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帶定位器氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理

本文主要從氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)及工作原理，選型，現(xiàn)場(chǎng)安裝注意事項(xiàng)，檢修時(shí)重點(diǎn)檢修部位以及常見故障及解決辦法，全面了解熟悉氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥，為儀表人工作提供借鑒。氣動(dòng)閥門是利用壓縮空氣進(jìn)入氣動(dòng)執(zhí)行器帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)或升降扭軸帶動(dòng)閥桿驅(qū)動(dòng)的一種氣動(dòng)控制閥門。氣動(dòng)閥門分為單作用、雙作用、智能調(diào)節(jié)型三種，單作用氣動(dòng)執(zhí)行器內(nèi)有彈簧推動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)，有兩種原理敞開和常閉式，既為氣開或氣關(guān)，無(wú)氣體進(jìn)入時(shí)由彈簧推動(dòng)活塞關(guān)閉閥門，此原理為常閉式。當(dāng)氣體進(jìn)入氣缸時(shí)閥門關(guān)閉，斷氣時(shí)由彈簧帶活塞閥門打開，吃結(jié)構(gòu)為敞開式。

帶定位器氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理定位器工作原理

氣動(dòng)閥門定位器是一種將電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換成壓力信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，以壓縮空氣或氮?dú)鉃楣ぷ鳉庠磥?lái)控制工業(yè)爐調(diào)節(jié)閥的開度大小。普遍用于工業(yè)爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)中對(duì)氣動(dòng)閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連續(xù)控制。氣動(dòng)閥門定位器是按力平衡原理工作的，實(shí)現(xiàn)由輸入的4～20mA電流信號(hào)控制氣動(dòng)閥門由0～100％的開啟度。

帶定位器氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理結(jié)構(gòu)及工作原理

1.氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)

氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥由氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)與調(diào)節(jié)閥二部分組成。氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥主要由氣室、薄膜、推力盤、彈簧、推桿、調(diào)節(jié)螺母、閥位標(biāo)尺、閥桿、閥芯、閥座、填料函、閥體、閥蓋和支架等組成。(結(jié)構(gòu)圖如下)

(1)組成分程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)閥門的并聯(lián)使用。閥門定位器不是任何情況下都能采用的。閥門定位器在傳統(tǒng)熱系統(tǒng)、一些大容積的氣體壓力和液位等慢過(guò)程能改善控制質(zhì)量；而在液體流量和壓力這種快速控制過(guò)程中閥門定位器會(huì)對(duì)控制質(zhì)量產(chǎn)生副作用。

(2)能夠提高系統(tǒng)控制精度，如高壓或高、低溫調(diào)節(jié)閥。舉例來(lái)說(shuō)，在液位、溫度和成份等參數(shù)的緩慢控制過(guò)程中，需要提高調(diào)節(jié)閥的響應(yīng)速度，如閥前壓力P1>10MPa,前后壓降△p>1 MPa或者D>100 mm雙座閥，D>25 mm單座閥等，這些都需要需要增加執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力和切斷力。除此外，閥門定位器可以克服服閥桿摩擦力，能控制固結(jié)的工藝流體或者易于在閥門零件掛膠的調(diào)節(jié)閥。

2.帶定位器氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理的工作原理：

氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作是調(diào)節(jié)器來(lái)信號(hào)壓力，輸入氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣室中，產(chǎn)生推力，通過(guò)連接推桿推動(dòng)閥芯，產(chǎn)生相應(yīng)位移—即行程，閥芯位置的變化使閥的流通截面積發(fā)生變化，從而達(dá)到調(diào)節(jié)介質(zhì)流量的目的。

氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的選型

1. 根據(jù)使用要求選型

氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥由閥芯和閥體（包括閥座）兩部分組成，按不同的使用要求有不同的結(jié)構(gòu)形式，氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥主要有直通單座閥、雙座調(diào)節(jié)閥和高壓角式調(diào)節(jié)閥。

1.1直通單座閥泄漏量小，流體對(duì)單座閥芯的推力所形成的不平衡力很大，因此直通單座閥適用于要求泄漏量小、管徑小和閥前后壓差較低的場(chǎng)合。

1.2直通雙座閥閥體內(nèi)有上下兩個(gè)閥芯，由于流體作用于上下閥芯的推力方向相反而大致抵消；所以雙座閥的不平衡力很小，允許閥前后有較大的壓差。但由于閥體內(nèi)流路復(fù)雜，用于高壓差時(shí)對(duì)閥體的沖蝕損傷較嚴(yán)重，不宜用于高粘度、含懸浮顆粒或含纖維的介質(zhì)。此外由于受加工條件的限制，雙座閥上下兩個(gè)閥芯不易同時(shí)關(guān)嚴(yán)，所以關(guān)閉時(shí)泄漏量大，尤其是在高溫或低溫的場(chǎng)合下使用時(shí)，因材料的熱膨脹系數(shù)不同，更易引起嚴(yán)重的泄漏。

