氣動調節(jié)閥的結構與原理

1、氣動調節(jié)閥的結構與原理內容簡介 概述概述1 調節(jié)閥結構和組成調節(jié)閥結構和組成2 故障處理故障處理4 調試3概述調節(jié)閥又稱控制閥，是生產過程中實現(xiàn)自動控制、自動調節(jié)的重要設備。調節(jié)閥可以連續(xù)和精確地調節(jié)流量，常用來調節(jié)流體的壓力、溫度、流量、液位等熱力參數，以滿足生產工藝流程需要。 調節(jié)閥由執(zhí)行機構和閥體組成。執(zhí)行機構起推動作用，而閥體與與介質直接接觸，在執(zhí)行機構的驅動下，改變閥芯與閥座間的流通面積，從而達到調節(jié)流量的作用。 作為調節(jié)閥的驅動部分，執(zhí)行機構有著十分重要的作用，其性能的好壞直接影響著閥門調節(jié)性能。按其使用的動力可以分為氣動、電動和液動三大類。概述氣動執(zhí)行機構以潔凈壓縮空氣為動力，通

2、過推動薄膜或活塞的移動來驅動閥體運動，控制閥門開度以達到控制目的，具有結構簡單、性能穩(wěn)定、維護方便和動作可靠、調節(jié)靈敏等特點，因此應用廣泛。電動執(zhí)行機構以電力驅動的電動機為動力，接收標準電信號來控制閥門。（一體化執(zhí)行機構）具有結構簡單、維護方便、不需要電氣轉換環(huán)節(jié)等優(yōu)點，多應用在二位式閥門。不適合用在一些需要快速反應或調節(jié)頻繁的的閥門上。液動執(zhí)行機構以高壓抗燃油（或水）為動力，推動活塞運動來控制閥門，可以產生很大的推力。常應用在大口徑或高壓力管道上。缺點是裝置體積大，控制復雜，需要一套供油裝置（油站）來配合工作。一般電廠中采用液動執(zhí)行機構的有循泵出口碟閥；高、中低壓缸主汽門、調門等。概述u氣動

3、調節(jié)閥 氣動調節(jié)閥主要由氣動執(zhí)行機構、閥體、附件三部分組成 。執(zhí)行機構以潔凈壓縮空氣為動力，接收420毫安電信號或20100KPa氣信號，驅動閥體運動，改變閥芯與閥座間的流通面積，從而達到調節(jié)流量的作用。為了改善閥門的線性度，克服閥桿的摩擦力和被調介質工況（溫度、壓力）變化引起的影響，使用閥門定位器與調節(jié)閥配套，從而使閥門位置能按調節(jié)信號精確定位。 為了機組安全運行，一些重要的閥門設計有電磁閥、保位閥、快速泄壓閥等附件，確保調節(jié)閥在失電、失信號或失氣情況下實現(xiàn)快開（關）或保位功能（三斷自鎖保護功能），滿足工藝系統(tǒng)安全運行的要求。概述概述控制閥的三斷保護 控制閥的三斷保護指：斷氣源保護、斷電源保

4、護、斷信號源保護。是滿足工藝系統(tǒng)安全運行的重要保障。與電磁閥、保位閥、快速泄壓閥等附件組合使用?？刂崎y應用示意圖（如下圖）概述 執(zhí)行機構主要組成部件:n隔膜或活塞隔膜或活塞 隔膜隔膜/ /活塞是執(zhí)行機構的承壓部件，它的活塞是執(zhí)行機構的承壓部件，它的作用是在執(zhí)行機構內部構成一個密閉的壓力腔室，作用是在執(zhí)行機構內部構成一個密閉的壓力腔室，給閥桿一個驅動力，從而驅動閥桿能向上或者向給閥桿一個驅動力，從而驅動閥桿能向上或者向下運動。下運動。n彈簧彈簧 彈簧是執(zhí)行機構重要的組成部分彈簧是執(zhí)行機構重要的組成部分. . 彈簧力是閥門的驅動力，在失去壓縮空氣時，是彈簧力是閥門的驅動力，在失去壓縮空氣時，是靠彈

