8-1 執行器在自動控制系統中起什么作用？
答：在過程控制系統中，執行器接受調節器的指令信號，經執行機構將其轉換成相應的角位移或直線位移，去操縱調節機構，改變被控對象進、出的能量或物料，以實現過程的自動控制。在任何自動控制系統中，執行器是*的組成部分。如果把傳感器比擬成控制系統的感覺器官，調節器就是控制系統的大腦，而執行器則可以比擬為干體工作的手。
8-2 執行器由哪些部分構成?各起什么作用？
答：執行器由執行機構和調節閥（調節機構）兩個部分組成，圖8-1為氣動執行器的外形圖。執行機構是執行器的推動裝置，它根據控制信號的大小，產生相應的推力，推動調節閥動作。調節閥是執行器的調節部分，在執行機構推力的作用下，調節閥產生一定的位移或轉角，直接調節流體的流量。
各類執行器的調節機構的種類和構造大致相同，主要是執行機構不同。因此在執行器介紹時分為執行機構和調節閥兩部分。應說明的是在電動執行器中執行機構和調節閥基本是可分的兩個部分，在氣動執行器中兩者不可分的，是統一的整體。
8-3 執行機構的分類如何？
答：執行器按其所使用的能源形式可分為氣動、電動和液動三大類。
（1）電動執行器
電動執行器是以電能為動力的，它的特點是獲取能源方便，動作快，信號傳遞速度快，且可遠距離傳輸信號，便于和數字裝置配合使用等。所以電動執行器處于發展和上升時期，是一種有發展前途的裝置。其缺點是結構復雜，價格貴和推動力小，同時，一般來說電動執行器不適合防火防爆的場合。但如果采用防爆結構，也可以達到防火防爆的要求。
（2）氣動執行器
氣動執行器是以壓縮空氣為動力的，有結構簡單、動作穩定、輸出力大、維護方便和防火防爆等點。所以廣泛應用于石油、化工、冶金、電力等部門，特別適用于有爆炸危險的石油、化工供應過程。其缺點是滯后大，不適宜遠傳（150m以內），不能與數字裝置連接。
目前，內外所選用的執行器中，液動的很少。
8-4 常用調節閥有哪幾種？它們各有什么缺點？
答：調節閥的品種很多，但根據閥芯的動作形式，調節閥可分為直行程式和角行程式兩大類。閥桿帶動閥芯沿直線運動的調節閥屬于直行程類，閥芯按轉角運動的調節閥屬于角行程類。其常用結構類型如下圖8-2所示。
（一）直行程式的調節機構
1、直通單座閥
所謂單座是指閥體內只有一個閥芯和一個閥座。如圖8-2（b）、（c）所示。其特點是結構簡單、泄漏量小(甚至可以*切斷)和允許壓差小。因此，它適用于要求泄漏量小，工作壓差較小的干凈介質的場合。在應用中應特別注意其允許壓差，防止閥門關不死。
2、直通雙座閥
直通雙座調節閥[圖8-2(a)]的閥體內有兩個閥芯和閥座。它與同口徑的單座閥相比，流通能力約大20%～25%。因為流體對上、下兩閥芯上的作用力可以相互抵消，但上、下兩閥芯不易同時關閉，因此雙座閥有允許壓差大、泄漏量較大的特點。故適用于閥兩端壓差較大，泄漏量要求不的干凈介質場合，不適用于粘度和含纖維的場合。
3、角形閥
角形調節閥[圖8-2(d)]的閥體為直角形，其流路簡單，服力小，適用于壓差、粘度、含懸浮物和顆粒狀物料流量的控制。一般使用于底進側出、此種調節閥穩定性較。在壓場合下，為了延長閥芯使用壽命，可采用側進底出，但在小開度財容易發生振蕩。
（二）角行程式的調節機構
1、蝶閥
蝶閥[圖8-2(g)]的擋板以轉軸的旋轉來控制流體的流量。它由閥體、擋板、擋板軸和軸封等部件組成。其結構簡單、體積小、重量輕、成本低、流通能力大，特別適用于低壓差、大口徑、大流量氣體和帶有懸浮物流體的場合，但泄漏量較大。其流量特性在轉角達到70º。前和等百分比特性相似，70º以后工作不穩定，特性也不，所以蝶閥通常在0º～70º轉角范圍內使用。蝶閥不僅在石油、煤氣、化工、水處理等一般工業上得到廣泛應用，而且還應用于熱電站的冷卻水系統。
2、凸輪撓曲閥
凸輪撓曲閥又稱偏心旋轉閥[圖8-2(i)]，也是一種結構的調節閥。其球面閥芯的中心線與轉軸中心偏離，轉軸帶動閥芯偏心旋轉，使閥芯向前下方進入閥座。
偏心旋轉閥有體積小，重量輕，使用，維修方便，通用性強，流體阻力小等點，適用于粘度較大的場合，在石灰、泥漿等流體中，有較的使用性能。
8-5 何謂調節閥的流量系數？它與哪些因素有關？
答：所謂調節閥的流量系數，是指在調節閥全開時，單位時間內通過調節閥的流體體積或質量。它表明了調節閥根據要求應有的尺寸大小。
對不可壓縮流體而言，從流體的能量守恒原理不難得到流過調節閥的流量表達式：
