1气动调节阀的结构与原理

气动调节阀的结构与原理何少君何少君内容简介概述1调节阀结构和组成2调试调试33故障处理4概述调节阀又称控制阀，广泛应用于火力发电、石油、化调节阀又称控制阀，广泛应用于火力发电、石油、化工等工业生产领域，是生产过程中实现自动控制、自动调工等工业生产领域，是生产过程中实现自动控制、自动调节的重要设备。调节阀可以连续和精确地调节流量，在电节的重要设备。调节阀可以连续和精确地调节流量，在电厂中，常用来调节流体的压力、温度、流量、液位等热力厂中，常用来调节流体的压力、温度、流量、液位等热力参数，以满足生产工艺流程需要。是电厂保障机组稳定经参数，以满足生产工艺流程需要。是电厂保障机组稳定经济运行的重要的组成部分。济运行的重要的组成部分。调节阀由执行机构和阀体组成。执行机构起推动作用调节阀由执行机构和阀体组成。执行机构起推动作用，而阀体与介质直接接触，在执行机构的驱动下，改变阀，而阀体与介质直接接触，在执行机构的驱动下，改变阀芯与阀座间的流通面积，从而达到调节流量的作用。芯与阀座间的流通面积，从而达到调节流量的作用。作为调节阀的驱动部分，执行机构有着十分重要的作作为调节阀的驱动部分，执行机构有着十分重要的作用，其性能的好坏直接影响着阀门调节性能。用，其性能的好坏直接影响着阀门调节性能。按其使用的按其使用的动力动力可以分为气动、电动和液动三大类可以分为气动、电动和液动三大类。。概述气动执行机构气动执行机构以洁净压缩空气为动力，通过推动薄膜或活以洁净压缩空气为动力，通过推动薄膜或活塞的移动来塞的移动来驱动驱动阀体运动，控制阀门开度以达到控制目的阀体运动，控制阀门开度以达到控制目的，，具有结构简单、性能稳定、维护方便和具有结构简单、性能稳定、维护方便和动作可靠、调节动作可靠、调节灵敏灵敏等特点，因此应用广泛。等特点，因此应用广泛。电动执行机构以电力驱动的电动机为动力，接收标准电信电动执行机构以电力驱动的电动机为动力，接收标准电信号来号来控制阀门。控制阀门。（一体化执行机构）具有结构简单、维护（一体化执行机构）具有结构简单、维护方便、不需要电气转换环节等优点，多应用在二位式阀门方便、不需要电气转换环节等优点，多应用在二位式阀门。不适合用在一些需要快速反应或调节频繁的的阀门上。。不适合用在一些需要快速反应或调节频繁的的阀门上。液动执行机构以高压抗燃油（或水）为动力，推动液动执行机构以高压抗燃油（或水）为动力，推动活塞运活塞运动来控制阀门，可以产生很动来控制阀门，可以产生很大的推力。常应用在大口径或大的推力。常应用在大口径或高压力管道上。缺点是装置体积大，控制复杂，需要一套高压力管道上。缺点是装置体积大，控制复杂，需要一套供油装置（油站）来配合工作。一般电厂中采用液动执行供油装置（油站）来配合工作。一般电厂中采用液动执行机构的有循泵出口碟阀；高、中低压缸主汽门、调门等。机构的有循泵出口碟阀；高、中低压缸主汽门、调门等。概述气动调节阀气动调节阀气动调节阀主要由气动执行机构、阀体、附件三部分气动调节阀主要由气动执行机构、阀体、附件三部分组成组成。执行机构以洁净压缩空气为动力，接收。执行机构以洁净压缩空气为动力，接收4~204~20毫安毫安电信号或电信号或20~100KPa20~100KPa气信号，驱动气信号，驱动阀体运动，改变阀芯与阀体运动，改变阀芯与阀座间的流通面积，从而达到调节流量的作用。为了改善阀座间的流通面积，从而达到调节流量的作用。为了改善阀门的线性度，克服阀杆的摩擦力和被调介质工况（温度阀门的线性度，克服阀杆的摩擦力和被调介质工况（温度、压力）变化引起的影响，使用阀门定位器与调节阀配套、压力）变化引起的影响，使用阀门定位器与调节阀配套，从而使阀门位置能按调节信号精确定位。，从而使阀门位置能按调节信号精确定位。