化工仪表及自动化课本

化工仪表及自动化课本（通用6篇）

篇1：化工仪表及自动化课本

控 制 阀 在 水 处 理 中 的 发 展 方 向

系别、班级：盐湖系

班级：化学工程与工艺（3）班 指导老师：

姓名：马晓红（0922305026）日期：2011年10月12日

控制阀在水处理中的发展方向

（青海大学 化工学院 盐湖系 09化工（3）班 马晓红 邮编810016）

摘要：控制阀又称调节阀，是工业过程控制中的主要执行单元仪表，通过接受调节控制单元阀是自控系统中的执行器，它的应用质量直接反应在系统的调节品质上。作为过程控制中的终端元件，人们对它的重要性较过去有了更新的认识。调节阀应用的好坏，除产品自身质量、用户是否正确安装、使用、维护外，正确地计算、选型十分重要。关键字：控制阀，水处理，流量，发展。

1、控制阀在水处理中的发展方向的目的和意义

控制阀广泛应用于制造业领域，实现优化生产和降低成本的目的。长远来看，控制阀市场会保持适度的增长。水处理中一般采用流量控制阀，流量控制阀是一种采用高精度先导方式控制流量的多功能阀门。适用于配水管需控制流量和压力的管路中，保持预定流量不变，将过大流量限制在一个预定值，并将上游高压适当减低，即使主阀上游的压力发生变化，也不会影响主阀下游的流量。在现代化工厂的自动控制中，控制阀起着十分重要的作用，这些工厂的生产取决于流动着的液体和气体的正确分配和控制。这些控制无论是能量的交换、压力的降低或者是简单的容器加料，都需要某些最终控制元件去完成。最终控制元件可以认为是自动控制的“体力”。在调节器的低能量级和执行流动流体控制所需的高能级功能之间，最终控制元件完成了必要的功率放大作用，控制阀是最终控制元件的最广泛使用的型式。

2、控制阀在水处理中的发展方向在国内外的现状 从控制阀应用看，发展方向如下：

（1）小型执行机构：可降低成本，提高流通能力 ．

（2）套筒导向：采用套筒导向，有利于对中，有利于降低摩擦，有利于降噪，有利于流量特性的互换

（3）平衡式阀芯：为降低执行机构推力或推力矩，采用平衡式阀芯是重要的，它对系统的动态性能也有改善

（4）一体化阀芯和阀座：为克服双座阀密封性差的缺点，采用相同材质的一体化阀芯和阀座组成阀内件，将泄漏量和不平衡力同时减到最小 ．

（5）简单流路：流路简单，流阻减小，不仅可使阀两端压损下降，而且可降低成本。

（6）密封和摩擦：密封性能和摩擦性能是矛盾的两方面，控制阀设计中不仅要解决密封问题，对摩擦和寿命等性能指标也必须重视 因此，近年来，填料函和填料结构的研究得到重视，旋转型控制阀得到较广泛应用

（7）降低噪声：采用多种方式降低控制阀噪声，例如，采用降噪套筒和阀芯，采用多级阀芯，采用降噪限流板，采用扩展器等

（8）采用与管道同直径的控制阀和限制流通能力的阀内件:利于降低阀入口压力和出口流体流速，不需安装异径管等附加管件，有利于降低成本，通过更换流通能力大的阀内件，可扩展流通能力，通过选用限制流通能力阀内件可纠正计算口径过大的错误

（9）在数字化信息化时代，将较多采用智能阀门定位器或通过数字控制器等实现非线性规律，补偿被控对象非线性，将较少选用控制阀流量特性来补偿被控对象非线性

（10）阀内件的材料随温度变化，因此，应考虑不同温度下热膨胀造成的影响，也要考虑在高温下耐压等级的变化等，应考虑材料的耐腐蚀性、抗疲劳性等性能。2.1当前中国控制阀市场的概况

从厂商来看，国内外厂商竞争格局基本保持稳定，仍然稳居市场首位，本土厂商与国外优势品牌相比，仍然较弱，排名和业绩规模上未实现重大突破。虽然市场整体增长，但是厂商2010年业绩表现不均衡，少数厂商积极的抢占市场份额，多数厂商业绩受市场或产能的困扰保持2009年的水平。

从战略发展来看，国外厂商通常专注于这几个方面：实现本地化，完善营销服务体系，整合营销渠道，将中国公司打造成亚太区生产和技术服务的中心。国内厂商偏重于提高产能，走国产化道路，寻求产品和技术上的突破，力争企业快速发展。虽然当前控制阀行业整体增长放缓，但是出于对未来市场的看好，厂商实际上都在暗自积蓄力量，以便在未来行业快速发展时能够抢夺更多的市场份额 2.2 当前发展的不利因素

国际经济形势错综复杂，标普下调美国主权债务评级，包括中国在内的各资本市场近期大幅下挫，国内通胀和宏观调控压力进一步加大，实体经济有减速的迹象，控制阀应用于工业领域，市场状况受国家宏观经济状况影响较大，随着实体经济增速减缓，控制阀行业的市场需求和投资都承受一定的压力。

3、控制阀在水处理中的发展方向采用的路线和原理

3.1原理：控制阀用于调节介质的流量、压力和液位。根据调节部位信号，自动控制阀门的开度，从而达到介质流量、压力和液位的调节。调节阀分电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀等。

3.2控制阀的发展方向主要为智能化、标准化、精小化、旋转化和安全化。（1）智能化和标准化：

控制阀的智能化和标准化已经提到议事日程。智能化主要采用智能阀门定位器。智能化化表现在下列方面。

①控制阀的自诊断，运行状态的远程通信等智能功能，使控制阀的管理方便，故障诊断变得容易，也降低了对维护人员的技能要求。

②减少产品类型，简化生产流程。采用智能阀门定位器不仅可方便地改变控制阀的流量特性，也可提高控制系统的控制品质。因此，对控制阀流量特性的要求可简化及标准化(例如，仅生产线性特性控制阀)o用智能化功能模块实现与被控对象特性的匹配，使控制阀产品的类型和品种大大减少，使控制阀的制造过程得到简化，并在生产和市场中经受考验和认可。

③数字通信。数字通信将在控制阀中获得广泛应用，以HART通信协议为基础，一些控制阀的阀门定位器将输入信号和阀位信号在同一传输线实现；以现场总线技术为基础，控制阀与阀门定位器、PID控制功能模块结合，使控制功能在现场级实现，使危险分散，使控制更及时、更迅速。

④智能阀门定位器。智能阀门定位器具有阀门定位器的所有功能，同时能够改善控制阀的动态和静态特性，提高控制阀的控制精度，因此，智能阀门定位器将在今后一段时间内成为重要的控制阀辅助设备被广泛应用。（2）精小化

