氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)和原理

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)與原理內(nèi)容簡(jiǎn)介

概述1調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)和組成2故障處理4調(diào)試3概述調(diào)節(jié)閥又稱(chēng)控制閥，，是生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的重要設(shè)備。調(diào)節(jié)閥可以連續(xù)和精確地調(diào)節(jié)流量，常用來(lái)調(diào)節(jié)流體的壓力、溫度、流量、液位等熱力參數(shù)，以滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝流程需要。調(diào)節(jié)閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)起推動(dòng)作用，而閥體與與介質(zhì)直接接觸，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，改變閥芯與閥座間的流通面積，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的作用。

作為調(diào)節(jié)閥的驅(qū)動(dòng)部分，執(zhí)行機(jī)構(gòu)有著十分重要的作用，其性能的好壞直接影響著閥門(mén)調(diào)節(jié)性能。按其使用的動(dòng)力可以分為氣動(dòng)、電動(dòng)和液動(dòng)三大類(lèi)。概述氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以潔凈壓縮空氣為動(dòng)力，通過(guò)推動(dòng)薄膜或活塞的移動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)閥體運(yùn)動(dòng)，控制閥門(mén)開(kāi)度以達(dá)到控制目的，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、維護(hù)方便和動(dòng)作可靠、調(diào)節(jié)靈敏等特點(diǎn)，因此應(yīng)用廣泛。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，接收標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)來(lái)控制閥門(mén)。（一體化執(zhí)行機(jī)構(gòu)）具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、不需要電氣轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，多應(yīng)用在二位式閥門(mén)。不適合用在一些需要快速反應(yīng)或調(diào)節(jié)頻繁的的閥門(mén)上。液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以高壓抗燃油（或水）為動(dòng)力，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)來(lái)控制閥門(mén)，可以產(chǎn)生很大的推力。常應(yīng)用在大口徑或高壓力管道上。缺點(diǎn)是裝置體積大，控制復(fù)雜，需要一套供油裝置（油站）來(lái)配合工作。一般電廠(chǎng)中采用液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的有循泵出口碟閥；高、中低壓缸主汽門(mén)、調(diào)門(mén)等。概述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥主要由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥體、附件三部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)以潔凈壓縮空氣為動(dòng)力，接收4~20毫安電信號(hào)或20~100KPa氣信號(hào)，驅(qū)動(dòng)閥體運(yùn)動(dòng)，改變閥芯與閥座間的流通面積，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的作用。為了改善閥門(mén)的線(xiàn)性度，克服閥桿的摩擦力和被調(diào)介質(zhì)工況（溫度、壓力）變化引起的影響，使用閥門(mén)定位器與調(diào)節(jié)閥配套，從而使閥門(mén)位置能按調(diào)節(jié)信號(hào)精確定位。

為了機(jī)組安全運(yùn)行，一些重要的閥門(mén)設(shè)計(jì)有電磁閥、保位閥、快速泄壓閥等附件，確保調(diào)節(jié)閥在失電、失信號(hào)或失氣情況下實(shí)現(xiàn)快開(kāi)（關(guān)）或保位功能（三斷自鎖保護(hù)功能），滿(mǎn)足工藝系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求。概述氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分類(lèi)：按功能：兩位式調(diào)節(jié)式按氣缸結(jié)構(gòu)：薄膜式活塞式按閥桿移動(dòng)方式：直行程角行程按閥桿移動(dòng)方向：正作用反作用按作用方式：?jiǎn)巫饔秒p作用按氣動(dòng)失效模式分：失氣開(kāi)－氣關(guān)失氣關(guān)－氣開(kāi)概述控制閥的三斷保護(hù)控制閥的三斷保護(hù)指：斷氣源保護(hù)、斷電源保護(hù)、斷信號(hào)源保護(hù)。是滿(mǎn)足工藝系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障。與電磁閥、保位閥、快速泄壓閥等附件組合使用。控制閥應(yīng)用示意圖（如下圖）概述執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要組成部件:

