调节阀的基本知识

气动调节阀工作原理

已有76 次阅读2011-01-27 09:04标签: 气动调节阀电磁阀转换器动力源

气动调节阀

气动调节阀是石油、化工、电力、冶金等工业企业广泛使用的工业过程控制仪表之一。通常由气动执行机构、阀门、**等连接安装调试后形成气动调节阀。

气动调节阀工作原理气动调节阀就是以压缩空气为动力源，以气缸为执行器，并借助于电气阀门**、转换器、电磁阀、保位阀等附件去驱动阀门，实现开关量或比例式调节，接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的流量、压力、温度等各种工艺参数。气动调节阀的特点就是控制简单，反应快速，且本质安全，不需另外再采取防爆措施。

结构分类根据阀门动作方式可基本分为：直行程（薄膜调节阀、直行程气缸）和角行程（拨叉式、齿轮齿条式）两种方式。

维修检查气动调节阀准确正常地工作对保证工艺装置的正常运行和安全生产有着十分重要的意义。因此加强气动调节阀的维修是必要的。

一、检修时的重点检查部位

检查间体内壁：在高压差和有腐蚀性介质的场合，阀体内壁、隔膜阀的隔膜经常受到介质的冲击和腐蚀，必须重点检查耐压耐腐情况；

检查阀座：因工作时介质渗入，固定阀座用的螺纹内表面易受腐蚀而使阀座松弛；

检查阀芯：阀芯是调节阀的可动部件之一，受介质的冲蚀较为严重，检修时要认真检查阀芯各部是否被腐蚀、磨损，特别是在高压差的情况下，阀芯的磨损因空化引起的汽蚀现象更为严重。损坏严重的阀芯应予更换；检查密封填料：检查盘根石棉绳是否干燥，如采用聚四氟乙烯填料，应注意检查是否老化和其配合面是否损坏；

检查执行机构中的橡胶薄膜是否老化，是否有龟裂现象。

二、气动用调节阀的日常维护

当调节阀采用石墨一石棉为填料时，大约三个月应在填料上添加一次润滑油，以保证调节阀灵活好用。如发现填料压帽压得很低，则应补充填料，如发现聚四氟乙燥填料硬化，则应及时更换；应在巡回检查中注意调节阀的运行情况，检查阀位指示器和调节器输出是否吻合；对有**的调节阀要经常检查气源，发现问题及时处理；应经常保持调节阀的卫生以及各部件完整好用。

三、常见故障及产生的原因

（一）调节阀不动作。故障现象及原因如下：

1．无信号、无气源。①气源未开，②由于气源含水在冬季结冰，导致风管堵塞或过滤器减压阀堵塞失灵，③压缩机故障；④气源总管泄漏。

2．有气源，无信号。①调节器故障；③**波纹管漏气；④调节网膜片损坏。

3．**无气源。①过滤器堵塞；②减压阀故障I③管道泄漏或堵塞。

4．**有气源，无输出。**的节流孔堵塞。

5．有信号、无动作。①阀芯脱落，②阀芯与社会或与阀座卡死；③阀杆弯曲或折断；④阀座阀芯冻结或焦块污物；⑤执行机构弹簧因长期不用而锈死。

（二）调节阀的动作不稳定。故障现象和原因如下：

1．气源压力不稳定。①压缩机容量太小；②减压阀故障。

2．信号压力不稳定。①控制系统的时间常数（T＝RC）不适当；②调节器输出不稳定。

3．气源压力稳定，信号压力也稳定，但调节阀的动作仍不稳定。①**中放大器的球阀受脏物磨损关不严，耗气量特别增大时会产生输出震荡；②**中放大器的喷咀挡板不平行，挡板盖不住喷咀；③输出管、线漏气；④执行机构刚性太小；⑤阀杆运动中摩擦阻力大，与相接触部位有阻滞现象。

（三）调节阀振动。故障现象和原因如下：

1．调节阀在任何开度下都振动。①支撑不稳；②附近有振动源；③阀芯与衬套磨损严重。

2．调节阀在接近全闭位置时振动。①调节阀选大了，常在小开度下使用；②单座阀介质流向与关闭方向相反。

（四）调节阀的动作迟钝。迟钝的现象及原因如下：

1．阀杆仅在单方向动作时迟钝。①气动薄膜执行机构中膜片破损泄漏；②执行机构中“O”型密封泄漏。

2．阀杆在往复动作时均有迟钝现象。①阀体内有粘物堵塞；②聚四氟乙烯填料变质硬化或石墨一石棉填料润滑油干燥；③填料加得太紧，摩擦阻力增大；④由于阀杆不直导致摩擦阻力大；⑤没有**的气动调节阀也会导致动作迟钝。