为降低控制阀的重量，便于运输、安装和维护，控制阀的精小化采用了下列措施。

①采用精小型执行机构。采用轻质材料，采用多组弹簧替代一组弹簧，降低执行机构高度，通常，精小型气动薄膜执行机构组成的控制阀比同类型气动薄膜执行机构组成的控制阀高度要降低约30％，重量降低约30％，而流通能力可提高约30％。

②改变流路结构。例如，将阀芯的移动改变为阀座的移动，将直线位移改变为角位移等，使控制阀体积缩小，重量减轻。

③采用电动执行机构。不仅可减少采用气动执行机构所需的气源装置和辅助设备，也可减少执行机构的重量。例如，Fisher公司的9000系列电动执行机构，其20型的高度小于330mm，使整个控制阀(带数字控制器和执行机构)质量降低到20～32kg。（3）旋转化：

由于旋转类控制阀，例如球阀等，有相对体积较小、流路阻力较小、可调比较大、密封性较好、防堵性能较好、流通能力较大等优点，因此，在控制阀新品种中，旋转阀的比重增大。特别是大口径管道中，普遍采用球阀、蝶阀等类型控制阀，从国外近年的产品看，旋转阀应用的比例正逐年增长。（4）安全化：

仪表控制系统的安全性已经得到各方面的重视，安全仪表系统(SIS)对控制阀的要求也越来越高，表现在以下几方面。

①对控制阀故障信息诊断和处理要求提高，不仅要对控制阀进行故障发生后的被动性维护，而且要进行故障发生前的预防性维护和预见性维护。因此，对组成控制阀的有关组件进行统计和分析，及时提出维护建议等变得更重要。

②对用于紧急停车系统或安全联锁系统的控制阀，提出及时、可靠、安全动作的要求。确保这些控制阀能够反应灵敏、准确。

③对用于危险场所的控制阀，应简化认证程序。例如，对本安应用的现场总线仪表，可简化为采用FISCO现场总线本质安全概念，使对本安产品的认证过程简化。

④与其他现场仪表的安全性类似，对控制阀的安全性，可采用隔爆技术＼防火技术、增安技术、本安技术、无火花技术等；对现场总线仪表，还可采用实体概念、本安概念、FISCO概念和非易燃(FINCO)概念等。（5）节能：

降低能源消耗，提高能源利用率是控制阀的一个发展方向。主要有下列几个发展方向。

①采用低压降比的控制阀。使控制阀在整个系统压降中占的比例减少，从而降低能耗，因此，设计低压降比的控制阀是发展方向之一；另一个发展方向是采用低阻抗控制阀，例如采用蝶阀、偏心旋转阀等。

②采用自力式控制阀。例如，直接采用阀后介质的压力组成自力式控制系统，用被控介质的能量实现阀后压力控制。③采用电动执行机构的控制阀。气动执行机构在整个控制阀运行过程中都需要有一定的气压，虽然可采用消耗量小的放大器等，但日积月累，耗气量仍是巨大的。采用电动执行机构，在改变控制阀开度时，需要供电，在达到所需开度时就可不再供电，因此，从节能看，电动执行机构比气动执行机构有明显节能优点。

④采用压电控制阀。在智能电气阀门定位器中采用压电控制阀，只有当输出信号增加时才耗用气源。

⑤采用带平衡结构的阀芯，降低执行机构推力或推力矩，缩小膜头气室，降低能源需要。

⑥采用变频调速技术代替控制阀。对高压降比的应用场合，如果能量消耗很大，可采用变频调速技术，采用变频器改变有关运转设备的转速，降低能源消耗。（6）保护环境：

环境污染已经成为公害，控制阀对环境的污染主要有控制阀噪声和控制阀的泄漏。其中，控制阀噪声对环境的污染更是十分严重。

①降低控制阀噪声。研制各种降低控制阀噪声的方法，包括从控制阀流路设计到控制阀阀内件的设计，从噪声源的分析到降低噪声的措施等。主要有设计降噪控制阀和降噪控制阀阀内件；合理分配压降，使用外部降噪措施，例如，增加隔离、采用消声器等。

②降低控制阀的大气污染。控制阀的大气污染指控制阀的“跑”、“冒”、“滴”、“漏”，这些泄漏物不仅造成物料或产品的浪费，而且对大气环境造成污染，有时，还会造成人员的伤亡或设备爆炸等事故。因此，研制控制阀填料结构和填料类型、研制控制阀的密封等将是控制阀今后一个重要的研究课题。计算机科学、控制理论和自动化仪表等高新科学技术的发展推动了控制阀的发展，例如，现场总线控制阀和智能阀门定位器的研制、数字通信在控制阀的实现等。控制阀的发展也推动了其他科学技术的发展，例如，对防腐蚀材料的研究、对削弱和降低噪声方法的研究、对流体动力学的研究等。随着现场总线技术的发展，控制阀也将开放、智能和更可靠，它将与度更高，控制的效果更明显，并为我国现代化建设发挥更重要的作用其他工业自动化仪表和计算机控制装置一起，使工业生产过程控制的功能更完善，控制的精。

4、控制阀在水处理中的发展方向的重点和难点

4.1重点：控制阀在水处理中的主要重点在于流量的控制，如：一改常规节流阀使用孔板或纯机械的减小流域面积的原理，利用相关导阀，最大限度地减小能量在节流过程中的损失；控制灵敏度高，安全可靠，调试简便，延长使用寿命。

4.2难点：一般来说，改变控制阀阀芯与阀座间的流通截面积，便可控制流量。但实际上还有许多因素影响，例如在调节面积改变的同时还发生阀前后压差的变化，而这又将引起流量的变化。因此控制阀在水处理中的发展方向的难点就在于如何有效的优化控制阀的开度从而控制流量，实现优化生产和降低成本的目的，怎样能够更好的锁定流经阀门的水量，而不是针对阻力的平衡，解决系统的动态失调问题。

5、设计时间

第五周：确定论文题目，以及了解相关的资料。

第六周、第七周、第八周：查找资料，并进行整理和分类。第十周：做论文。

6、结束语

尽管控制阀得到广泛的使用，调节系统中的其它单元大概都没有像它那样少的维护工作量。在许多系统中，控制阀经受的工作条件如温度、压力、腐蚀和污染都要比其它部件更为严重，然而，当它控制工艺流体的流动时，它必须令人满意地运行及最少的维修量。控制阀既有静态特性，又有动态特性，因而它影响整个控制回路成败。静态特性或增益项是阀的流量特性，它取决于阀门的尺寸、阀芯和阀座的组合结构、执行机构的类型、阀门定位器、阀前和阀后的压力以及流体的性质。控制阀由电动执行机构或气动执行机构和调节阀两部分组成。控制阀通常分为直通单座式调节阀和直通双座式调节阀两种，后者具有流通能力大、不平衡办小和操作稳定的特点，所以通常特别适用于大流量、高压降和泄漏少的场合。