5、簧力來開靠彈簧力來開/ /關閥門的。在通入壓縮空氣時，關閥門的。在通入壓縮空氣時，氣壓壓縮或拉伸彈簧氣壓壓縮或拉伸彈簧, ,克服彈簧力來開克服彈簧力來開/ /關閥門關閥門 。n手輪手輪 手輪機構是與調節(jié)閥配套使用的附屬裝置。手輪機構是與調節(jié)閥配套使用的附屬裝置。n氣動桿氣動桿n連軸器連軸器閥體基本結構閥體主要組成部件閥體主要組成部件有：有：l 閥籠閥籠l 閥瓣閥瓣l 閥座（密封環(huán)）閥座（密封環(huán)）l 閥桿閥桿l 閥籠壓環(huán)閥籠壓環(huán)附件4主要附件l電磁閥根據系統(tǒng)邏輯保護關系控制閥門動作l減壓閥保證供氣氣壓l過濾器凈化來自空氣壓縮機的氣源l電流/氣壓轉換器（I/P）使控制點的電信號適用于氣動執(zhí)行機構l

6、定位器改善調節(jié)閥的靜態(tài)和動態(tài)特性l流量放大器增大進入閥門隔膜氣腔的氣流量附件l氣動保位閥保證重要閥門在氣源突然中斷時能夠實現(xiàn)對調節(jié)閥行程的自鎖l快速泄壓閥使閥門在失氣后快速回到安全位置l限位開關顯示閥門到達全開全關狀態(tài) 定位器 閥門定位器是氣動調節(jié)閥的核心部件，起閥門定位作用。它將閥桿位移信號作為反饋測量信號,以DCS或控制器輸出作為設定信號，進行比較，當兩者有偏差時，定位器輸出控制信號到執(zhí)行機構，驅使執(zhí)行機構動作，建立閥桿位移與控制器輸出信號之間的一一對應關系。因此，閥門定位器是以閥桿位移為測量信號，以控制器輸出為設定信號的反饋控制系統(tǒng)。 定位器按其結構形式和工作原理可以分成氣定位器、電氣閥

7、門定位器和智能式閥門定位器。 氣定位器的輸入信號是標準氣信號，例如，20100kPa氣信號，其輸出信號也是標準的氣信號。電氣閥門定位器的輸入信號是標準電流或電壓信號，例如， 420mA電流 定位器 信號或15V電壓信號等，在電氣閥門定位器內部將電信號轉換為電磁力，然后輸出氣信號驅動控制閥。智能電氣閥門定位器帶CPU，可處理有關智能運算，它將DCS輸出的電流信號轉換成驅動調節(jié)閥的氣信號，根據調節(jié)閥工作時閥桿摩擦力，抵消介質壓力波動而產生的不平衡力，使閥門開度對應于DCS輸出的電流信號。并且可以進行智能組態(tài)設置相應的參數，達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)行機構配套使

8、用的定位器為例簡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.當進入波紋管的信號壓力增加時,杠桿2繞支點轉動,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氣動放大器后進入執(zhí)行機構薄膜壓力增加，推動連桿并帶動平板一起向下移動，也使得擺桿向下壓，偏心凸輪隨之逆時針轉動，推動滾輪使杠桿1向左運動，將反饋彈簧拉伸，當彈簧對杠桿2的拉力和信號壓力作用在波紋管上的力達到平衡時，執(zhí)行機構達到平衡，此時一定的信號壓力就對應 一定的閥門位置。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上將電氣轉換元件集成到定位器上，將電信號轉換為電磁力，然后輸出氣信號