隔膜或活塞隔膜/活塞是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的承壓部件，它的作用是在執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)成一個(gè)密閉的壓力腔室，給閥桿一個(gè)驅(qū)動(dòng)力，從而驅(qū)動(dòng)閥桿能向上或者向下運(yùn)動(dòng)。彈簧彈簧是執(zhí)行機(jī)構(gòu)重要的組成部分.彈簧力是閥門(mén)的驅(qū)動(dòng)力，在失去壓縮空氣時(shí)，是靠彈簧力來(lái)開(kāi)/關(guān)閥門(mén)的。在通入壓縮空氣時(shí)，氣壓壓縮或拉伸彈簧,克服彈簧力來(lái)開(kāi)/關(guān)閥門(mén)。手輪手輪機(jī)構(gòu)是與調(diào)節(jié)閥配套使用的附屬裝置。氣動(dòng)桿連軸器閥體基本結(jié)構(gòu)閥體主要組成部件有：閥籠閥瓣閥座（密封環(huán)）閥桿閥籠壓環(huán)附件主要附件電磁閥－根據(jù)系統(tǒng)邏輯保護(hù)關(guān)系控制閥門(mén)動(dòng)作減壓閥－保證供氣氣壓過(guò)濾器－凈化來(lái)自空氣壓縮機(jī)的氣源電流/氣壓轉(zhuǎn)換器（I/P）－使控制點(diǎn)的電信號(hào)適用于氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位器－改善調(diào)節(jié)閥的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性流量放大器－增大進(jìn)入閥門(mén)隔膜氣腔的氣流量附件氣動(dòng)保位閥－保證重要閥門(mén)在氣源突然中斷時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)調(diào)節(jié)閥行程的自鎖快速泄壓閥－使閥門(mén)在失氣后快速回到安全位置限位開(kāi)關(guān)－顯示閥門(mén)到達(dá)全開(kāi)全關(guān)狀態(tài)

定位器閥門(mén)定位器是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的核心部件，起閥門(mén)定位作用。它將閥桿位移信號(hào)作為反饋測(cè)量信號(hào),以DCS或控制器輸出作為設(shè)定信號(hào)，進(jìn)行比較，當(dāng)兩者有偏差時(shí)，定位器輸出控制信號(hào)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，建立閥桿位移與控制器輸出信號(hào)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，閥門(mén)定位器是以閥桿位移為測(cè)量信號(hào)，以控制器輸出為設(shè)定信號(hào)的反饋控制系統(tǒng)。定位器按其結(jié)構(gòu)形式和工作原理可以分成氣定位器、電－氣閥門(mén)定位器和智能式閥門(mén)定位器。

氣定位器的輸入信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)氣信號(hào)，例如，20~100kPa氣信號(hào)，其輸出信號(hào)也是標(biāo)準(zhǔn)的氣信號(hào)。電氣閥門(mén)定位器的輸入信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號(hào)，例如，4~20mA電流

定位器信號(hào)或1~5V電壓信號(hào)等，在電氣閥門(mén)定位器內(nèi)部將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電磁力，然后輸出氣信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制閥。智能電氣閥門(mén)定位器帶CPU，可處理有關(guān)智能運(yùn)算，它將DCS輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣信號(hào)，根據(jù)調(diào)節(jié)閥工作時(shí)閥桿摩擦力，抵消介質(zhì)壓力波動(dòng)而產(chǎn)生的不平衡力，使閥門(mén)開(kāi)度對(duì)應(yīng)于DCS輸出的電流信號(hào)。并且可以進(jìn)行智能組態(tài)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，達(dá)到改善控制閥性能的目的。定位器工作原理如下：定位器以薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)配套使用的定位器為例簡(jiǎn)述氣定位器工作原理(如下圖):氣定位器是按力平衡原理工作的.當(dāng)進(jìn)入波紋管的信號(hào)壓力增加時(shí),杠桿2繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),使杠桿末端擋板靠近噴嘴,使噴嘴節(jié)流、背壓,這樣使得工作氣源經(jīng)氣動(dòng)放大器后進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)薄膜壓力增加，推動(dòng)連桿并帶動(dòng)平板一起向下移動(dòng)，也使得擺桿向下壓，偏心凸輪隨之逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)滾輪使杠桿1向左運(yùn)動(dòng)，將反饋彈簧拉伸，當(dāng)彈簧對(duì)杠桿2的拉力和信號(hào)壓力作用在波紋管上的力達(dá)到平衡時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)達(dá)到平衡，此時(shí)一定的信號(hào)壓力就對(duì)應(yīng)一定的閥門(mén)位置。定位器凸輪式氣定位器工作原理定位器電-氣式定位器：是在氣定位器的基礎(chǔ)上將電氣轉(zhuǎn)換元件集成到定位器上，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電磁力，然后輸出氣信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制閥，方便了控制。與氣動(dòng)定位器相比，用戶(hù)只需要給標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)即可（一般是4~20mA電流信號(hào)）。定位器