7、参考文献

8、英文翻译

篇2：化工仪表及自动化课本

论

一、目的要求

1.使学生对本课程的研究内容有比较全面地了解。2.使学生掌握本课程的正确学习方法。

3.使学生了解本课程学习的重要性，以为以后的专业课学习打下良好的基础。

二、主要讲解内容及时间安排

2学时

1.主要讲解内容

（1）所用教材及主要参考书；（2）课程内容介绍；

（3）本课程的学习方法及学习要求。2.时间安排：按教学日历安排进行。

三、讲授重点

本课程的研究对象及主要内容；本课程的重点及学习方法和要求。

四、教学法

以课堂讲授为主，学生课后阅读相关的参考资料为辅。

五、参考书

（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：化学工业出版社，1999

（3）汪基寿主编.化工自动化及仪表.北京：中央广播电视大学出版社，1993（4）曹克民主编.自动控制概论.西安：西安建筑科技大学出版社，1995

第三章 检测仪表及传感器

一、目的要求

1.使学生了解仪表的性能指标。

2.使学生掌握仪表精度的意义及与测量误差的关系。

3.使学生初步掌握各种压力检测仪表的基本原理及压力表的选用方法。4.了解各种流量计的测量原理。重点是差压式流量计及转子流量计。5.了解各种液位测量方法。初步掌握液位测量中零点迁移的意义及计算方法。6.掌握热电偶温度计及热电阻温度计的测温原理。熟悉热电偶温度测量中的冷端温度补偿的作用及方法。

二、主要讲解内容及时间安排 15学时

1.主要讲解内容：

（1）检测仪表及传感器的概念，工业检测仪表的性能指标；（2）压力检测及仪表；（3）流量检测及仪表；（4）物位检测及仪表；（5）温度检测及仪表。

2.时间安排：按教学日历安排进行。

三、讲授重点

1仪表等级的确定及鉴定和选择；

2转子流量计的指示值修正，转子流量计与差压式流量计的工作原理的异同； 3差压式液位变送器的工作原理及零点迁移问题； 4热电偶温度计的冷端温度补偿。

四、讲授难点

1各种压力仪表的工作原理； 2转子流量计的指示值修正； 3差压式液位变送器的零点迁移问题； 4热电偶温度计的冷端温度补偿。

五、教学法

以课堂讲授为主，学生课后查阅相关的参考资料并完成课后作业巩固所学知识点为辅。

六、讲课思路

▲本章的基本概念： 1检测仪表 2传感器 3变送器

§1工业检测仪表性能指标 1有关测量误差的基本概念（１）测量（２）测量误差（３）误差来源（３个）（４）误差的表示（①、②）２仪表性能指标 2.1精确度

（1）大小确定。（2）应用（三个方面）2.2变差

2.3灵敏度与灵敏度限

（1）指针仪表 a灵敏度 b 灵敏度限（2）数字仪表 a分辨力 b最高分辨力 2.4线性度 2.5反应时间 §2压力检测及仪表 1压力检测的意义 2压力单位及检测仪表 2.1压力的定义及单位 2.2压力几种表示 2.3压力表的分类 3弹性式压力表 3.1原理 3.2特点 3.3弹性元件（1）定义（2）种类（３种）４电气式压力计 4.1原理 4.2组成 4.3种类（5种）5压力仪表的选用与安装 5.1压力仪表的选用（1）类型选择（2）量程的选择（3）精度等级的选择 5.2例题（见讲稿）§3流量检测及仪表 1概述

1.1流量的基本概念（1）流量（2）流量和总量（3）流量的表示

（4）体积流量（Ｑ）与质量流量（Ｍ）的关系1.2流量与总量的关系 1.3流量测量的方法（1）差压式流量计

（2）转子流量计

2差压式流量计（节流式流量计）2.1基本测量原理 2.2组成 2.3节流现象 2.4流量的基本关系式 2.5几种标准的节流装置 3转子流量计 3.1基本原理 3.2结构 3.3工作原理 3.4结论 3.5有关计算公式

4.电远传式转子流量计（LZD）4.1 LZD的组成 4.2流量变送 4.3电动显示部分 5转子流量计的指示值修正

5.1液体流量测量时的修正 5.2例题（见讲稿）5.3气体流量测定时的修正 6其它流量计简介 §4物位检测及仪表 1概述

1.1物位检测的对象 1.2物位检测的重要性 1.3物位检测仪表的种类 2差压式液位变送器 2.1工作原理 2.2零点迁移问题

2.3法兰式差压变送器测液位 2.4例题（见讲稿）3其它物位计 3.1电容式物位计 3.2核辐射物位计 §5温度检测及仪表 1概述

1.1温度检测的重要性 1.2温度测量仪表的种类 1.3温度测量的基本原理 2热电偶温度计 2.1特点及组成 2.2工作原理（1）热电效应

（2）热电现象的测温原理（3）中间导体定律 2.3热电偶的种类

（1）选用热电偶材料时应考虑的因素5

（2）热电偶的种类 2.4补偿导线的选用（1）补偿导线的定义（2）补偿导线的组成 2.5冷端温度补偿（1）冷端温度保持为0℃

（2）冷端温度的修正（冷端温度t0≠0）a计算修正 ▲例题（见讲稿）b电桥修正（电桥补偿法）c仪表调零点法 d补偿热电偶法 3热电阻温度计

3.1 热电阻温度计的工作原理及种类 3.2金属热电阻温度计的工作原理 3.3工业上常用的热电阻（1）金属热电阻的材料要求（2）目前应用最广泛的两种热电阻 3.4热电阻的结构 3.5热敏电阻

七、参考书

（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：化学工业出版社，1999

八、复习思考题

1、试述弹簧管压力表的基本工作原理。

2、霍尔压力传感器是怎样工作的？它为什么能将压力的变化线性地转换成霍尔电势？

3、什么叫应变片？如何用它来测量压力？

4、什么是节流现象？标准的节流体有哪几种？应用最广泛的是哪种？

5、差压式液位变送器的工作原理是什么？当测量有压容器的液位时，差压变送器的负压室为什么一定要与容器的气相相连接？

6、什么是液位测量时的零点迁移问题？怎样进行迁移？其实质是什么？

7、为什么要用法兰式差压变送器？它有哪几种结构型式？

8、热电偶温度计为什么可以用来测量温度？它由哪几部分组成？各部分有何作用？

9、用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿的方法有哪几种？

10、试述热电阻测温原理？常用热电阻的种类？

九、本章课后小结

第四章 显示仪表

一、目的要求

1.使学生掌握显示仪表的分类及动圈式显示仪表的工作原理。

2.使学生掌握XCZ－101型动圈式显示仪表及XCZ－102型动圈式显示仪表的工作原理。

3.使学生了解自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的异同。

二、主要讲解内容及时间安排 2学时

1.主要讲解内容：（1）显示仪表的分类；

（2）动圈式显示仪表及其温度补偿；

（3）XCZ－101型动圈式显示仪表和XCZ－102型动圈式显示仪表；（4）自动电子平衡电桥式显示仪表；（5）自动电位差计式显示仪表。2.时间安排：按教学日历安排进行。