9、驅動控制閥，方便了控制。與氣動定位器相比，用戶只需要給標準的信號即可（一般是420mA電流信號）。定位器智能型定位器（以西門子定位器為例） 目前智能型閥門定位器在電廠中應用最為廣泛，相對于機械式定位器，智能型定位器結構簡單、操作方便、維護量小、調校迅速，在調節(jié)時間上不存在滯后，調節(jié)精確等優(yōu)點。主要生產廠家有ABB、西門子、FISHER、梅索尼蘭等。 西門子SIPART PS2 定位器適用于氣動直行程或角行程執(zhí)行機構 的控制。采用微處理器對給定值和位置反饋作比較。如果微處理器檢測到偏差，它就用一個五步開關程序來控制壓電閥，壓電閥進而調節(jié)進入執(zhí)行機構氣室的空氣流量，驅動執(zhí)行機構使閥門到達與給定值相

10、對應的位置。最終達到消除偏差。 SIPART定位器性能穩(wěn)定，具有以下優(yōu)點：l直行程和角行程執(zhí)行機構采用同一類型的閥門定位器l 三個按鍵和雙行LCD 顯示可實現(xiàn)簡捷的操作和編程l具有零位和行程范圍自動調整的功能l設定值和控制變量極限值可進行選擇l手動操作時無需另外的設備l具有可選的或可編程的輸出特性l 可編程設置閥門“緊密關閉”功能l具有自診斷功能l耗氣量小定位器 功能圖定位器快速泄壓閥 工作原理： 當信號氣壓正常供氣的時候,泄壓側被膜片緊緊蓋 住,氣壓能源源不斷地通向氣動頭;當信號氣壓為零時, 氣動頭內的氣壓反向頂開隔膜由多孔出口快速泄掉。 使閥門在失氣后快速回到安全位置（ 見下圖）。快速泄壓

11、閥減壓閥 減壓閥工作原理 壓縮空氣由輸入端進入壓力室，經過濾網過濾后通過閥芯進入輸出腔室。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，當輸出氣壓大于膜片上彈簧壓力時，膜片向上移動，帶動閥芯向上移動，輸入氣源被閥芯隔斷，輸出腔室內的壓縮空氣通過膜片和閥芯頂部之間間隙進入排空腔室由放氣孔排出，使輸出壓力減小。當輸出氣壓小于膜片上彈簧壓力時，膜片向下移動，輸入氣源通過閥芯和閥座之間間隙進入輸出腔室，使輸出腔室內的壓力上升。只有當輸出壓力與彈簧壓力一致時，閥芯和閥座間隙固定，輸出壓力穩(wěn)定。因此只要調整減壓閥頂部的調節(jié)螺絲，就控制輸出壓力。（見下圖）減壓閥氣動放大器 工作原理：F1F

12、1F2F2定位器輸出信號氣壓從上部進入放大器，定位器輸出信號氣壓從上部進入放大器，壓迫上膜片壓迫上膜片A A產生向下推力產生向下推力F1F1，推動金屬，推動金屬架架C C 向下移動，迫使閥芯向下移，使輸向下移動，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出氣壓發(fā)生改變，輸出氣壓作用于下膜片片B B產生向上推力產生向上推力F2F2，因為上下膜片相等，因為上下膜片相等，所以在金屬架所以在金屬架C C達到平衡時達到平衡時P1=P2P1=P2。因此，。因此，定位器通過放大器輸出到閥門執(zhí)行機構定位器通過放大器輸出到閥門執(zhí)行機構的空氣流量增加，而壓力不變。當的空氣流量增加，而壓力不變。當P1P

13、1減減小，小，P2P1P2P1時，金屬架向上移動與閥塞之時，金屬架向上移動與閥塞之間產生間隙，氣室間產生間隙，氣室B B中空氣從排氣口排出；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，隨后閥塞在回座彈簧的作用下向上移動，減小與氣流室接觸面之間的間隙，進氣減小與氣流室接觸面之間的間隙，進氣減少，氣室減少，氣室B B中壓力減小，直到中壓力減小，直到P2=P1P2=P1時時達到平衡。達到平衡。氣動保位閥 氣動保位閥是閥位保護裝置。當閥門氣源中斷，或氣源供給發(fā)生故障時，氣動保位閥能夠自動切斷調節(jié)器與調節(jié)閥氣室，或定位器輸出與調節(jié)閥氣室之間的通道，使調節(jié)閥的閥位保持原來的控制位置，避免調節(jié)閥