智能型定位器（以西門(mén)子定位器為例）目前智能型閥門(mén)定位器在電廠(chǎng)中應(yīng)用最為廣泛，相對(duì)于機(jī)械式定位器，智能型定位器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、維護(hù)量小、調(diào)校迅速，在調(diào)節(jié)時(shí)間上不存在滯后，調(diào)節(jié)精確等優(yōu)點(diǎn)。主要生產(chǎn)廠(chǎng)家有ABB、西門(mén)子、FISHER、梅索尼蘭等。西門(mén)子SIPARTPS2定位器適用于氣動(dòng)直行程或角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)

的控制。采用微處理器對(duì)給定值和位置反饋?zhàn)鞅容^。如果微處理器檢測(cè)到偏差，它就用一個(gè)五步開(kāi)關(guān)程序來(lái)控制壓電閥，壓電閥進(jìn)而調(diào)節(jié)進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室的空氣流量，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)使閥門(mén)到達(dá)與給定值相對(duì)應(yīng)的位置。最終達(dá)到消除偏差。

SIPART定位器性能穩(wěn)定，具有以下優(yōu)點(diǎn)：直行程和角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用同一類(lèi)型的閥門(mén)定位器

三個(gè)按鍵和雙行LCD顯示可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)捷的操作和編程具有零位和行程范圍自動(dòng)調(diào)整的功能設(shè)定值和控制變量極限值可進(jìn)行選擇手動(dòng)操作時(shí)無(wú)需另外的設(shè)備具有可選的或可編程的輸出特性

可編程設(shè)置閥門(mén)“緊密關(guān)閉”功能具有自診斷功能耗氣量小定位器

功能圖定位器

快速泄壓閥工作原理：當(dāng)信號(hào)氣壓正常供氣的時(shí)候,泄壓側(cè)被膜片緊緊蓋住,氣壓能源源不斷地通向氣動(dòng)頭;當(dāng)信號(hào)氣壓為零時(shí),

