8-1 执行器在自动控制系统中起什么作用？
答：在过程控制系统中，执行器接受调节器的指令信号，经执行机构将其转换成相应的角位移或直线位移，去操纵调节机构，改变被控对象进、出的能量或物料，以实现过程的自动控制。在任何自动控制系统中，执行器是必不可少的组成部分。如果把传感器比拟成控制系统的感觉器官，调节器就是控制系统的大脑，而执行器则可以比拟为干具体工作的手。
8-2 执行器由哪些部分构成?各起什么作用？
答： 执行器由执行机构和调节阀（调节机构）两个部分组成，图8-1为气动执行器的外形图。执行机构是执行器的推动装置，它根据控制信号的大小，产生相应的推力，推动调节阀动作。调节阀是执行器的调节部分，在执行机构推力的作用下，调节阀产生一定的位移或转角，直接调节流体的流量。
各类执行器的调节机构的种类和构造大致相同，主要是执行机构不同。因此在执行器介绍时分为执行机构和调节阀两部分。应说明的是在电动执行器中执行机构和调节阀基本是可分的两个部分，在气动执行器中两者不可分的，是统一的整体。
8-3 执行机构的分类如何？
答：执行器按其所使用的能源形式可分为气动、电动和液动三大类。
（1）电动执行器
电动执行器是以电能为动力的，它的特点是获取能源方便，动作快，信号传递速度快，且可远距离传输信号，便于和数字装置配合使用等。所以电动执行器处于发展和上升时期，是一种有发展前途的装置。其缺点是结构复杂，价格贵和推动力小，同时，一般来说电动执行器不适合防火防爆的场合。但如果采用防爆结构，也可以达到防火防爆的要求。
（2）气动执行器
气动执行器是以压缩空气为动力的，具有结构简单、动作可靠稳定、输出力大、维护方便和防火防爆等优点。所以广泛应用于石油、化工、冶金、电力等部门，特别适用于具有爆炸危险的石油、化工生产过程。其缺点是滞后大，不适宜远传（150m以内），不能与数字装置连接。
目前，国内外所选用的执行器中，液动的很少。
8-4 常用调节阀有哪几种？它们各有什么优缺点？
答：调节阀的品种很多，但根据阀芯的动作形式，调节阀可分为直行程式和角行程式两大类。阀杆带动阀芯沿直线运动的调节阀属于直行程类，阀芯按转角运动的调节阀属于角行程类。其常用结构类型如下图8-2所示。
（一）直行程式的调节机构
1、直通单座阀
所谓单座是指阀体内只有一个阀芯和一个阀座。如图8-2（b）、（c）所示。其特点是结构简单、泄漏量小(甚至可以完全切断)和允许压差小。因此，它适用于要求泄漏量小，工作压差较小的干净介质的场合。在应用中应特别注意其允许压差，防止阀门关不死。
2、直通双座阀
直通双座调节阀[图8-2(a)]的阀体内有两个阀芯和阀座。它与同口径的单座阀相比，流通能力约大20%～25%。因为流体对上、下两阀芯上的作用力可以相互抵消，但上、下两阀芯不易同时关闭，因此双座阀具有允许压差大、泄漏量较大的特点。故适用于阀两端压差较大，泄漏量要求不高的干净介质场合，不适用于高粘度和含纤维的场合。
3、角形阀
角形调节阀[图8-2(d)]的阀体为直角形，其流路简单，服力小，适用于高压差、高粘度、含悬浮物和颗粒状物料流量的控制。一般使用于底进侧出、此种调节阀稳定性较好。在高压场合下，为了延长阀芯使用寿命，可采用侧进底出，但在小开度财容易发生振荡。
（二）角行程式的调节机构
1、蝶阀
蝶阀[图8-2(g)]的挡板以转轴的旋转来控制流体的流量。它由阀体、挡板、挡板轴和轴封等部件组成。其结构简单、体积小、重量轻、成本低、流通能力大，特别适用于低压差、大口径、大流量气体和带有悬浮物流体的场合，但泄漏量较大。其流量特性在转角达到70º。前和等百分比特性相似，70º以后工作不稳定，特性也不好，所以蝶阀通常在0º～70º转角范围内使用。蝶阀不仅在石油、煤气、化工、水处理等一般工业上得到广泛应用，而且还应用于热电站的冷却水系统。
2、凸轮挠曲阀
凸轮挠曲阀又称偏心旋转阀[图8-2(i)]，也是一种新型结构的调节阀。其球面阀芯的中心线与转轴中心偏离，转轴带动阀芯偏心旋转，使阀芯向前下方进入阀座。
偏心旋转阀具有体积小，重量轻，使用可靠，维修方便，通用性强，流体阻力小等优点，适用于粘度较大的场合，在石灰、泥浆等流体中，具有较好的使用性能。
8-5 何谓调节阀的流量系数？它与哪些因素有关？
答：所谓调节阀的流量系数，是指在调节阀全开时，单位时间内通过调节阀的流体体积或质量。它表明了调节阀根据工艺要求应具有的尺寸大小。
对不可压缩流体而言，从流体的能量守恒原理不难得到流过调节阀的流量表达式：
从调节阀的流量表达式可知，流过调节阀的流量大小与流体的种类、性质、工况及阀芯阀座的结构尺寸等许多因素有关，因此，表示调节阀的流量系数，必须规定一定的条件。流量系数KV可以定义为：在调节阀前后压差为100kPa，流体密度为1000kg/m3的条件下，每小时通过阀门的流体数量(m3)。
8-6 调节阀的气开、气关选择原则是怎样确定的？单参数控制系统中，调节器的正、反作用又是如何定的？
答：确定调节阀开关方式的原则是：当信号压力中断时，应保证工艺设备和生产的**。如阀门在信号中断后处于打开位置，流体不中断***，则选用气关阀；如果阀门在信号压力中断后处于关闭位置，流体不通过***，则选用气开阀。
在一个自动控制系统中，应使调节器、调节阀、对象三个环节组合起来，能在控制系统中起负反馈作用。
一般步骤，首先由操纵变量对被控变量的影响方向来确定对象的作用方向，然后由工艺**条件来确定调节阀的气开、气关型式，*后由对象、调节阀、调节器三个环节组合后为“负”来确定调节器的正、反作用。
【例1】 有一液位控制系统如图8-3所示，根据工艺要求调节阀选用气开式，调节器的正反作用应该如何？
解：先做两条规定：
（1）气开调节阀为+A，气关调节阀为－A；
（2）调节阀开大，被调参数上升为+B，下降为－B。
则 A×B=“+”调节阀选反作用；
A×B=“－”调节阀选正作用。
在图中，阀为气开+A，阀开大，液位下降－B，则有：
（+A）×（－B）=“－”调节器选正作用。
8-7 电动执行机构的基本结构怎样?
答：电动执行机构接受电动调节器输出的0～10mA，DC或4～20mA，DC信号，并将其转换成相应的输出轴角位移或直线位移，去操纵调节阀，以实现自动调节。
电动执行机构由伺服放大器和执行单元两大部分，其结构原理方框图如图8-3所示。