14、因失氣導致閥門開度突變對自動調節(jié)系統(tǒng)產生的擾動，保證調節(jié)回路中工藝參數不變。這樣介質的被調作用不中斷，故障消除后，氣動保位閥立刻恢復正常位置。 下圖所示為氣動保位閥的結構。當氣源信號進入氣室B時，作用在比較部件2上的力，與彈簧1的作用力進行比較。正常狀態(tài)時，膜片比較部件2的推力，大于給定的彈簧力，此時平板閥芯3抬起，打開噴嘴4，通道處于正常工作狀態(tài)。當氣源發(fā)生故障而供氣中斷時，氣室B的壓力氣動保位閥 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 就是將氣動執(zhí)行機構的氣室 密封，使調節(jié)閥的工作位置 保持在原來的位置上，起到 保持閥位的作用。調試4調節(jié)閥調試方法(僅

15、供參考) 目前 一體化氣動執(zhí)行機構主要有以下幾種：ABB、Simens、FISHER、梅索尼蘭等。1)準備工作 所有氣動閥門調試之前都必須完成以下準備工作 8檢查配管是否安裝正確。8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。8檢查接線是否正確，輸入信號是否正確：定位器接收420mA信號，如果信號小于4mA或者大于20mA定位器都有可能不能正常工作。8氣管路吹掃。調試8氣壓調整，F(xiàn)IHER定位器一般調整在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定位器調整在2.5bar。8機務對閥門全開和全關位置確認。8確認閥門

16、需調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，一般情況下廠家已根據定貨要求，在閥門出廠前設定好，無須用戶設定。只要檢查就可以了。或根據運行要求自行選擇。8將手輪放在自動位置。設置了手動操作機構的調閥，一定要把手輪放在自動位置，否則閥門不能自動調節(jié)p閥門調試完畢后檢查三斷保護是否與設計相符 調試 3） Simens控制器的氣動調門調試步驟： 連續(xù)按著手動鍵超過5秒，直到顯示面板出現(xiàn)菜單“1.YFCT”，設置參數WAY（直行程）。確認反饋角度，若全行程大于20mm，“2.YAGL”設置為90。確認閥門開度在50%左右，手動位置液晶顯示在50%5%左右。如果不是，可以調整反饋桿的

17、位置。依次點擊手動鍵，菜單可以從1.YFCT翻到到36.PRST，根據需要設置參數，可以用“”鍵或“”鍵整定.u 幾個重要參數：調試 1.YFCT 執(zhí)行機構的類型 WAY （直行程） 2.YAGL 反饋角度 90 （行程大于20mm） 5.SCUR 輸入電流范圍4 （420mA） 6.SDIR 正反作用由系統(tǒng)要求決定選Rise、Fall 10.SFCT輸出設定Lin （線性） 22.DEBA控制死區(qū)Auto（自適應） 23.YA行程下限值0 （0%） 24.YE行程上限值100 （100%） 27.YDIR行程方向顯示根據需要選Rise、Fall 菜單全部檢查完畢后就可以進入自動調試程序進行閥

18、門的標定。調試擊手動鍵,找到以下菜單“4.INIT”。長按“”鍵超過5秒，閥門開始自動調整，自動調整結束后面板顯示“FINISH”，點擊手動鍵，出現(xiàn)“4.INIT”，然后再長按手動鍵超過5秒，所有整定的參數就被保存，再按手動鍵恢復到自動模式。故障處理4調節(jié)閥故障處理(僅供參考) 氣動調節(jié)閥門出現(xiàn)故障時，一般首先檢查氣源、電源是否正常；接線、信號電流是否正常；位置反饋板和主板的各個連接部分以及反饋連桿是否連好;參數設置是否正確等.如果閥門沒有機械卡澀現(xiàn)象，對于智能式定位器而言，一般只要重新走一遍自動調整程序，閥門就能正常工作。 調節(jié)閥門常見 故障1是CRT上顯示反饋與指令之間偏差大。一般是由于執(zhí)