为了为了机组安全运行，机组安全运行，一些重要的阀门设计有电磁阀、一些重要的阀门设计有电磁阀、保位阀、快速泄压阀等附件，确保调节阀在失电、失信号保位阀、快速泄压阀等附件，确保调节阀在失电、失信号或失气情况下实现快开（关）或保位功能（或失气情况下实现快开（关）或保位功能（三断自锁保护三断自锁保护功能）功能），满足工艺系统安全运行的要求。，满足工艺系统安全运行的要求。概述气动执行机构分类：气动执行机构分类：按功能：两位式按功能：两位式调节式调节式按气缸结构：薄膜式按气缸结构：薄膜式活塞式活塞式按阀杆移动方式：直行程按阀杆移动方式：直行程角角行程行程按阀杆移动方向：正作用按阀杆移动方向：正作用反反作用作用按作用方式：单作用按作用方式：单作用双作用双作用按气动失效模式分：失气开－按气动失效模式分：失气开－气关气关失气关－气开失气关－气开概述控制阀的三断保护控制阀的三断保护控制阀的三断保护指：断气源保护、断电源保护、断控制阀的三断保护指：断气源保护、断电源保护、断信号源保护。是信号源保护。是满足工艺系统安全运行的重要保障。与电满足工艺系统安全运行的重要保障。与电磁阀、保位阀、快速泄压阀等附件组合使用。磁阀、保位阀、快速泄压阀等附件组合使用。控制阀应用示意图（如下图）控制阀应用示意图（如下图）概述执行机构主要组成部件:隔膜或活塞隔膜/活塞是执行机构的承压部件，它的作用是在执行机构内部构成一个密闭的压力腔室，给阀杆一个驱动力，从而驱动阀杆能向上或者向下运动。弹簧弹簧是执行机构重要的组成部分.弹簧力是阀门的驱动力，在失去压缩空气时，是靠弹簧力来开/关阀门的。在通入压缩空气时，气压压缩或拉伸弹簧,克服弹簧力来开/关阀门。手轮手轮机构是与调节阀配套使用的附属装置。气动杆连轴器阀体基本结构阀体主要组成部件有：阀笼阀瓣阀座（密封环）阀杆阀笼压环附件主要附件主要附件电磁阀－电磁阀－根据系统逻辑保护关系控制阀门动作根据系统逻辑保护关系控制阀门动作减压阀－减压阀－保证供气气压保证供气气压过滤器－过滤器－净化来自空气压缩机的气源净化来自空气压缩机的气源电流电流//气压转换器（气压转换器（I/PI/P）－）－使控制点的电信号适用于气动使控制点的电信号适用于气动执行机构执行机构定位器－定位器－改善调节阀的静态和动态特性改善调节阀的静态和动态特性流量放大器－流量放大器－增大进入阀门隔膜气腔的气流量增大进入阀门隔膜气腔的气流量附件气动保位阀－气动保位阀－保证重要阀门在气源突然中断时能够实现对保证重要阀门在气源突然中断时能够实现对调节阀行程的自锁调节阀行程的自锁快速泄压阀－快速泄压阀－使阀门在失气后快速回到安全位置使阀门在失气后快速回到安全位置限位开关－限位开关－显示阀门到达全开全关状态显示阀门到达全开全关状态定位器阀门定位器阀门定位器是气动是气动调节阀调节阀的核心部件，的核心部件，起阀门定位作用起阀门定位作用。它将阀杆位移信号作为反馈测量信号。它将阀杆位移信号作为反馈测量信号,,以以DCSDCS或控制器输或控制器输出作为设定信号，进行比较，当两者有偏差时，出作为设定信号，进行比较，当两者有偏差时，定位器定位器输出输出控制信号到执行机构，驱使执行机构动作，建立阀杆位移与控制信号到执行机构，驱使执行机构动作，建立阀杆位移与控制器输出信号之间的一一对应关系。因此，阀门定位器是控制器输出信号之间的一一对应关系。因此，阀门定位器是以阀杆位移为测量信号，以控制器输出为设定信号的反馈控以阀杆位移为测量信号，以控制器输出为设定信号的反馈控制系统。制系统。定位器按其结构形式和工作原理可以分成气定位器、电定位器按其结构形式和工作原理可以分成气定位器、电－气阀门定位器和智能式阀门定位器。－气阀门定位器和智能式阀门定位器。气定位器的输入信号是标准气信号，例如，气定位器的输入信号是标准气信号，例如，20~100kPa20~100kPa气信号，其输出信号也是标准的气信号。电气阀门定位器的气信号，其输出信号也是标准的气信号。