1.3角式高壓閥閥體為直角式，流路簡(jiǎn)單、阻力小，受高速流體的沖蝕也小，特別適用于高壓差、高粘度和含懸浮物顆粒狀物質(zhì)的流體，也可用于處理汽液混相，易閃蒸汽蝕的場(chǎng)合。這種閥體可以避免結(jié)焦、粘結(jié)和堵塞。

2.帶定位器氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理根據(jù)安全性選型

氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥有氣開閥和氣閉閥兩種形式。根據(jù)不同生產(chǎn)工藝上的安全和使用要求考慮，當(dāng)信號(hào)壓力中斷時(shí)調(diào)節(jié)閥處于打開或關(guān)閉位置，對(duì)工藝生產(chǎn)造成的危害性大小而定。 如果閥門處于關(guān)閉位置時(shí)危害小，則選用氣開閥，信號(hào)壓力中斷時(shí)，使調(diào)節(jié)閥處于關(guān)閉位置，反之，則選用氣閉閥。

3.帶定位器氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理根據(jù)流量特性選型

在自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中選擇氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥應(yīng)著重考慮流量特性。典型的理想特性有直線流量特性、等百分比流量特性（對(duì)數(shù)流量特性）、快開流量特性和拋物線流量特性四種。直線流量特性在相對(duì)開度變化相同的情況下，流量小時(shí)，流量相對(duì)變化值大；流量大時(shí)，流量相對(duì)變化值小。因此，直線流量調(diào)節(jié)閥在小開度（小負(fù)荷）情況下調(diào)節(jié)性能不好，不易控制，往往會(huì)產(chǎn)生振蕩，故直線流量特性調(diào)節(jié)閥不宜用于小開度的情況，也不宜用于負(fù)荷變化較大的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，而適用于負(fù)荷比較平穩(wěn)，變化不大的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。因此，直線流量調(diào)節(jié)閥在小開度（小負(fù)荷）情況下調(diào)節(jié)性能不好，不易控制，往往會(huì)產(chǎn)生振蕩，故直線流量特性調(diào)節(jié)閥不宜用于小開度的情況，也不宜用于負(fù)荷變化較大的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，而適用于負(fù)荷比較平穩(wěn)，變化不大的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。百分比流量特性的調(diào)節(jié)閥在小負(fù)荷時(shí)調(diào)節(jié)作用弱，大負(fù)荷調(diào)節(jié)作用強(qiáng)，它在接近關(guān)閉時(shí)調(diào)節(jié)作用弱，工作和緩平穩(wěn)，而接近全開時(shí)調(diào)節(jié)作用強(qiáng)，工作靈敏有效，在一定程度上，可以改善調(diào)節(jié)品質(zhì)，因此它適用于負(fù)荷變化較大的場(chǎng)合，無(wú)論在全負(fù)荷生產(chǎn)和半負(fù)荷生產(chǎn)都能起到較好的調(diào)節(jié)作用。

4.帶定位器氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理口徑的選擇

應(yīng)根據(jù)已知的流體計(jì)算出所要求的流量系數(shù)CV值，再根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)表選取合適的調(diào)節(jié)閥口徑。在計(jì)算CV值時(shí)要注意液體、氣體、水蒸氣和其它蒸氣的區(qū)別。

流量系數(shù)即CV值（中國(guó)工業(yè)稱為：KV值）是閥門、調(diào)節(jié)閥等工業(yè)閥門的重要工藝參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)。正確計(jì)算和選擇CV值是保障管道流量控制系統(tǒng)正常

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥工作原理是 以壓縮空氣為動(dòng)力源，氣缸為執(zhí)行器，并借助電動(dòng)閥門定位器，變矩器，電磁閥，保持閥等附件驅(qū)動(dòng)閥門實(shí)現(xiàn)開關(guān)量或比例調(diào)節(jié)。自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制信號(hào)用于完成管道介質(zhì)的調(diào)整：流量，壓力，溫度和其他過(guò)程參數(shù)。特點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快，本質(zhì)安全，無(wú)需采取額外的防爆措施。

　　氣動(dòng)式調(diào)節(jié)閥是石油、化工、電力、冶金等工業(yè)企業(yè)廣泛使用的工業(yè)過(guò)程控制儀表之一。 通常是連接、安裝、調(diào)整氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥的組合儀表。