19、行機構位置變送器性能出現(xiàn)偏差引起,先調整位置變送器，若達不到要求，更換位置變送器。故障處理 2是執(zhí)行機構出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，不能開、關。一般是由于執(zhí)行機構的I/P及定位器故障引起，也可能由于轉動部分或氣缸卡澀引起。先檢查執(zhí)行機構轉動部分或氣缸是否靈活；再檢查I/P或定位器，若發(fā)現(xiàn)損壞，更換后重新調整執(zhí)行機構。4調節(jié)閥調試過程中遇到的問題及解決辦法1、電磁閥失電的快開、快關問題 由于設計時疏忽、考慮不周或對閥門設備不了解，經常出現(xiàn)調節(jié)閥門在失去氣源的情況下達不到機組安全運行要求，出現(xiàn)氣動調閥的氣缸作用方式與機組安全控制要求不一致的情況。如高低加疏水閥等。從機組安全考慮，這類閥門在失氣或失電時，閥門應處

20、于開位，但某廠高加事故疏水閥在失去氣源時恰好相反（下圖1），由于該氣動閥是下氣缸進氣，壓縮空氣通過控制器調節(jié)氣壓，再經過電磁閥（得電開）進入氣缸來調節(jié)閥門開度，該閥門由于設計有保位閥，失氣時閥門保位，對機組安全影響不大，但是一旦電磁閥失電，閥門將快速關閉,影響機組安全運行。能否把失電作用由快速關改造成快速開呢？我們做了如下改造，消除了安全隱患。在電磁閥的排氣口接入壓縮空氣（經減壓），電磁閥一旦失電，氣源將直接經電磁閥排氣孔、保位閥進入調門下氣缸將閥門快速打開（下圖2）2、閥門排氣時間長，響應慢，調節(jié)滯后問題 某廠#3機試運行過程中發(fā)現(xiàn)ABB閥門的放氣時間較長，造成閥門響應很慢，調節(jié)不夠靈活。特

21、別是高、低加事故疏水閥的閥門開啟以及正常疏水閥的閥門關閥的時間太長，影響了整個加熱器系統(tǒng)的水位調節(jié)，水位調節(jié)時有擾動。試驗后發(fā)現(xiàn)兩個問題：一是定位器噴嘴太小，不能快速把氣排出；二是工作氣源氣壓整定太大，也造成排氣時間太長，因為當閥門工作在全開或全關位置時，定位器輸出的氣壓為零或為最大（接近工作氣源氣壓），如果工作氣源氣壓偏大，需放氣很長時間閥門才開始動作?，F(xiàn)在根據實際情況，把工作氣源壓力適當減小，（個人認為氣源壓力大小應符合下列要求：定位器開始放氣時閥門就能動作，而定位器輸出最大氣壓時閥門應能完全關死（氣關式閥門）或有足夠的開度（氣開式閥門）。既確保閥門開、關的嚴密性，又保證調節(jié)的靈活性）反復試驗后，氣源壓力由出廠時設定的6bar調整到3.54bar。3、安裝不好或外界因素引起問題l某廠凝結水再循環(huán)調節(jié)閥（最小流量閥）多次出現(xiàn)反饋突然降到零或到滿量程，并且無法控制，導致閥門無法正常操作。經過檢查發(fā)現(xiàn)，每當凝結水走再循環(huán)管路時都會引起管道劇烈振動，導致閥位反饋桿脫落，后經機務重新加固管道后得以解決。l某廠汽泵A、B和電泵再循環(huán)調閥設計為氣關式閥門，失電快開，因設計配的儀表管太細（8mm），放氣慢，達不到運行要求，更換成14mm的氣管后，快開達到10s左右，符合運行要求。l在調試過程中經常發(fā)生氣