氣動(dòng)頭內(nèi)的氣壓反向頂開(kāi)隔膜由多孔出口快速泄掉。

使閥門(mén)在失氣后快速回到安全位置（見(jiàn)下圖）?？焖傩箟洪y減壓閥減壓閥工作原理壓縮空氣由輸入端進(jìn)入壓力室，經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾后通過(guò)閥芯進(jìn)入輸出腔室。輸出腔室有一小孔與彈簧腔室相連，使輸出氣壓直接作用于彈簧膜片上，當(dāng)輸出氣壓大于膜片上彈簧壓力時(shí)，膜片向上移動(dòng)，帶動(dòng)閥芯向上移動(dòng)，輸入氣源被閥芯隔斷，輸出腔室內(nèi)的壓縮空氣通過(guò)膜片和閥芯頂部之間間隙進(jìn)入排空腔室由放氣孔排出，使輸出壓力減小。當(dāng)輸出氣壓小于膜片上彈簧壓力時(shí)，膜片向下移動(dòng)，輸入氣源通過(guò)閥芯和閥座之間間隙進(jìn)入輸出腔室，使輸出腔室內(nèi)的壓力上升。只有當(dāng)輸出壓力與彈簧壓力一致時(shí)，閥芯和閥座間隙固定，輸出壓力穩(wěn)定。因此只要調(diào)整減壓閥頂部的調(diào)節(jié)螺絲，就控制輸出壓力。（見(jiàn)下圖）減壓閥氣動(dòng)放大器工作原理：F1F2定位器輸出信號(hào)氣壓從上部進(jìn)入放大器，壓迫上膜片A產(chǎn)生向下推力F1，推動(dòng)金屬架C向下移動(dòng)，迫使閥芯向下移，使輸出氣壓發(fā)生改變，輸出氣壓作用于下膜片B產(chǎn)生向上推力F2，因?yàn)樯舷履て嗟龋栽诮饘偌蹸達(dá)到平衡時(shí)P1=P2。因此，定位器通過(guò)放大器輸出到閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的空氣流量增加，而壓力不變。當(dāng)P1減小，P2>P1時(shí)，金屬架向上移動(dòng)與閥塞之間產(chǎn)生間隙，氣室B中空氣從排氣口排出；隨后閥塞在回座彈簧的作用下向上移動(dòng)，減小與氣流室接觸面之間的間隙，進(jìn)氣減少，氣室B中壓力減小，直到P2=P1時(shí)達(dá)到平衡。氣動(dòng)保位閥氣動(dòng)保位閥是閥位保護(hù)裝置。當(dāng)閥門(mén)氣源中斷，或氣源供給發(fā)生故障時(shí)，氣動(dòng)保位閥能夠自動(dòng)切斷調(diào)節(jié)器與調(diào)節(jié)閥氣室，或定位器輸出與調(diào)節(jié)閥氣室之間的通道，使調(diào)節(jié)閥的閥位保持原來(lái)的控制位置，避免調(diào)節(jié)閥因失氣導(dǎo)致閥門(mén)開(kāi)度突變對(duì)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生的擾動(dòng)，保證調(diào)節(jié)回路中工藝參數(shù)不變。這樣介質(zhì)的被調(diào)作用不中斷，故障消除后，氣動(dòng)保位閥立刻恢復(fù)正常位置。下圖所示為氣動(dòng)保位閥的結(jié)構(gòu)。當(dāng)氣源信號(hào)進(jìn)入氣室B時(shí)，作用在比較部件2上的力，與彈簧1的作用力進(jìn)行比較。正常狀態(tài)時(shí)，膜片比較部件2的推力，大于給定的彈簧力，此時(shí)平板閥芯3抬起，打開(kāi)噴嘴4，通道處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)氣源發(fā)生故障而供氣中斷時(shí)，氣室B的壓力氣動(dòng)保位閥下降，在彈簧力作用下，平

板閥芯3蓋住噴嘴，切斷了

氣室A與輸出口的通道。也就是將氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣室密封，使調(diào)節(jié)閥的工作位置

保持在原來(lái)的位置上，起到

保持閥位的作用。調(diào)試調(diào)節(jié)閥調(diào)試方法(僅供參考)目前一體化氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有以下幾種：ABB、Simens、FISHER、梅索尼蘭等。1)準(zhǔn)備工作

所有氣動(dòng)閥門(mén)調(diào)試之前都必須完成以下準(zhǔn)備工作

檢查配管是否安裝正確。檢查定位器以及位置反饋連接件是否安裝完好，反饋連桿的安裝角度是否正確。檢查接線(xiàn)是否正確，輸入信號(hào)是否正確：定位器接收4~20mA信號(hào)，如果信號(hào)小于4mA或者大于20mA定位器都有可能不能正常工作。氣管路吹掃。調(diào)試氣壓調(diào)整，F(xiàn)IHER定位器一般調(diào)整在2.5bar左右，ABB定位器一般在3.8bar左右，Simens定位器一般在4bar左右，SP2定位器調(diào)整在2.5bar。機(jī)務(wù)對(duì)閥門(mén)全開(kāi)和全關(guān)位置確認(rèn)。確認(rèn)閥門(mén)需調(diào)成正作用還是反作用：智能式定位器正作用與反作用都是可以選擇的，一般情況下廠(chǎng)家已根據(jù)定貨要求，在閥門(mén)出廠(chǎng)前設(shè)定好，無(wú)須用戶(hù)設(shè)定。只要檢查就可以了。或根據(jù)運(yùn)行要求自行選擇。將手輪放在自動(dòng)位置。設(shè)置了手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的調(diào)閥，一定要把手輪放在自動(dòng)位置，否則閥門(mén)不能自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)調(diào)試完畢后檢查三斷保護(hù)是否與設(shè)計(jì)相符