智能氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥工作原理

智能氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥工作原理

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥就是以壓縮氣體為動(dòng)力源，以氣缸為執(zhí)行器，并借助于閥門定位器、轉(zhuǎn)換器、電磁閥、保位閥、儲(chǔ)氣罐、氣體過(guò)濾器等附件去驅(qū)動(dòng)閥門，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量或比例式調(diào)節(jié)，接收工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制信號(hào)來(lái)完成調(diào)節(jié)管道介質(zhì)的：流量、壓力、溫度、液位等各種工藝過(guò)程參數(shù)。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的特點(diǎn)就是控制簡(jiǎn)單，反應(yīng)快速，且本質(zhì)安全，不需另外再采取防爆措施。

氣動(dòng)單座調(diào)節(jié)閥是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥一種。它以壓縮空氣作為動(dòng)力，接受控制系統(tǒng)的壓力信號(hào)，按照信號(hào)變化比例調(diào)節(jié)管道內(nèi)介質(zhì)的流量，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制的自動(dòng)化過(guò)程。由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和單座調(diào)節(jié)閥兩部分組成。氣動(dòng)單座調(diào)節(jié)閥選用時(shí)要提供：產(chǎn)品型號(hào)。公稱通徑。閥座直徑。信號(hào)壓力。彈簧范圍。流量特性。閥前后壓力。介質(zhì)種類。溫度范圍。閥體，閥芯，閥座材質(zhì)。是否帶手輪機(jī)構(gòu)，定位器，過(guò)濾減壓閥等附件。是否有防爆，禁油，禁銅要求等。



1.什么是智能氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥工作原理

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。通常由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥連接安裝調(diào)試后形成的組合儀表。

控制簡(jiǎn)單、反應(yīng)快速、且本質(zhì)安全，不需另外再采取防爆措施。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥是以壓縮空氣為動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量或比例式調(diào)節(jié)，源以氣缸為執(zhí)行器，接收工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制信號(hào)來(lái)完成調(diào)節(jié)管道介質(zhì)的流量、壓力、溫度等各種工藝參數(shù)。



氣動(dòng)薄膜單座調(diào)節(jié)閥

作用方式種類：分為氣開(kāi)式和氣關(guān)式

氣開(kāi)式（FC）：氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不通氣時(shí)調(diào)節(jié)閥保持常閉，隨著控制信號(hào)的增加逐漸打開(kāi)，一般用K表示氣開(kāi)式。

氣關(guān)式（FO）：氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不通氣時(shí)調(diào)節(jié)閥保持常開(kāi)，隨著控制信號(hào)的增加逐漸關(guān)閉，一般用B表示氣關(guān)式。

氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)種類：分為氣動(dòng)薄膜式和氣動(dòng)活塞式。

氣動(dòng)薄膜式又分為氣動(dòng)薄膜精小型多彈簧結(jié)構(gòu)，和氣動(dòng)薄膜單彈簧結(jié)構(gòu)。精小型多彈簧結(jié)構(gòu)氣動(dòng)執(zhí)行器外形高度比單彈簧結(jié)構(gòu)高度尺寸降低一半左右，重量也減輕很多。是現(xiàn)在氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥主要使用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。單彈簧機(jī)構(gòu)基本淘汰了。

氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是輸出力大，因?yàn)榛钊浇Y(jié)構(gòu)可以使用氣源壓力達(dá)0.5MPa左右。而薄膜式機(jī)構(gòu)由于橡膠膜片耐壓較低，一般0.25MPa左右。所以同尺寸執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以輸出更大的力，更適用于高壓調(diào)節(jié)閥。采用雙作用式活塞執(zhí)行器比單作用活塞式執(zhí)行器輸出力更大，是因?yàn)閮?nèi)部沒(méi)有彈簧，降低了阻力。



氣動(dòng)薄型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的手輪機(jī)構(gòu)：一般分為側(cè)裝手輪和頂裝手輪兩種。當(dāng)氣動(dòng)執(zhí)行器停氣或信號(hào)故障時(shí)，膜片破損時(shí)?？梢酝ㄟ^(guò)手輪機(jī)構(gòu)來(lái)完成調(diào)節(jié)閥的開(kāi)關(guān)。同時(shí)還可以限制調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，使其保持在一定范圍內(nèi)。