三、讲授重点

1.XCZ－101型动圈式显示仪表及XCZ－102型动圈式显示仪表； 2.自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的异同。

四、讲授难点

1.自动电子平衡电桥；

2.自动电子电位差计。

五、教学法

以课堂讲授为主，学生课后查阅相关的参考资料并完成课后作业巩固所学知识点为辅。

六、讲课思路

▲显示仪表的定义及分类。§1动圈式显示仪表

1.动圈式显示仪表的类型及作用。

2.动圈式显示仪表的工作原理 3.动圈式显示仪表的温度补偿 4.XCZ－101型动圈式显示仪表 4.1原理、结构

4.2实际应用中存在的问题 4.3调整措施

5.XCZ－102型动圈式显示仪表 5.1原理、结构

5.2关于三线制和外接可调电阻（1）实际应用中存在的问题（2）调整措施 5.3注意事项

§2自动电子平衡电桥式显示仪表（与热电阻配套）1.手动平衡电桥测温原理 2.自动平衡电桥测温原理 §3自动电位差计式显示仪表 1.手动电位差计的工作原理 2.自动电位差计 2.1原理电路图 2.2冷端温度补偿

2.3自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的比较

七、参考书

（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：化学工业出版社，1999

八、复习思考题

1、动圈式仪表的作用原理是什么？

2、为什么要对动圈仪表进行温度补偿？其补偿方法是什么？

3、什么是三线制接法？对此有什么要求？

4、电子电位差计是如何实现对热电偶冷端温度自动补偿的？

九、本章课后小结 第一章

自动控制系统基本概念

一、目的要求

1.使学生掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用及相互影响和联系。2.使学生理解自动控制系统中常用的各种术语，掌握方块图的意义及画法。

3、熟悉管道及控制流程图上常用符号的意义。

4、了解控制系统的几种分类形式，掌握系统的静态与动态。

5、使学生掌握闭环控制系统在节跃干扰作用下，过渡过程的几种基本形式及过渡过程品质指标的含义。

二、主要讲解内容及时间安排 2学时

1.主要讲解内容：

（1）被控对象和控制参数的基本概念，自动控制系统的组成；

（2）工艺管道及控制流程图；

（3）自动控制系统的方块图及自动控制系统的分类；（4）自动控制系统的过渡过程和品质指标。2.时间安排：按教学日历安排进行。

三、讲授重点

1工艺管道及控制流程图； 2自动控制系统方框图； 3自动控制系统的品质指标。

四、讲授难点

自动控制系统的过渡过程和品质指标。

五、教学法

以课堂讲授为主，学生课后查阅相关的参考资料并完成课后作业巩固所学知识点为辅。

六、讲课思路

§1化工自动化的主要内容 1化工生产过程自动化的主要内容 2基本概念（1）自动检测系统（2）自动信号联锁装置（3）自动操纵系统（4）自动开停车系统（5）自动控制系统 §2自动控制系统的组成 1人工控制系统（基础）2自动控制系统 3组成

§3工艺管道及控制流程图 1控制流程图中常用的图形符号

1.1仪表（包括检测、显示、控制）的图形符号 1.2测量点 1.3连接线 2仪表位号

§4自动控制系统方块图

1自动控制系统方块图的组成及应用 2关于自动控制系统方块图的几点说明 ▲作业 课本P16 11题

§5自动控制系统的分类 1按被控变量分 2按控制器控制规律分 3按给定值是否变化分

§6自动控制系统的过渡过程和品质指标 1自动控制系统的动态与静态 1.1动态 1.2静态

2控制系统过渡过程分析 2.1阶跃干扰的特点

2.2自动控制系统在阶跃干扰作用下的过渡过程的基本形式 3自动控制系统的品质指标 4例题（见课件）▲作业

七、参考书

（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：化学工业出版社，1999

八、复习思考题

1、自动控制系统按其基本结构形式可分为几类？其中闭环控制系统中按设定值的不同形式又可分为几种？

2、自动控制系统主要由哪些环节组成？各部分的作用是什么？

3、什么是自动控制系统的过渡过程？在节跃干扰的作用下，其过渡过程有哪些基本形式？哪些过渡过程能基本满足控制要求？

4、衰减振荡过程的品质指标有哪些？各自的含义是什么？

5、什么是自动控制系统的方块图？它与工艺管道及控制流程图有什么区别？

6、什么是控制系统的动态与静态？

7、什么是反馈？什么是正反馈和负反馈？负反馈在自动控制中有什么重要意义？

九、本章课后小结

第五章 自动控制仪表

一、目的要求

1.使学生掌握各种控制规律及其特点。

2.使学生熟悉比例度、积分时间、微分时间对控制系统的影响。

二、主要讲解内容及时间安排 3学时

1.主要讲解内容：（1）控制仪表的作用；

（2）控制器基本控制规律及其对系统过渡过程的影响；

（3）双位控制器，比例控制器，积分控制器，微分控制器，比例积分微分控制器。2.时间安排：按教学日历安排进行。

三、讲授重点

基本控制规律及其对系统过渡过程的影响。

四、讲授难点

双位控制器，比例控制器，积分控制器，微分控制器，比例积分微分控制器。

五、教学法

以课堂讲授为主，学生课后查阅相关的参考资料并完成课后作业巩固所学知识点为辅。

六、讲课思路

§１概述

１自动控制仪表的作用 ２控制仪表发展的三个阶段

§２控制器的基本控制规律及其对系统过渡过程的影响 １双位控制器 1.1作用规律

1.2双位控制器的品质指标 1.3特点 1.4适用场合 2比例控制器 2.1工作原理 2.2数学关系 2.3比例控制器的余差 2.4比例控制器小结 3积分控制器 3.1数学关系 3.2工作原理

3.3积分控制器的优缺点 4比例积分控制器 4.1数学关系 4.2积分控制器小结 5微分控制器 5.1理想微分调节作用

5.2实际微分调节作用（比例作用+近似微分作用）5.3 KD、TD、T的意义及作用 6比例、积分、微分控制（PID）6.1数学关系 6.2特点 6.3可调整参数 6.4小结（1）比例调节（2）积分调节（３）微分调节 ７补充作业（见讲稿）