（五）调节阀的泄漏量增大。泄漏的原因如下：

1．阀全关时泄漏量大。①阀芯被磨损，内漏严重，②阀未调好关不严。

2．阀达不到全闭位置。①介质压差太大，执行机构刚性小，阀关不严；②阀内有异物；③衬套烧结。

（六）流量可调范围变小。主要原因是阀芯被腐蚀变小，从而使可调的最小流量变大。

了解气动调节阀的故障现象及原因，可以对症采取措施予以解决。

分类应用气动调节阀动作分气开型和气关型两种。

气开型（Air to Open）是当膜头上空气压力增加时，阀门向增加开度方向动作，当达到输入气压上限时，阀门处于全开状态。反过来，当空气压力减小时，阀门向关闭方向动作，在没有输入空气时，阀门全闭。故有时气开型阀门又称故障关闭型（Fail to Close FC）。

气关型（Air to Close）动作方向正好与气开型相反。当空气压力增加时，阀门向关闭方向动作；空气压力减小

或没有时，阀门向开启方向或全开为止。故有时又称为故障开启型（Fail to Open FO）。

气动调节阀的气开或气关，通常是通过执行机构的正反作用和阀态结构的不同组装方式实现。

气开气关的选择是根据工艺生产的安全角度出发来考虑。当气源切断时，调节阀是处于关闭位置安全还是开启位置安全？举例来说，一个加热炉的燃烧控制，调节阀安装在燃料气管道上，根据炉膛的温度或被加热物料在加热炉出口的温度来控制燃料的供应。这时，宜选用气开阀更安全些，因为一旦气源停止供给，阀门处于关闭比阀门处于全开更合适。如果气源中断，燃料阀全开，会使加热过量发生危险。又如一个用冷却水冷却的的换热设备，热物料在换热器内与冷却水进行热交换被冷却，调节阀安装在冷却水管上，用换热后的物料温度来控制冷却水量，在气源中断时，调节阀应处于开启位置更安全些，宜选用气关式（即FO）调节阀。

气开式改变为气关式或气关式改变为气开式，如调节阀安装有智能式阀门**，在现场可以很容易进行互相切换。

但也有一些场合，故障时不希望阀门处于全开或全关位置，操作不允许，而是希望故障时保持在断气前的原有位置处。这时，可采取一些其它措施，如采用保位阀或设置事故专用空气储缸设施来确保。

优点1、气动调节阀在防爆区安全性高。

2、阀门故障时，气动调节阀的安全位置比电动调节阀容易实现。

3、一般而言，气动调节阀的体积也比电动调节阀更小巧

气动调节阀的工作原理：气动调节阀由执行机构和调节机构组成。执行机构是调节阀的推力部件，它按控制信号压力的大小产生相应的推力，推动调节机构动作。阀体是气动调节阀的调节部件，它直接与调节介质接触，调节该流体的流量。

一、线路调试

线路调试用于检查连接调节阀的信号线路、气源管线或液压管线是否正确连接。

1.调节阀输入信号的连接。通常，与阀门定位器一起检查。调节阀输入信号来自控制器，因此，从控制器输出一个起点信号，检查调节阀是否在起点位置；输出一个终点信号，检查调节阀是否在终点位置。为此，对于气动调节阀应检查供气气源压力是否正常；过滤减压器工作是否正常；液动调节阀应检查液压系统供给的油压是否正常；电动调节阀要检查供电是否正常；输出信号是否正确等，并在测量范围内至少取5点检查输入信号与阀位之间是否满足所需关系。应检查气开、气关的作用方式是否正确，是否满足工艺生产过程的安全生产要求。

2.调节阀输出信号的连接。调节阀输出信号是阀位信号，可以是模拟量信号或数字量信号。应在检查调节阀输入信号的同时，检查阀位信号是否正确。采用HART或智能电气阀门定位器时，应检查阀位状态信息能否正确传输。调节阀全行程运行过程中应侦听调节阀阀芯和阀座是否有机械振动和异常杂音。

3.手轮机构调试。检查手轮机构能否正确转动和动作，限位和锁定装置是否好用。

4.当出现偏差超过允许偏差限时，应进行相应的调试。例如，改变阀位开关的位置,检查接线或管路是否有泄漏，以及控制器死区的调整等。

二、系统调试

调节阀是控制系统的最终元件，因此，调节阀运行前需进行系统调试。系统调试应工

艺操作配合进行。

1.负反馈调试。控制系统应满足负反馈要求，因此，应将控制器、检测变送器和调节阀(包括阀门定位器)和被控对象一起考虑，并设置控制器的正、反作用。负反馈准则是控制系统开环总增益为正。设置好控制器正、反作用方式后，可在控制器测量端模拟输入信号，使其增加或减小，观测控制器输出变化是否符合作用方式的要求，并检查调节阀的动作方向是否正确，是否能够使被控变量向减小方向变化。

2.调节阀压降检查。调节阀压降检查在进行清水模拟调试时进行。在调节阀全行程运行过程中，检查调节阀两端压降变化，是否有空化或闪蒸造成的噪声发生，流量变化情况如何，是否符合所设计的流量特性等。

3.响应时间检查。一些控制系统对调节阀的响应时间有要求时，应检查调节阀的响应时间。在控制器输出信号改变时开始计时，到调节阀阀位到达最终稳态位置的63％所需的时间即为响应时间，其时间应满足工艺生产过程的操作要求