电气阀门定位器原理培训1（PPT37页)

电气阀定位器结构原理培训定位器电气阀门定位器结构原理培训•概述:执行机构是自动调节系统的重要组成部分，通常用其来调节流入（或流出）调节对象的物质或能量，以实现对热力生产过程中各种热工参数的自动控制，所以又称为调节系统的终端控制元件。一个自动调节系统即使设计合理、装置设备先进，但如果调节机构选择不当，如特性不好或调节范围不合适，仍然会使调节系统出现异常。由于调节机构直接与工作介质接触，使用条件恶劣，所以容易出现故障，比如调节阀尺寸选择不合理或特性不适宜，使调节质量不高；调节阀通流部分被腐蚀、堵塞，使其工作特性变坏；调节阀的机械性能差，动作不灵敏或产生振荡等。因此我们在对气动执行机构进行检修和维护时，必须对调节机构的结构、原理、特性等进行了解，以保证工作的顺利进行，这是保证自动调节系统正常工作的基础。电气阀门定位器结构原理培训•调节机构的分类调节机构在生产过程中直接与介质接触，通过其调节作用来控制生产过程。根据被调节的介质或能量的不同，可分为以下几种类型：–控制流体介质的调节机构，如阀门、挡板、闸板等；–控制固体介质的调节机构，如刮板、叶轮等；–控制电流的调节机构，如电位器、继电器、接触器等；–控制其他形式能量的调节机构。在玻璃行业中调节阀又是使用最广泛的调节机构，通常用来改变管道系统中各种气体介质的流量，从而达到控制生产过程的目的。电气阀门定位器结构原理培训•常用的调节阀有多种分类形式，按通流形式分，有柱塞式、碟板式、笼式、以及迷宫式等；按动作形式分，有直行式、角行式等；按照介质通过调节阀时，对阀芯的作用方向分，有流开式和流闭式等按操作能源的不同，又可分为气动、液动、电动三大类。它们有着各自不同的特性，应用的不同的场合。电气阀门定位器结构原理培训•控制阀的构成：控制阀主要由两大部分组成：阀体＋执行器电气阀门定位器结构原理培训•执行器的功能：-控制阀门的开关，保证阀门正常工作所需的行程-提供阀门关闭时所需的关闭力-具备一定的开关速度，保证使用要求-与相关附件联合使用，满足意外故障时阀门的理想位置（故障时阀门打开，或关闭，或即时原位锁定）电气阀门定位器结构原理培训•气动执行机构及其控制装置：执行机构是驱动调节阀的动力装置，有气动、电动、液动等方式，其中气动执行机构以其维护工作简单、动作速度较快、具有防爆性、以及容易得到较大力矩等优点，被广泛应用于各种场合。气动执行机构有薄膜式和气缸两种。薄膜式通常单端进气、弹簧复位，对于不同的进气方向又分为气开式（进气打开阀门，失气弹簧复位关闭阀门）和气关式（进气关闭阀门，失气弹簧复位打开阀门）。由于薄膜式气动执行机构中的薄膜耐受压力较小，通常在2kg/cm以下，因此，如果应用在力矩较大的调节阀上时，就必须增加薄膜电气阀门定位器结构原理培训•的面积，使执行机构的体积变得十分庞大；而气缸式执行机构的活塞和缸体均可以耐受较大的气源压力，而且缸体可以造得很长，因此可用在力矩大、行程长的阀门上。但气缸也有它的缺点，由于活塞与缸体之间有相对运动，就有可能产生不可预见的磨擦力，如缸体锈蚀、密封圈张力不均匀等原因，使得执行机构卡涩造成调节失灵。而薄膜阀由于结构的特点，不会产生上述故障，这也是薄膜阀的优势。电气阀门定位器结构原理培训•气动执行机构控制装置的主要组成部件和功能–减压阀：降低控制气源压力，以适宜执行机构的工作压力；–过滤器：滤去压缩空气中的水和其他杂质，保证进入电/气转换器、定位器以及执行机构的压缩空气的清洁。许多产品是减压阀和过滤器一体化设计；–电/气转换器（E/P）：将控制系统来的4~20mA电流信号转换成3~15psi（0.2~1kg/cm）的气压控制信号；–定位器：是阀位控制的核心部件，对调节阀的阀位进行精确控制；–位置变送器：通过连杆与阀杆的位移同步产生转角移动，转换成4~20mA电信号，线性地反映阀门的开度；–行程开关：通常安装在阀门的全开和全关位置，用以发出阀门全开和全关的信号送到控制系统电气阀门定位器结构原理培训•为了实现某些特殊的控制功能，一些执行机构上还配备了其他的控制部件，如实现联锁功能的电磁阀，实现保位功能的锁气器，加快动作速度的气放大器，失气时维持短时操作的储能罐等等。电气阀门定位器结构原理培训•主要部件原理概述执行机构控制部件生产厂家很多，结构也有很大差异，但他们利用的原理都很近似，电/气转换和定位器主要采取两种形式，即E/P、定位器分开和一体化设计，而定位器又分为气动机械平衡式和智能型。控制部件中E/P、减压阀、气动机械平衡式定位器都是利用力平衡原理进行调节的。下面重点介绍电/气转换器和定位器等控制部件工作原理。一.力平衡式工作原理电气阀门定位器结构原理培训电气阀门定位器结构原理培训上图气动阀门定位器是按力平衡原理设计和工作的。如图下图所示当通入波纹管的信号压力增加时，使杠杆2绕支点转动，档板靠近喷嘴，喷嘴背压经放大器放大后，送入薄膜执行机构气室，使阀杆向下移动，并带动反馈杆（摆杆）绕支点转动，连接在同一轴上的反馈凸轮（偏心凸轮）也跟着作逆时针方向转动，通过滚轮使杠杆1绕支点转动，并将反馈弹簧拉伸、弹簧对杠杆2的拉力与信号压力作用在波纹管上的力达到新的平衡状态。