七、参考书

（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994

（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：化学工业出版社，1999

八、复习思考题

1、控制器的控制规律是指什么？常用的控制规律有哪些？试述常用的几种控制规律的定义及其特点？

2、什么是积分时间？它对系统过渡过程有什么影响？

3、什么是微分时间？它对系统过渡过程有什么影响？

九、本章课后小结

第六章

执行器

一、目的要求

1.使学生掌握控制阀的流量特性的意义。

2.使学生了解气动薄膜控制阀的基本结构、主要类型及使用场合。3.使学生理解气动执行器的气开、气关型式及其选择原则。4.使学生了解电动执行器的基本原理。

二、主要讲解内容及时间安排 2学时

1.主要讲解内容：

（1）执行器的定义及分类，气动执行器的结构和分类；（2）控制阀的流量特性；（3）控制阀的选择；

（4）电动执行器的种类及其优缺点。2.时间安排：按教学日历安排进行。

三、讲授重点

气动执行器。

四、讲授难点

控制阀的流量特性。

五、教学法

以课堂讲授为主，学生课后查阅相关的参考资料并完成课后作业巩固所学知识点为辅。

六、讲课思路

１执行器的作用及分类

2气动执行器的组成 2.1执行机构 2.2控制机构 2.3常用的辅助装置 3气动执行器的结构与分类 3.1执行机构 3.2控制机构 3.3分类

4控制阀的流量特性 4.1直线流量特性 4.2等百分比流量特性 4.3抛物线流量特性 4.4快开特性 5控制阀的选择

5.1控制阀结构与特性的选择 5.2气开式与气关式的选择

七、参考书

（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994

（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：化学工业出版社，1999

八、复习思考题

1、气动执行器主要由哪两部分组成？各起什么作用？

2、控制阀的流量特性是指什么？何为控制阀的理想流量特性和工作流量特性？

3、什么叫气动执行器的气开与气关式？其选择原则是什么？

九、本章课后小结

第七章

简单控制系统一、目的要求

1.使学生了解简单控制系统的结构、组成及作用。

2.使学生掌握简单控制系统中被控变量和操纵变量选择的一般原则。3.使学生了解各种基本控制规律的特点及应用场合。4.使学生掌握控制器被控参数的工程整定方法。5.使学生掌握控制器正、反作用的确定方法。

二、主要讲解内容及时间安排 4 学时

1.主要讲解内容：

（1）简单控制系统的组成；（2）被控变量的选择；（3）操纵变量的选择；

（4）控制器控制规律的选择；（5）控制器被控参数的工程整定。2.时间安排：按教学日历安排进行。

三、讲授重点

1被控变量的选择； 2控制器控制规律的选择； 3控制器参数的整定方法。

四、讲授难点 控制器控制规律的选择；

2控制器被控参数的工程整定。

五、教学法

以课堂讲授为主，学生课后查阅相关的参考资料并完成课后思考题巩固所学知识点为辅。

六、讲课思路

§1简单控制系统的组成 1定义 2组成

§2被控变量的选择 1选择的依据 2选择的原则 §3操纵变量的选择

1操纵变量的作用及选择的依据 2操纵变量选择的原则 §4控制器控制规律的选择 1控制规律的确定

2控制系统各单元正反作用方向的确定

§5控制器被控参数的工程整定 1工程整定方法的分类 2临界比例度法 3衰减曲线法 4经验凑试法

七、参考书

（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：化学工业出版社，1999

八、复习思考题

1、被控变量和操纵变量选择的一般原则为何？

2、何为简单控制系统？试画出简单控制系统的典型方块图。

3、为什么要考虑控制器的正、反作用？如何选择？

4、控制器参数整定的任务为何？工程上常用的控制器参数整定有哪几种方法？

九、本章课后小结

第八章

复杂控制系统一、目的要求

1.使学生掌握串级控制系统的结构、工作过程特点及应用场合。

2.使学生掌握串级控制系统中副变量的确定及主、副控制器正、反作用的选择方法。

二、主要讲解内容及时间安排学时

1.主要讲解内容：

（1）串级控制系统的工作过程，串级控制系统的特点；（2）串级控制系统中副回路的确定原则；

（3）串级控制系统中主、副控制器控制规律及正、反作用的选择。2.时间安排：按教学日历安排进行。

三、讲授重点

串级控制系统的特点，副回路的确定原则，主、副控制器控制规律及正、反作用的选择。

四、讲授难点

串级控制系统中主、副控制器控制规律及正、反作用的选择

五、教学法

以课堂讲授为主，学生课后参阅相关的资料为辅。

六、讲课思路 1复杂控制系统的定义

2串级控制系统的定义及适用场合 3串级控制系统的工作过程 4串级控制系统的特点 5副回路（副变量）的确定原则

6主、副控制器控制规律及正、反作用的选择 7例题（见课件）8总复习

七、参考书

（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：化学工业出版社，1999

八、复习思考题

1、什么叫串级控制系统？画出一般串级控制系统的典型方块图。

2、串级控制系统有哪些特点？主要使用在哪些场合？

3、串级控制系统中主、副变量应如何选择？

4、为什么说串级控制系统中的主回路是定值控制系统，而副回路是随动控制系统？

5、怎样选择串级控制系统中主、副控制器的正、反作用？

6、怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律？

7、串级控制系统中主、副控制器参数的工程整定主要有哪两种方法？

篇3：化工仪表及自动化课本

一、化工仪表的类型

在化工自动化的生产中, 化工仪表的应用范围非常广泛, 我们可以根据它们的特点对它们进行分别, 具体可以分为温度仪表、压力仪表、物位仪表、流量仪表和在线过程分析仪等五种。

第一种是温度仪表。因为化工生产的特殊性, 所以对温度的要求比较高, 一般需要控制在零下200℃到1800℃之间。在温度控制仪表中, 热电阻仪表和热电偶仪表是温度仪表中使用频率最高的。在总线技术的基础上, 通过电子技术, 可以将接收到的信号直接录入DCS和其他的温度采集仪表中, 实现对温度的自动控制。第二种是压力仪表。除了温度之外, 压力也是化学反应中的必要因素。如果缺少压力的保障, 化学反应是不可能有效完成的。同时, 压力也会对设备产生影响, 所以利用仪表来控制压力也是非常有必要的, 一般的压力值在负压和300兆帕之间, 常用的压力仪表主要有压力传感器、特种压力表和变送器等。第三种是物位仪表。这种仪表的主要作用就是对原料量进行控制, 常用的物位仪表可以分为直读、浮力、差压、电接触、电容、超声波、激光辐射等方式, 其中精确度最高的就是雷达式、矩阵涡流式和磁极伸缩式。第四种是流量仪表, 流量测量原理上大致分有速度法、容积法, 这两种方法可以用来测量体积流量, 而直接法、推导法则可以用于质量流量的测量。最后一种就是在线过程分析仪, 它通常和高精尖的分析仪器配套使用。

二、化工仪表的发展方向

随着我国科学技术的不断改进, 化工仪表在新时代的发展过程中已经具备了很多新的功能, 具体表现在以下几个方面。

1. 实现了可编程的功能

随着计算机网络技术的普及, 化工仪表中开始应用各种软件, 取代了之前数量庞大的硬件逻辑电路, 实现了硬件的软件化。在化工仪表的控制电路中, 利用其中接口芯片的位控特点, 对一些比较复杂的功能进行控制, 这个过程的软件编程比较简单。若用硬件来取代, 就需要使用一套非常大的控制和定时电路。因此, 在仪表中应用软件可以实现内部硬件结构的简化, 代替原来的逻辑电路。

