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。
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，是统一的整体。
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。
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。
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 8-2b、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，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、阻力小，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，但在小开度时容易发生振荡。
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。
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）。
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安全。如阀门在信号中断后处于打开位置、流体不中断最安全，则选用气关阀；如果阀门在信号压力中断后处于关闭位置、流体不通过最安全，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，然后由工艺安全条件来确定调节阀的气开、气关型式，最后由对象、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】有一液位控制系统，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="-" 调节器选正作用。本例中阀为气开 +A，阀开大液位下降 -B，则有（+A）×（-B）="-"，调节器选正作用。
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组成，其结构原理方框图如图 8-3 所示。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？
| 控制阀结构形式一览 | ||
|---|---|---|
| 类型 | 特点 | 主要使用场合 |
| 直通单座控制阀 | 结构简单、泄漏量小、易于保证关闭 | 小口径、低压差 |
| 直通双座控制阀 | 不平衡力小、泄漏量较大 | 最为常用 |
| 角形控制阀 | 流路简单、阻力较小 | 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 |
| 三通控制阀 | 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 | 配比控制或旁路控制 |
| 隔膜控制阀 | 结构简单、流阻小、流通能力大、耐腐蚀性强 | 强酸、强碱、强腐蚀性、高黏度、含悬浮颗粒状的介质 |
| 蝶阀 | 结构简单、重量轻、价格便宜、流阻极小、泄漏量大 | 大口径、大流量、低压差、含有少量纤维或悬浮颗粒状介质 |
| 球阀 | 阀芯与阀体都呈球形体 | 流体的黏度大、污秽、双位控制 |
| 凸轮挠曲阀 | 密闭性好、重量轻、体积小、安装方便 | 介质黏度高、含悬浮物颗粒 |
| 笼式阀 | 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 | 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 |
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、气关式的选择主要由工艺生产上的安全条件决定：一般来讲，阀全开时生产过程或设备比较危险的选气关式；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类型。
答：角行程的功能是接收来自控制器的 4～20mA 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（0-90 度），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、三通等各种直行程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、截止阀等多转式阀门，一般用作就地操作和遥控。
编者注：原文图 8-1～图 8-3 未随网络版保存；问 10 原文"4～20A"应为"4～20mA"。