此时，一定的信号压力就与一定的阀门位置相对应。当通入波纹管的信号压力减少时，使杠杆2绕支点转动，档板离开喷嘴，喷嘴背压经放大器放大后，送入薄膜执行机构气室，使阀电气阀门定位器结构原理培训杆向上移动，并带动反馈杆（摆杆）绕支点转动，连接在同一轴上的反馈凸轮（偏心凸轮）也跟着作顺时针方向转动，通过滚轮使杠杆1绕支点转动，并将反馈弹簧压缩、弹簧对杠杆2的压力与信号压力作用在波纹管上的力达到新的平衡状态。此时，一定的信号压力就与一定的阀门位置相对应。以上作用方式为正作用，若要改变作用方式，只要将凸轮翻转，A向变成B向等，即可。所谓正作用定位器，就是信号压力增加，输出压力亦增加；所谓反作用定位器，就是信号压力增加，输出压力则减少。•力平衡式定位器调节原理方框图电气阀门定位器结构原理培训电气阀门定位器结构原理培训二.电气阀门定位器原理气动阀门定位器是一种将电气信号转换成压力信号的转换装置，以压缩空气或氮气为工作气源来控制工业炉调节阀的开度大小。普遍用于工业炉温度自动控制系统中对气动阀门执行机构的连续控制。气动阀门定位器是按力平衡原理工作的，实现由输入的4～20mA电流信号控制气动阀门由0～100％的开启度。其工作原理如下图。电气阀门定位器结构原理培训电气阀门定位器结构原理培训•当需要增加阀门开启度，计算机控制系统的输出电流信号就会上升，力矩马达①产生电磁场，挡板②受电磁场力远离喷嘴③。喷嘴③和挡板②间距变大，排出放大器④内部的线轴⑤上方气压。受其影响线轴⑤向右边移动，推动挡住底座⑦的阀芯⑨，气压通过底座⑦输入到执行机构⑩。随着执行机构气室⑩内部压力增加，执行机构推杆⑥下降，通过反馈杆⑩把执行机构推杆@的位移变化传达到滑板⑩。这个位移变化又传达到量程④反馈杆，拉动量程弹簧16。当量程弹簧16和力矩马达①的力保持平衡时，挡板②回到原位，减小与喷嘴③间距。随着通过喷嘴③排出空气量的减小，线轴⑤上方气压增加。线轴⑤回到原位，阀芯⑧重新堵住底座⑦，停止气压输入到执行机构⑩。当执行机构⑩的运动停止时，定位器保持稳定状态。电气阀门定位器结构原理培训电气阀门定位器结构原理培训•1.杠杆•2.活塞膜片•3.反馈弹簧•4.杠杆•5.凸轮•6.反馈轴•7.联结•8.传动轴•9.执行机构•10.先导阀滑阀芯•11.先导阀体•12.零点和范围联动机构•3.内部反馈弹簧•14.转换块•15.平衡线圈•16.永磁铁•17.平衡梁•18.喷嘴•19.节流孔红----气源压力；橙----汽缸压力；黄----喷嘴压力；紫----固定部分；蓝----运动部分电气阀门定位器结构原理培训•气动放大器工作原理电气阀门定位器结构原理培训电气阀门定位器结构原理培训•从减压阀输入气源压力(Supply)，信号接口端输入信号压力(InputSignal)，那么如下图上方膜片(③)受到压力，使膜片组合件向下移动，同时阀芯(⑦)也会向下移动。这时输入压力通过阀芯底座通路流入到输出接口(Output)并输入到执行机构。当输出压力增加到和信号压力相同时，阀芯(⑦)重新上升，最总信号压力和输出压力保持相同。相反，输出压力大于信号压力，则膜片组合件向上移动，输出压力会通过阀芯上方空隙向排气环(④)排气。根据信号压力而变化的输出压力的灵敏度可以通过调节螺丝(①)进行调解，通过调节可以改善系统的稳定性。退火窑阀门定位器（双作用调节阀）定位器执行气缸过滤减压阀进气阀门手动盘轮天燃气阀门定位器（气动薄膜阀）手动盘轮阀门定位器天燃气阀门定位器（气动薄膜阀）反馈杆阀位开度手动装置天燃气换向阀手动盘轮执行气缸换向电磁阀开/关到位行程开关压缩空气换向阀打手动钥匙孔手动钥匙氮气氢气调节阀氮气氢气调节阀自力式调节发•气动执行机构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空压机故障；④气源总管泄漏。2．有气源，无信号①调节器故障，②信号管泄漏；③定位器波纹管漏气；3．定位器无气源①过滤器堵塞；②减压阀故障；③管道泄漏或堵塞。4．定位器有气源，无输出定位器的节流孔堵塞。5．定位器输出正常调节阀不动作①阀芯脱落，②阀芯与阀座卡死；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定位器中放大器磨损或脏，耗气量特别增大时会产生输出震荡；②定位器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膜盒漏气；⑤阀杆摩擦阻力大。（三）调节阀振荡，故障现象和原因如下：1．调节阀在任何开度下都振荡①支撑不稳；②附近有振动源；③阀芯与衬套磨损严重；④膜盒漏气；⑤定位器漏气；⑥定位器输出与膜盒间管路漏气；⑦盘根压得太紧；⑧盘根压偏；⑨阀杆摩擦力太大。2．调节阀在接近全闭位置时振荡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填料压得太紧，摩擦阻力增大；④由于阀杆不直导致摩擦阻力大；⑤没有定位器的气动调节阀也会导致动作迟（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。由于本人水平有限，不足之处，欢迎指正谢谢大家！