　　減壓閥通常由連接、安裝、調(diào)整氣動(dòng)執(zhí)行器和減壓閥構(gòu)成。 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為單動(dòng)式和雙動(dòng)式兩種，單動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)有復(fù)位彈簧，雙動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)無(wú)復(fù)位彈簧。 其中的單作用驅(qū)動(dòng)器在失去起源或突然發(fā)生故障時(shí)，可以自動(dòng)恢復(fù)到閥門初期設(shè)置的開關(guān)狀態(tài)。

帶定位器氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理工作的重要步驟。

流量系數(shù)（CV值）定義：是指單位時(shí)間內(nèi)、在測(cè)試條件中管道保持恒定的壓力，管道介質(zhì)流經(jīng)閥門的體積流量，或是質(zhì)量流量。即閥門的最大流通能力。閥門的CV值須通過(guò)測(cè)試和計(jì)算來(lái)確定。

氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥現(xiàn)場(chǎng)安裝注意事項(xiàng)

1.氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的安裝

調(diào)節(jié)閥安裝是否合理，不僅關(guān)系到調(diào)節(jié)閥的安裝、拆卸和維修方便與否，也決定了調(diào)節(jié)閥能否在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中起到良好的調(diào)節(jié)作用，安裝調(diào)節(jié)閥時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

1.1調(diào)節(jié)閥應(yīng)垂直安裝在水平管道上，如在特殊情況下需要水平和傾斜安裝時(shí)，一般要加支撐座。減小管線的振動(dòng)所引起的調(diào)節(jié)閥開關(guān)卡澀或不到位的現(xiàn)象。

1.2為了防止調(diào)節(jié)閥膜片老化，延長(zhǎng)使用壽命，安裝時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高溫、振動(dòng)和腐蝕嚴(yán)重的環(huán)境。

1.3為了便于維護(hù)檢修，調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在靠近地面或樓板的地方。為了檢修拆卸方便，應(yīng)注意調(diào)節(jié)閥 距離地面（或樓板）留有適當(dāng)?shù)母叨龋瑢?duì)于正作用氣開式調(diào)節(jié)閥，因閥芯拆卸時(shí)需從閥體下面取出，調(diào)節(jié)閥距地面更應(yīng)有足夠的距離，這在管線安裝時(shí)必須要考慮的問(wèn)題。

1.4為了使調(diào)節(jié)閥和調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，不致于影響生產(chǎn)和發(fā)生安全事故，故一般都需要安裝旁路和旁路閥。但旁路閥不能安裝在調(diào)節(jié)閥的正上方，以免旁路閥內(nèi)腐蝕性介質(zhì)泄漏到調(diào)節(jié)閥上。自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中起到良好的調(diào)節(jié)作用，安裝調(diào)節(jié)閥前、后安裝截止閥，對(duì)于高溫、高壓、高壓、易凍、易粘稠介質(zhì)，還要安裝排泄閥。

帶定位器氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理

氣壓調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作有氣開型和氣閉型兩種。 空氣開放型在膜頭上的氣壓增加時(shí)，閥會(huì)向增加開度的方向動(dòng)作，達(dá)到輸入氣壓的上，閥將變?yōu)槿_狀態(tài)。 相反，氣壓減少時(shí)，閥向關(guān)閉方向移動(dòng)，空氣未輸入時(shí)，閥全閉。 因此，氣開型閥有時(shí)也被稱為故障閉型。 排氣型的動(dòng)作方向與排氣型相反。 氣壓增加時(shí)，閥向關(guān)閉方向動(dòng)作； 氣壓下降或消失時(shí)，直至閥打開方向或全開。 有時(shí)也稱為故障接通型。 氣壓調(diào)節(jié)閥的氣開或氣關(guān)通常通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正反作用和閥狀態(tài)結(jié)構(gòu)不同的組裝方式實(shí)現(xiàn)。

閥門定位器是調(diào)節(jié)閥的主要附件，與氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥大幅度組合使用。 接收調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，通過(guò)該輸出信號(hào)控制氣壓調(diào)節(jié)閥。 調(diào)節(jié)閥工作時(shí)，閥桿的位移通過(guò)機(jī)械裝置反饋到閥門定位器，閥門位置的情況通過(guò)電信號(hào)傳遞到上位系統(tǒng)。 閥門定位器根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式和工作原理，可以分為空氣閥門定位器、電氣閥門定位器、智能閥門定位器。 閥門定位器可以加大調(diào)節(jié)閥的輸出，減少調(diào)節(jié)信號(hào)的傳遞延遲，加快閥桿的移動(dòng)速度，提高閥桿的直線性，克服閥桿的摩擦力，消除不平衡力的影響，保證調(diào)節(jié)閥的正確定位。