电气阀门定位器的输入信号是标准电流或电压信号，例如，输入信号是标准电流或电压信号，例如，4~20mA4~20mA电流电流定位器信号或信号或1~5V1~5V电压信号等，在电气阀门定位器内部将电信电压信号等，在电气阀门定位器内部将电信号转换为电磁力，然后输出气信号驱动控制阀。智能电气号转换为电磁力，然后输出气信号驱动控制阀。智能电气阀门定位器带阀门定位器带CPUCPU，可处理有关智能运算，它将，可处理有关智能运算，它将DCSDCS输出输出的电流信号转换成驱动调节阀的气信号，根据调节阀工作的电流信号转换成驱动调节阀的气信号，根据调节阀工作时阀杆摩擦力，抵消介质压力波动而产生的不平衡力，使时阀杆摩擦力，抵消介质压力波动而产生的不平衡力，使阀门开度对应于阀门开度对应于DCSDCS输出的电流信号。并且可以进行智能输出的电流信号。并且可以进行智能组态设置相应的参数，达到改善控制阀性能的目的。组态设置相应的参数，达到改善控制阀性能的目的。定位器工作原理如下：定位器工作原理如下：定位器以薄膜式执行机构配套使用的定位器为例简述气定位器工以薄膜式执行机构配套使用的定位器为例简述气定位器工作原理作原理((如下图如下图):):气定位器是按力平衡原理工作的气定位器是按力平衡原理工作的..当进入波纹管的信当进入波纹管的信号压力增加时号压力增加时,,杠杆杠杆22绕支点转动绕支点转动,,使杠杆末端挡板靠近喷嘴使杠杆末端挡板靠近喷嘴,,使喷嘴节流、背压使喷嘴节流、背压,,这样使得工作气源经气动放大器后进入这样使得工作气源经气动放大器后进入执行机构薄膜压力增加，推动连杆并带动平板一起向下移执行机构薄膜压力增加，推动连杆并带动平板一起向下移动，也使得摆杆向下压，偏心凸轮随之逆时针转动，推动动，也使得摆杆向下压，偏心凸轮随之逆时针转动，推动滚轮使杠杆滚轮使杠杆11向左运动，将反馈弹簧拉伸，当弹簧对杠杆向左运动，将反馈弹簧拉伸，当弹簧对杠杆22的拉力和信号压力作用在波纹管上的力达到平衡时，执行的拉力和信号压力作用在波纹管上的力达到平衡时，执行机构达到平衡，此时一定的信号压力就对应机构达到平衡，此时一定的信号压力就对应一定的阀门位一定的阀门位置。置。定位器凸轮式气定位器工作原理凸轮式气定位器工作原理定位器电电--气式定位器：是在气定位器的基础上将电气转换元件气式定位器：是在气定位器的基础上将电气转换元件集成到定位器上，将电信号转换为电磁力，然后输出气集成到定位器上，将电信号转换为电磁力，然后输出气信号驱动控制阀，方便了控制。与气动定位器相比，用信号驱动控制阀，方便了控制。与气动定位器相比，用户只需要给标准的信号即可（一般是户只需要给标准的信号即可（一般是4~20mA4~20mA电流信号电流信号）。）。定位器智能型定位器（以西门子定位器为例）智能型定位器（以西门子定位器为例）目前智能型阀门定位器在电厂中应用最为广泛，相对于机械式定位目前智能型阀门定位器在电厂中应用最为广泛，相对于机械式定位器，智能型定位器结构简单、操作方便、维护量小、调校迅速，在调节器，智能型定位器结构简单、操作方便、维护量小、调校迅速，在调节时间上不存在滞后，调节精确等优点。主要生产厂家有时间上不存在滞后，调节精确等优点。主要生产厂家有ABBABB、西门子、西门子、、FISHERFISHER、梅索尼兰等。、梅索尼兰等。西门子西门子SIPARTPS2SIPARTPS2定位器适用于气动直行程或角行程执行机构定位器适用于气动直行程或角行程执行机构的控制。采用微处理器对给定值和位置反馈作比较。如果微处理器检测的控制。采用微处理器对给定值和位置反馈作比较。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，驱动执行机构使阀门到达与给定值相对应的执行机构气室的空气流量，驱动执行机构使阀门到达与给定值相对应的位置。最终达到消除偏差。位置。最终达到消除偏差。SIPARTSIPART定位器性能稳定，具有以下优点：定位器性能稳定，具有以下优