气动阀门培训教材

PWEPC气动阀门工作原理入门基础仪控部检修基本技能培训系列仪控部炉控班(252)2140/2141气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列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。气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列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。火力发电厂热力系统调节机构通常有阀门、挡板、给煤机等，而调节阀又是使用最广泛的调节机构，通常用来气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列改变管道系统中的水、蒸汽、燃油或气体介质的流量，从而达到控制生产过程的目的。气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列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。气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列控制阀的构成：控制阀主要由两大部分组成：阀体＋执行器气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列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）气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列控制阀的主要性能指标可调比－控制阀最大可控流量与最小可控流量的比值流通能力－特定条件下流经阀门的流量气室密封性－特定压力下，特定时间内，执行器气室压力下降的程度流量系数：流量系数是指温度为40-60℉的水在1PSI（磅/平方英寸）的压降下，阀门某开度下每分钟流过阀门的（美)加仑数.流量系数是表征阀门流通能力的参数。流量系数与阀门流道几何形状，阀门尺寸，阀门开度等参数有关。气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列控制阀的流量特性控制阀的流量特性是指控制阀的行程在0－100％的范围内与对应的流经控制阀的流量之间的关系。压差恒定时阀门的流量特性称作固有流量特性。在压差等参数变化条件下阀门的流量特性称作实际流量特性。控制阀的流量特性有三种快开流量特性线性流量特性等百分比流量特性气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列调节阀的流量方程Q=Cv√△P/G式中：Q为流体的体积流量；CV为流量系数；△P为调节阀两端差压；G为流体重度。气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列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，就必须增加薄膜气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列的面积，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。气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列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气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列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。气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列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E/P工作原理气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列上图所示，它是按力平衡原理设计和工作的。在其内部有一线圈，当调节器（变送器）的电流信号送入线圈后，由于内部永久磁铁的作用，使线圈和杠杆产生位移，带动挡板接近（或远离）喷嘴，引起喷嘴背压增加（或减少），此背压作用在内部的气动功率放大器上，放大后的压力一路作为转换器的输出，另一路送到反馈波纹管。输送到反馈波纹管的压力，通过杠杆的力传递作用在铁芯的另一端产生一个反向的位移，此位移与输入信号产生电磁力矩平衡时，输入信号与输出压力成一一对应的比例关系。即输入信号从4mA.DC改变到20mA.DC时，转换器的输出压力从0.02～0.1MPa变化，实现了将电流信号转换成气动信号的过程。图中调零机构，用来调节转换器的零位，反馈波纹管起反馈作用。调整量程主要是调整E/P量程跨度。气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列E/P调节原理方框图气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列二.力平衡式定位器工作原理气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列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，使阀气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列杆向上移动，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。气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列控制信号定位器输出力平衡式定位器调节原理方框图气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列3582定位器工作原图：气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列气源压力连接到83L型气动放大器。气动放大器内的固定节流孔限制喷嘴的流量，这样当挡板没有挡住喷嘴时，空气能够排放得比进气速度要快。从控制设备来的输入信号连接到波纹管。当输入信号增加时，波纹管膨胀并推动平衡梁。平衡梁围绕输入轴转动，使挡板靠近喷嘴。喷嘴压力增加，然后通过气动放大器的作用，增加至膜片式执行机构的输入压力，膜盒内压力的增加会使得执行机构推杆向下移动。推杆的移动通过一个凸轮反馈到平衡梁。当凸轮移动时，平衡梁围绕反馈支点旋转，并移动挡板使其离开喷嘴。喷嘴压力减少，并降低机构压力，推杆继续下移，使挡板离开喷嘴，直到达到平衡。气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列当输入信号减少时，波纹管收缩（在内部量程弹簧的帮助下），平衡梁围绕输入轴旋转，从而移动挡板，使其离开喷嘴。喷嘴压力减少，因而气动放大器允许膜盖里的压力释放到空气中去。执行机构推杆向上移动。通过凸轮，推杆的移动被反馈到平衡梁云重新定位挡板，使其更靠近喷嘴。当平衡条件达到时，推杆停止移动，挡板被定位，防止膜盖里的压力进一步降低。对于反作用定位器，工作原理是类似的，只不过当输入信号增加时，膜盖中的压力降低。反之，输入信号减少时，膜盖中的压力增加。气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列三.智能定位器工作原理：西门子SIPARTPS2智能电气阀门定位器SIPARTPS2型智能电气阀门定位器的工作原理与传统定位器完全不同。采用微处理器对给定值和位置反馈进行比较。如果微处理器检测到偏差，它就用一个五步开关程序来控制压电阀，压电阀进而调节进入执行机构气室的空气流量。压电阀将控制指令转换为气动位移增量，当控制偏差很大时（高速区）。定位器输出一个连续信号；当控制偏差不大（低速区），定位器输出脉冲连续；当控制器偏差很小时（自适应或可调死区状态），则没有控制指令输出。西门子SIPARTPS2智能定位器参数表：气动阀门工作原理气动阀门工作原理入门基础闻德普2008年5月仪控部检修基本技能培训系列气动