從調節閥的流量表達式可知，流過調節閥的流量大小與流體的種類、性質、工況及閥芯閥座的結構尺寸等許多因素有關，因此，表示調節閥的流量系數，必須規定一定的條件。流量系數KV可以定義為：在調節閥前后壓差為100kPa，流體密度為1000kg/m3的條件下，每小時通過閥門的流體數量(m3)。
8-6 調節閥的氣開、氣關選擇原則是怎樣確定的？單參數控制系統中，調節器的正、反作用又是如何定的？
答：確定調節閥開關方式的原則是：當信號壓力中斷時，應保證設備和供應的安全。如閥門在信號中斷后處于打開位置，流體不中斷Z安全，則選用氣關閥；如果閥門在信號壓力中斷后處于關閉位置，流體不通過Z安全，則選用氣開閥。
在一個自動控制系統中，應使調節器、調節閥、對象三個環節組合起來，能在控制系統中起負反饋作用。
一般步驟，先由操縱變量對被控變量的影響方向來確定對象的作用方向，然后由安全條件來確定調節閥的氣開、氣關型式，Z后由對象、調節閥、調節器三個環節組合后為“負”來確定調節器的正、反作用。
【例1】 有一液位控制系統如圖8-3所示，根據要求調節閥選用氣開式，調節器的正反作用應該如何？
解：先做兩條規定：
（1）氣開調節閥為+A，氣關調節閥為－A；
（2）調節閥開大，被調參數上升為+B，下降為－B。
則 A×B=“+”調節閥選反作用；
A×B=“－”調節閥選正作用。
在圖中，閥為氣開+A，閥開大，液位下降－B，則有：
（+A）×（－B）=“－”調節器選正作用。
8-7 電動執行機構的基本結構怎樣?
答：電動執行機構接受電動調節器輸出的0～10mA，DC或4～20mA，DC信號，并將其轉換成相應的輸出軸角位移或直線位移，去操縱調節閥，以實現自動調節。
電動執行機構由伺服放大器和執行單元兩大部分，其結構原理方框圖如圖8-3所示。
圖8-3 電動執行機構組成框圖
從調節器來的信號通過伺服放大器驅動電動機，經減速器帶動調節閥，同時經位置發信器將閥桿行程反饋給伺服放大器，組成位置隨動系統。依靠位置反饋，保證輸入信號準確地轉換為閥桿的行程。
8、控制閥的結構形式主要有哪些？各有什么特點？主要使用在什么場合？
答：
類型 | 特點 | 主要使用場合 |
直通單座控制閥 | 結構簡單、泄露量小、易于保證關閉、 | 小口徑、低壓差 |
直通雙座控制閥 | 不平衡力小、泄露量較大 | Z為常用 |
角形控制閥 | 流路簡單，阻力較小 | 現場管道要求直角連接、壓差、介質黏度大、含有少量懸浮物和顆粒狀固體 |
三通控制閥 | 有三個出入口與管道連接，可組成分流與合流兩種形式 | 配比控制或旁路控制 |
隔膜控制閥 | 結構簡單、流阻小、流通能力大、耐腐蝕性強 | 強酸、強堿、強腐蝕性、黏度、含懸浮顆粒狀的介質 |
蝶閥 | 結構簡單、重量輕、價格、流阻極小、泄露量大 | 大口徑、大流量、低壓差、含有少量纖維或懸浮顆粒狀介質 |
球閥 | 閥芯與閥體都呈球形體 | 流體的黏度大、污穢、雙位控制 |
凸輪撓曲閥 | 密閉性、重量輕、體積小、安裝方便 | 介質黏度、含懸浮物顆粒 |
籠式閥 | 可調范圍大、振動小、不平衡力小、結構簡單、套筒互換性、汽蝕小、噪音小 | 壓差大、要求噪音小的場合。對溫、黏度及含固體顆粒的介質不適用 |
9、什么叫氣動執行器的氣開式與氣關式？其選擇原則是什么？
答：隨著送往執行器的氣壓信號的增加，閥逐漸打開的稱為氣開式，反之稱為氣關式。氣開、氣關式的選擇主要是由供應上安全條件決定的。一般來講，閥全開時，供應過程或設備比較危險的選氣開式；閥全關時，供應過程或設備比較危險的應選氣開式；
10、試簡述電動執行器的功能與主要功能。
答：角行程的功能是接收來自控制器的０～１０Ａ的支流電流信號，并將其轉換成相應的角位移或直行程位移，去操縱閥門、擋板等的控制機構，以實現自動控制。
電動執行器的主要類型有角行程、直行程和多轉式等。角行程電動執行機構以電動機為動力元件，將輸入的直流電流信號轉換為相應的角位移（），這種執行機構適用于操縱蝶閥、擋板之類的旋轉式控制閥。直行程執行機構接收輸入的直流電流信號后，使電動機轉動，然后經減速器減速并轉換為直線位移輸出，去操縱單座、雙座、三通等各種噢內控制閥和其他直線式控制機構。多轉式電動執行機構主要用來開啟和關閉閘閥、截至閥等多轉式閥門，一般用作就地操作和遙控。
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