2. 具有了记忆功能

传统采用逻辑电路和时序电路的化工仪表只能在一些特定的时刻对一些比较简单的状态进行记忆, 而且这种记忆方式的最大缺点就是, 当对下一个状态进行记忆时, 之前状态的记忆信息就会被清空。但是在信息化和自动化的基础上将微型计算机引入仪表之后, 利用其中的随机储存器, 在通电模式下就可以一直保留之前状态的记忆, 而且可以实现多条状态的同时记忆。

3. 具有计算功能

现代化工仪表中含有微型计算机, 所以具有计算能力, 不仅可以完成复杂的计算, 还能保证计算结果的精确度。具有计算功能的自动化仪表就可以完成很多复杂计算, 例如除法运算, 确定极大值、极小值, 给定极限检测等运算。

4. 能够对数据进行处理

化工仪表在实际的测量中会经常遇到一些线性化处理、自动检测、自动校准、测量值和工程值的转换等问题, 除此之外, 还需要抵抗外界因素的干扰。利用其中的微型计算机, 就可以利用软件来对这些问题进行处理。这种数据处理方式的优点就是为测量提供方便, 不仅可以减轻硬件的负担, 还能实现数据的检索、处理和优化。

5. 提高了测量的精确度

随着微型计算机被引入自动化仪表中, 通过他对中心系统的控制, 就可以在短时间内迅速完成重复测量, 然后计算出平均值, 这样就可以将误差和其他干扰因素排除在外, 确保测量的精确度。同时, 因为自动化仪表具有对误差进行修复的功能, 可以利用其中的微处理器来来减小误差, 对实地测量产生的误差进行修复, 这样也提高了测量的精确度。

6. 可以进行复杂控制

化工仪表实现自动化之后, 就可以实现普通化工仪表不能实现的功能。例如, 在气相或者液相的色谱仪器中, 可以采用色层分离法来对比较复杂的化学混合物进行分离, 以此来确定其中化学成分的含量多少。

除了上述自动化仪表的发展, 常规仪表也在电子技术和计算机技术推动下取得了快速发展, 使得新型的数字仪表、程序控制器和调节器逐渐开始使用。目前, 我国很多化工企业都可以根据实际需求来选择合适的化工仪表。

结束语

综上所述, 化工生产的自动化是一门具有很强综合性的技术性学科。这种技术可以通过对学科仪器进行自动控制, 并在计算机理论和计算机技术的基础上为化学工程提供服务。在现代化经济的发展过程中, 现代化工仪表和化工自动化已经成为一个整体, 这样不仅可以提高化工仪表的性能, 又能提高化工生产的自动化水平。

参考文献

[1]邓旸, 张德良.现代化工仪表以及化工自动化的过程控制[J].民营科技, 2013, 03 (11) :31-32.

[2]孔祥波.化工生产控制自动化及仪表研究[J].甘肃科技, 2009, 05 (25) :49-50+54.

[3]刘颖, 严军.化工仪表及自动化实验教学系统的应用[J].实验科学与技术, 2009, 01 (10) :46-47+87.

篇4：化工仪表及自动化课本

关键词：现代化工仪表；化工自动化；过程控制

前言

化工自动化指的是将自动化的生产设备安装到化工生产设备中，以代替人工作业，这个过程，便被称为化工自动化。在我国经济的发展过程中，化学工业所扮演的角色举足轻重，在一般条件下，化学工业的生产过程应该在全密闭的容器中进行，而人工操作不仅不方便，也会有一定的危险。在这种条件下，化学仪表的自动化便能够实现化工生产过程的安全高效，也能够实现对化学工艺指标的科学控制。

1.当前运用化工仪表的主要类型

在化学工业进行自动化生产的过程中，会广泛使用化工仪表，而主要的化学仪表可以根据不同的特点大致分为以下几种类型：

1.1化工温度仪表

化学工业在生产过程中，因原料与产品的特殊性，对温度具有较高的要求，一般情况下，生产过程中的温度都要控制在零下200摄氏度到1800摄氏度之间，在整个化工产品生产时，划分到化工温度仪表中使用频率最高的便是热电偶与热电阻两种仪表。其基本原理是依托于总线技术，将相关信息输入到DCS与其他温度采集装置中，以完成对化工生产温度上的自动控制。

1.2化工压力仪表

在化学工业生产过程中，压力是除温度以外的另一种必要的化学反应因素，如果在整个生产过程中没有控制好压力，那么整个生产的效果也会大打折扣[1]。与此同时，化工生产设备也会在一定程度上受到压力的影响，因此，在化工生产的过程中，压力仪表的运用也是必不可少的。压力仪表的类型也比较多，如特种压力表、压力传感器、变送器等。

1.3化工物位仪表

所谓物位仪表在整个化学工业生产中所起到的主要作用便是控制化工生产的原料量，也是整个化工生产过程中所必不可少的，在整个化工产品生产时，划分到化工物位仪表的主要有超声波、直读、电接触、浮力、激光辐射、差压以及电容等诸多方式，而其中使用最为广泛且具有较强精确度的主要有矩阵涡流式、雷达式以及磁极伸缩时三种类型。

1.4化工流量仪表

而化工流量仪表也是化工生产中必不可少的仪表之一，其测量原理主要有容积与速度两种方法，在测量体积流量方面比较合适，而质量流量则普遍采用推导法或直接法进行测量。化工流量仪表中流量的含义与普通的流速存在一定的差异，流量指的是有效截面在单位面积留过的流体的体积以及质量，有时还要借助积算仪对某段时期内的流量进行计算，而对流量的测量则要结合实际情况进行，有的要求大口径的流量，有时候则是微小的流量，此外，一些固体的接遏制的流量和多相及脉动流量等在介质上都体现出了不同性质[2]。

除以上四种仪表之外，还有一种在线过程分析仪表，主要用于相对高端的分析仪器，在普通的化学生产过程中，并不经常用到。

2.当前化工仪表的主要应用情况

在科学技术不断发展的前提下，当前化工仪表需要随着时代的发展也拥有了越来越多的功能，主要体现在以下几方面：

2.1记忆功能

在传统的化工仪表中，只能做到在指定的某一时刻做出最简单的记忆，而且记忆不能够被完整保存，具有较大的缺陷。但将自动化设备加入到化学仪表中去，则能够利用计算机中的存储器，将仪表所显示的信息做出完整记录，且将其系统保存，以便日后查看。例如，微机引入仪表后，存储器就能够对前段状态的信息进行记忆并将其保存下来，在需要的时候可以对存储记忆进行重现。