图8-3 电动执行机构组成框图
从调节器来的信号通过伺服放大器驱动电动机，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，组成位置随动系统。依靠位置反馈，保证输入信号准确地转换为阀杆的行程。
8、控制阀的结构形式主要有哪些？各有什么特点？主要使用在什么场合？
答：
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类型
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特点
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主要使用场合
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直通单座控制阀
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结构简单、泄露量小、易于保证关闭、
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小口径、低压差
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直通双座控制阀
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不平衡力小、泄露量较大
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*为常用
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角形控制阀
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流路简单，阻力较小
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现场管道要求直角连接、高压差、介质黏度大、含有少量悬浮物和颗粒状固体
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三通控制阀
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有三个出入口与工艺管道连接，可组成分流与合流两种形式
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配比控制或旁路控制
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隔膜控制阀
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结构简单、流阻小、流通能力大、耐腐蚀性强
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强酸、强碱、强腐蚀性、高黏度、含悬浮颗粒状的介质
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蝶阀
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结构简单、重量轻、价格便宜、流阻极小、泄露量大
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大口径、大流量、低压差、含有少量纤维或悬浮颗粒状介质
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球阀
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阀芯与阀体都呈球形体
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流体的黏度大、污秽、双位控制
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凸轮挠曲阀
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密闭性好、重量轻、体积小、安装方便
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介质黏度高、含悬浮物颗粒
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笼式阀
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可调范围大、振动小、不平衡力小、结构简单、套筒互换性好、汽蚀小、噪音小
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压差大、要求噪音小的场合。对高温、高黏度及含固体颗粒的介质不适用
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9、什么叫气动执行器的气开式与气关式？其选择原则是什么？
答：随着送往执行器的气压信号的增加，阀逐渐打开的称为气开式，反之称为气关式。气开、气关式的选择主要是由工艺生产上**条件决定的。一般来讲，阀全开时，生产过程或设备比较危险的选气开式；阀全关时，生产过程或设备比较危险的应选气开式；
10、试简述电动执行器的功能与主要功能。
答：角行程的功能是接收来自控制器的０～１０Ａ的支流电流信号，并将其转换成相应的角位移或直行程位移，去操纵阀门、挡板等的控制机构，以实现自动控制。
电动执行器的主要类型有角行程、直行程和多转式等。角行程电动执行机构以电动机为动力元件，将输入的直流电流信号转换为相应的角位移（ ），这种执行机构适用于操纵蝶阀、挡板之类的旋转式控制阀。直行程执行机构接收输入的直流电流信号后，使电动机转动，然后经减速器减速并转换为直线位移输出，去操纵单座、双座、三通等各种噢内控制阀和其他直线式控制机构。多转式电动执行机构主要用来开启和关闭闸阀、截至阀等多转式阀门，一般用作就地操作和遥控。