围脏器的关系，以帮助诊断。 辨证论治一、辨证要点1、本病早期轻症仅有吞咽之时哽噎不顺，全身症状不明显。2、病情严重则吞咽困难呈进行性加重，甚则胸膈疼痛，滴水难人。3、临床应辨标本主次。标实当辨气结、痰阻、血瘀三者之不同。本虚多责之于阴津枯槁为主，发展至后期可见气虚阳微之证。 二、治疗原则本病的治疗应权衡本虚标实的程度，酌情处理。1、初期重在治标，宜理气、化痰、消瘀、降火为主；2、后期重在治本，宜滋阴润燥，或补气温阳为主。3、噎膈之病，病机复杂，虚实每多兼夹，当区别主次兼顾。 三、证治分类1、痰气交阻证主证：吞咽梗阻，胸膈痞满，甚则疼痛，情志舒畅时稍可减轻，情志抑郁时则加重，嗳气呃逆，呕吐痰涎；兼证：口干咽燥，大便艰涩；舌脉：舌质红，苔薄腻，脉弦滑。证机概要：肝气郁结，痰湿交阻，胃气上逆。治法：开郁化痰，润燥降气。代表方：启膈散加减。 2．瘀血内结证主证：饮食难下，或虽下而复吐出，甚或呕出物如赤豆汁，胸膈疼痛，固着不移；兼证：肌肤枯燥，形体消瘦；舌脉：舌质紫暗，脉细涩。证机概要：蓄瘀留着，阻滞食道，通降失司，肌肤失养。治法：滋阴养血，破血行瘀。代表方：通幽汤加减 3．津亏热结证主证：食人格拒不下，入而复出，甚则水饮难进，心烦口干，胃脘灼热，大便干结如羊矢；兼证：形体消瘦，皮肤干枯，小便短赤；舌脉：舌质光红，干裂少津，脉细数。证机概要：气郁化火，阴津枯竭，虚火上逆，胃失润降。治法：滋阴养血，润燥生津。代表方：沙参麦冬汤加减。 4．气虚阳微证主证：水饮不下，泛吐多量黏液白沫，面浮足肿，面色咣白，形寒气短；兼证：精神疲惫，腹胀；舌脉：舌质淡，苔白，脉细弱。证机概要：脾肾阳虚，中阳衰微，温煦失职，气不化津。治法：温补脾肾。代表方：补气运脾汤加减。 预防调护1．改善不良饮食习惯，戒烟酒，避免食用发霉的食物；管好用水，防止污染，减少水中亚硝酸盐含量。加强营养，多食新鲜水果、蔬菜。2．及时治疗食管慢性疾病。3．加强护理，预防食管黏膜损伤和水肿。饮食宜清淡，易消化，避免辛辣刺激性食品。做好心理护理工作，帮助病人克服悲观、紧张、恐惧等不良情绪4．保持心情舒畅，适当锻炼身体，增强体质。 谢谢'