2.2可编程功能

在化学仪表中，将运用大量的高科技软件取代体积庞大的仪表硬件，并在电路控制的过程中，运用芯片位控技术，控制相对繁杂的系统功能，进行比较简单的软件编程[3]。

2.3数据处理功能

在化工生产的实际操作中，化学仪表不可避免的会遇到自动检测与校准、线性化处理、工程测量值相互转换等一系列问题，而且还会时不时的伴随着外界干扰。而在化工仪表中运用科学的计算机装置，便能够有效的运用软件来规避以上问题，使化工生产中的硬件负担更小，在数据的处理方面更加优化。

2.4計算功能

计算机的运用也意味着计算功能的实现，在化学仪表中运用微型计算机，不仅能够计算相对复杂的数据，还能够在很大程度上提升计算结构的精确性，而计算功能的实现能够帮助化学仪表完成以下比较复杂的计算任务，以确定化工生产中的极大极小值等。

2.5复杂控制功能

与普通的化学仪表相比，实现化工仪表自动化功能之后，能够做到很多以前无法实现的功能，举例来说，在化工色谱仪器中，运用自动化的化工仪表便能够通过色层分离的方法来实现相对复杂混合物的分离工作，进而确定混合物中化学成分的含量。

2.6测量精确度更高

化学仪表的自动化意味着计算机设备在化学仪表中的充分运用，而计算机能够完成短时间内的反复数据测量，进而计算数据的平均值，这也就在很大程度上提高了相关数据的准确性与精确度，减少了数据测量的误差。

3.结论

化学工业的自动化涉及到很多综合性技术，在对化学仪器自动化控制的过程中，以科学的计算机技术为依托，能够为化工生产过程提供更好服务。在未来的化工生产中，现代化工仪表需要与化工自动化形成一个系统结构，以提升化工仪表的准确性，促进化工生产的自动化进程。

参考文献：

[1]高东方，崔岩峰.执行《工程建设标准强制性条文》中石油和化工建设工程部分注意事项[J].石油规划设计，2013，08（15）：218-219.

[2]沈耀亚，赵德智，许凤军.功率超声在化工领域中的应用现状和发展趋势措施[J].现代化工，2014，06（22）：187-188.

篇5：化工仪表及自动化学习计划

顾名思义本门课程可分为两个模块即化工仪表的介绍以及其自动化的介绍，所以我的学习计划就围绕着这两个模块来。

首先是化工仪表方面知识的学习，由于书本上涉及的相关仪表非常多，所以必须先对书本上的内容有所熟悉和了解，上课时注意听老师的讲解，对于仪表上一些细节的内容要多加注意，例如压力计的量程以及操作规范，不同压力计所适用的不同的工作环境等等。由于这些仪表会在实验室里看到，故而在后期做实验的时候，遇到这些一标段时候要多加注意，根据实验老师的要求规范操作，并且要记录下一些书本上没有涉及的知识。而且还要想一想如果在化工实际生产环境中遇到这些仪表其操作各方面会有什么不同，进而加深对化工仪表的认识。

篇6：化工仪表及自动化教案第10章

内容提要: 1.控制仪表的作用和分类 2.模拟式控制仪表 3.数字式控制仪表

1.控制仪表的作用和分类

控制仪表经历三个发展阶段 基地式控制仪表

单元组合式仪表中的控制单元 以微处理器为基元的控制装置

2.模拟式控制仪表

在模拟式控制器中，所传送的信号形式为连续的模拟信号。目前应用的模拟式控制器主要是电动控制器

基本构成原理及部件

控制器基本构成

比较环节：将给定信号与测量信号进行比较，产生一个与它们的偏差成比例的偏差信号。

放大器：是一个稳态增益很大的比例环节。

反馈环节：通过正、负反馈来实现比例、积分、微分等控制规律。

DDZ-Ⅲ型电动调节器

Ⅲ型仪表统一由电源箱供给24V DC电源，并有蓄电池作为备用电源 优点：

各单元省掉了电源变压器，没有工频电源进入单元仪表，既解决了仪表发热问题，又为仪表的防爆提供了有利条件。

在工频电源停电时备用电源投入，整套仪表在一定时间内仍可照常工作，继续进行监视控制作用，有利于安全停车。

结构合理，比之Ⅱ型有许多先进之处。表现在：

基型控制器有全刻度指示控制器和偏差指示控制器两个品种，指示表头为100mm刻度纵形大表头，指示醒目，便于监视操作。

自动、手动的切换以无平衡、无扰动的方式进行，并有硬手动和软手动两种方式。面板上设有手动操作插孔，可和便携式手动操作器配合使用。

结构形式适于单独安装和高密度安装。

有内给定和外给定两种给定方式，并设有外给定指示灯，能与计算机配套使用，可组成SPC系统实现计算机监督控制，也可组成DDC控制的备用系统。

DDZ-Ⅲ型控制器结构方框图

主要由输入电路、给定电路、PID运算电路、自动与手动（包括硬手动和软手动两种）切换电路、输出电路及指示电路等组成。3.数字式控制仪表

数字式控制器的主要特点

（1）实现了模拟仪表与计算机一体化。（2）具有丰富的运算控制功能。（3）使用灵活方便，通用性强。（4）具有通讯功能，便于系统扩展。（5）可靠性高，维护方便

数字式控制器的硬件电路

主机电路

主机电路是数字式控制器的核心，用于实现仪表数据运算处理及各组成部分之间的管理。过程输入通道

过程输入通道包括模拟量输入通道和开关量输入通道，模拟量输入通道用于连接模拟量输入信号，开关量输入通道用于连接开关量输入信号。

过程输出通道

过程输出通道包括模拟量输出通道和开关量输出通道，模拟量输出通道用于输出模拟量信号，开关量输出通道用于输出开关量信号。

人／机联系部件

人／机联系部件一般置于控制器的正面和侧面。通信接口电路

通信接口将欲发送的数据转换成标准通信格式的数字信号，经发送电路送至通信线路（数据通道）上；同时通过接收电路接收来自通信线路的数字信号，将其转换成能被计算机接收的数据。

数字式控制器的软件 系统程序

系统程序是控制器软件的主体部分，通常由监控程序和功能模块两部分组成。用户程序

用户程序是用户根据控制系统的要求，在系统程序中选择所需要的功能模块，并将它们按一定的规则连接起来的结果。

作用

使控制器完成预定的控制与运算功能。

用户程序的编程通常采用面向过程POL语言。通常有组态式和空栏式语言两种，组态式又有表格式和助记符式之分。控制器的编程工作是通过专用的编程器进行的，有“在线”和“离线”两种编程方法。

KMM型可编程序调节器：是一种单回路的数字控制器。

KMM型调节器正面布置图

1～7—指示灯；8，9—按钮；10～13—指针

可以接收五个模拟输入信号，四个数字输入信号，输出三个模拟信号，输出三个数字信号。优点：

功能强大；

能用于单回路的简单控制系统与复杂的串级控制系统； 控制精度高、使用方便灵活；

有自我诊断的功能，维修方便；可与电子计算机联用。

调节器的启动步骤

（1）调节器在启动前，要预先将“后备手操单元”的“后备／正常”运行方式切换开关扳到“正常”位置。另外，还要拆下电池表面的两个止动螺钉，除去绝缘片后重新旋紧螺钉。

（2）使调节器通电，调节器即处于“联锁手动”运行方式，联锁指示灯亮。

（3）用“数据设定器”来显示、核对运行所必需的控制数据，必要时可改变PID参数。（4）按下“R”键（复位按钮），解除“联锁”。这时就可进行手动、自动或串级操作。

第十一章 执行器

内容提要: 1.气动执行器

2.阀门定位器与电-气转换器 3.电动执行器

1.气动执行器

气动执行器的结构与分类 执行机构

薄膜式：结构简单、价格便宜、维修方便，应用广泛。

活塞式：推力较大，用于大口径、高压降控制阀或蝶阀的推动装置。长行程：行程长、转矩大，适于输出转角（60°～90°）和力矩。气动薄膜式执行机构有正作用和反作用两种形式。控制机构

根据不同的使用要求，控制阀的结构形式主要有以下几种。直通单座控制阀

阀体内只有一个阀芯与阀座。

特点：结构简单、泄漏量小，易保证关闭，甚至完全切断。

缺点：在压差大的时候，流体对阀芯上下作用的推力不平衡，这种不平衡力会影响阀芯的移动。

直通单座阀

直通双座控制阀

阀体内有两个阀芯和阀座。

特点：流体流过的时候，不平衡力小。缺点：容易泄漏。

直通双座阀

根据阀芯与阀座的相对位置：可分为正作用式与反作用式两种形式。

角形控制阀

角形阀的两个接管呈直角形，一般为底进侧出。

特点：流路简单、阻力较小，适于现场管道要求直角连接，介质为高黏度、高压差和含有少量悬浮物和固体颗粒状的场合。

角形阀

三通控制阀

共有三个出入口与工艺管道连接。

按照流通方式分：合流型和分流型两种

三通阀

隔膜控制阀

采用耐腐蚀衬里的阀体和隔膜。

特点：结构简单、流阻小、流通能力比同口径的其他种类的阀要大。不易泄漏。耐腐蚀性强，适用于强酸、强碱、强腐蚀性介质的控制，也能用于高黏度及悬浮颗粒状介质的控制。

隔膜阀

蝶阀

特点：结构简单、重量轻、价格便宜、流阻极小。缺点：泄漏量大。

蝶阀

控制阀的流量特性

控制阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（相对位移）间的关系，即

QlfQmaxL 控制阀的理想流量特性

不同流量特性的阀芯形状

1—快开；2—直线；3—抛物线；4—等百分比

在不考虑控制阀前后压差变化时得到的流量特性称为理想流量特性。它取决于阀芯的形状

（1）直线流量特性

指控制阀的相对流量与相对开度成直线关系。

QdQmaxKldL

（2）等百分比（对数）流量特性

等百分比流量特性是指单位相对行程变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系。

QdQmaxKQQmaxldL（3）抛物线流量特性

Q11QmaxRlR1L2（4）快开特性

这种流量特性在开度较小时就有较大流量，随开度的增大，流量很快就达到最大。快开特性的阀芯形式是平板形的，适用于迅速启闭的切断阀或双位控制系统。控制阀的选择

控制阀结构与特性的选择 结构形式选择

主要根据工艺条件，如温度、压力及介质的物理、化学特性（如腐蚀性、黏度等）来选择。特性选择

先按控制系统的特点来选择阀的希望流量特性，然后再考虑工艺配管情况来选择相应的理想流量特性。

气开式与气关式的选择

有压力信号时阀关、无信号压力时阀开的为气关式。反之，为气开式。选择要求

主要从工艺生产上安全要求出发。信号压力中断时，应保证设备和操作人员的安全。如果阀处于打开位置时危害性小，则应选用气关式，以使气源系统发生故障，气源中断时，阀门能自动打开，保证安全。反之阀处于关闭时危害性小，则应选用气开阀。

气动执行器的安装和维护

（1）为便于维护检修，气动执行器应安装在靠近地面或楼板的地方。

（2）气动执行器应安装在环境温度不高于+60℃和不低于-40℃的地方，并应远离振动较大的设备。

（3）阀的公称通径与管道公称通径不同时，两者之间应加一段异径管。

（4）气动执行器应该是正立垂直安装于水平管道上。特殊情况下需要水平或倾斜安装时，除小口径阀外，一般应加支撑。即使正立垂直安装，当阀的自重较大和有振动场合时，也应加支撑。

（5）通过控制阀的流体方向在阀体上有箭头标明，不能装反。

（6）控制阀前后一般要各装一只切断阀，以便修理时拆下控制阀。考虑到控制阀发生故障或维修时，不影响工艺生产的继续进行，一般应装旁路阀。

（7）控制阀安装前，应对管路进行清洗，排去污物和焊渣。安装后还应再次对管路和阀门

进行清洗，并检查阀门与管道连接处的密封性能。当初次通入介质时，应使阀门处于全开位置以免杂质卡住。

（8）在日常使用中，要对控制阀经常维护和定期检修。2．阀门定位器与电-气转换器

电-气转换器可以把电动变送器来的电信号变为气信号，送到气动控制器或气动显示仪表；也可把电动控制器的输出信号变为气信号去驱动气动控制阀，此时常用电气阀门定位器，它具有电-气转换器和气动阀门定位器两种作用。

电-气转换器原理结构图

1—喷嘴挡板；2—调零弹簧；3—负反馈波纹管；4—十字弹簧；5—正反馈波纹管；6—杠杆；7—测量线圈；8—磁钢；9—铁芯；10—放大器

电-气阀门定位器 作用

具有电-气转换器的作用，可用电动控制器输出的0～10 mA DC或4～20 mA DC信号去操纵气动执行机构；

具有气动阀门定位器的作用，可以使阀门位置按控制器送来的信号准确定位。

改变图中反馈凸轮5的形状或安装位置，还可以改变控制阀的流量特性和实现正、反作用。

电-气阀门定位器

1—力矩马达；2—主杠杆；3—平衡弹簧；4—反馈凸轮支点；5—反馈凸轮；6—副杠杆；7—副杠杆支点；8—薄膜执行机构；9—反馈杆；10—滚轮；11—反馈弹簧；12—调零弹簧；13—挡板；14—喷嘴；15—主杠杆支点 3.电动执行器

电动执行器接收来自控制器的0～10mA或4～20mA的直流电流信号，并将其转换成相应的角位移或直行程位移，去操纵阀门、挡板等控制机构，以实现自动控制。分类：角行程、直行程、多转式

角行程电动执行机构

角行程执行机构的组成示意图

主要由伺服放大器、伺服电动机、减速器、位置发送器和操纵器组成。

位置发送器

是能将执行机构输出轴的位移转变为0～10mA DC（或4～20mA DC）反馈信号的装置，它的主要部分是差动变压器。

差动变压器原理图