側(cè)裝手輪是安裝在氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的側(cè)面，操作時(shí)比較方便，安裝維護(hù)也比較方便。頂裝手輪在氣動(dòng)執(zhí)行器頂端，操作時(shí)比較費(fèi)力，會(huì)有夠不到的情況，占用調(diào)節(jié)閥的高度空間。

單座調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)：主要由閥體，閥蓋。 閥座，閥芯，閥桿，導(dǎo)向座，填料，壓蓋等零件組成。

單座調(diào)節(jié)閥優(yōu)點(diǎn)是泄漏量小，因?yàn)槠渲挥幸坏烂芊饩€，比起雙座調(diào)節(jié)閥和套筒調(diào)節(jié)閥，后者都是二道密封線，考慮到加工誤差和變形等原因，泄漏量都比單座調(diào)節(jié)閥大。由于其只有一個(gè)閥芯，介質(zhì)推力都作用在上面，所以閥芯不平衡力較大，尤其高壓，大口徑時(shí)更加明顯。需要配活塞式氣動(dòng)機(jī)構(gòu)和閥門定位器來(lái)控制。這時(shí)可以選用雙座調(diào)節(jié)閥和套筒調(diào)節(jié)閥效果會(huì)更好。

上閥蓋形式：主要分為常溫型，介質(zhì)溫度范圍-20～200℃，應(yīng)用泛。高溫型-60～450℃，閥蓋上有多層散熱片。使閥門的高溫散掉，避免填料高溫失效，保持氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在允許溫度內(nèi)工作，防止橡膠膜片和O型圈高溫失效。低溫型-60～-250℃，上閥蓋為長(zhǎng)頸型，可以避免低溫時(shí)填料密封失效。溫度越低，長(zhǎng)頸越長(zhǎng)。波紋管密封型，對(duì)于有毒，易揮發(fā)，易滲透，貴重工藝介質(zhì)，閥桿采用波紋管密封，同時(shí)還有填料密封作為保障，防止波紋管破損時(shí)介質(zhì)外漏。要根據(jù)介質(zhì)和溫度來(lái)綜合選用上閥蓋形式。

流量特性：常用的有直線和等百分比兩種，調(diào)節(jié)閥的流量特性指流過(guò)閥門的相對(duì)流量和相對(duì)行程的關(guān)系。

附件選用：閥門定位器，過(guò)濾減壓閥，手輪機(jī)構(gòu)，保位閥，快速排氣閥，電磁閥等。



2.智能氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥工作原理

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥就是指以氣源作為動(dòng)力，以氣缸為執(zhí)行器，4~20mA信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并借助于電氣閥門定位器、轉(zhuǎn)換器、電磁閥、保位閥等附件去驅(qū)動(dòng)閥門，使閥門呈線性或等百分流量特性做調(diào)節(jié)動(dòng)作，從而達(dá)到對(duì)管道介質(zhì)的流量、壓力、溫度等各種工藝參數(shù)開(kāi)關(guān)量或比例式調(diào)節(jié)。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥具有控制簡(jiǎn)單，反應(yīng)快速，且本質(zhì)安全等優(yōu)點(diǎn)，并且使用在易燃易爆的場(chǎng)合時(shí)，不需要另外再采取防爆措施。 

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥通常由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥連接安裝調(diào)試組成，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為單作用式和雙作用式兩種，單作用執(zhí)行器內(nèi)有復(fù)位彈簧，而雙作用執(zhí)行器內(nèi)沒(méi)有復(fù)位彈簧。其中單作用執(zhí)行器，可在失去起源或突然故障時(shí)，自動(dòng)歸位到閥門初始所設(shè)置的開(kāi)啟或關(guān)閉狀態(tài)。 

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥根據(jù)動(dòng)作形式分氣開(kāi)型和氣關(guān)型兩種，即所謂的常開(kāi)型和常閉型，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)或氣關(guān)，通常是通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正反作用和閥態(tài)結(jié)構(gòu)的不同組裝方式實(shí)現(xiàn)。 



氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥工作原理：

控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)4-20mA。經(jīng)過(guò)閥門定位器轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈮盒盘?hào)20-100KPa，或40-200KPa，80-240KPa后，進(jìn)入氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，推動(dòng)推桿動(dòng)作，因?yàn)橥茥U和調(diào)節(jié)閥閥桿連接為一體，進(jìn)而帶動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥桿，閥芯動(dòng)作，完成對(duì)管道內(nèi)介質(zhì)的調(diào)節(jié)過(guò)程。定位器的反饋桿裝在調(diào)節(jié)閥的閥桿上，隨著調(diào)節(jié)閥開(kāi)度動(dòng)作，反饋桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)給定位器一個(gè)反饋信號(hào)，當(dāng)和輸入信號(hào)平衡時(shí)，閥門停止動(dòng)作，對(duì)閥門起到定位作用?？刂菩盘?hào)4mA時(shí)，閥門位置為零點(diǎn)。12mA時(shí)，閥門行程為50%。20mA時(shí)，行程為99%?？刂菩谐膛c控制信號(hào)一一對(duì)應(yīng)，進(jìn)行比例調(diào)節(jié)。

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的工作原理

調(diào)節(jié)方式分類：分為調(diào)節(jié)型，調(diào)節(jié)切斷型。調(diào)節(jié)型注重調(diào)節(jié)過(guò)程，不要求嚴(yán)格關(guān)閉。調(diào)節(jié)切斷型不光要調(diào)節(jié)過(guò)程，還要在關(guān)閉時(shí)保持密封性良好，盡可能減少泄漏量。



3.智能氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥工作原理應(yīng)用

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作分氣開(kāi)型和氣關(guān)型兩種。氣開(kāi)型(Air to Open) 是當(dāng)膜頭上空氣壓力增加時(shí)，閥門向增加開(kāi)度方向動(dòng)作，當(dāng)達(dá)到輸入氣壓上，閥門處于全開(kāi)狀態(tài)。反過(guò)來(lái)，當(dāng)空氣壓力減小時(shí)，閥門向關(guān)閉方向動(dòng)作，在沒(méi)有輸入空氣時(shí)，閥門全閉。故有時(shí)氣開(kāi)型閥門又稱故障關(guān)閉型(Fail to Close FC)。氣關(guān)型(Air to Close)動(dòng)作方向正好與氣開(kāi)型相反。當(dāng)空氣壓力增加時(shí)，閥門向關(guān)閉方向動(dòng)作;空氣壓力減小或沒(méi)有時(shí)，閥門向開(kāi)啟方向或全開(kāi)為止。故有時(shí)又稱為故障開(kāi)啟型(Fail to Open FO)。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)或氣關(guān)，通常是通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正反作用和閥態(tài)結(jié)構(gòu)的不同組裝方式實(shí)現(xiàn)。

氣開(kāi)氣關(guān)的選擇是根據(jù)工藝生產(chǎn)的安全角度出發(fā)來(lái)考慮。當(dāng)氣源切斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥是處于關(guān)閉位置安全還是開(kāi)啟位置安全?舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)加熱爐的燃燒控制，調(diào)節(jié)閥安裝在燃料氣管道上，根據(jù)爐膛的溫度或被加熱物料在加熱爐出口的溫度來(lái)控制燃料的供應(yīng)。這時(shí)，宜選用氣開(kāi)閥更安全些，因?yàn)橐坏庠赐Ｖ构┙o，閥門處于關(guān)閉比閥門處于全開(kāi)更合適。如果氣源中斷，燃料閥全開(kāi)，會(huì)使加熱過(guò)量發(fā)生危險(xiǎn)。又如一個(gè)用冷卻水冷卻的的換熱設(shè)備，熱物料在換熱器內(nèi)與冷卻水進(jìn)行熱交換被冷卻，調(diào)節(jié)閥安裝在冷卻水管上，用換熱后的物料溫度來(lái)控制冷卻水量，在氣源中斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于開(kāi)啟位置更安全些，宜選用氣關(guān)式(即FO)調(diào)節(jié)閥。



氣開(kāi)式改變?yōu)闅怅P(guān)式或氣關(guān)式改變?yōu)闅忾_(kāi)式，如調(diào)節(jié)閥安裝有智能式閥門定位器，在現(xiàn)場(chǎng)可以很容易進(jìn)行互相切換。但也有一些場(chǎng)合，故障時(shí)不希望閥門處于全開(kāi)或全關(guān)位置，操作不允許，而是希望故障時(shí)保持在斷氣前的原有位置處。這時(shí)，可采取一些其它措施，如采用保位閥或設(shè)置事故專用空氣儲(chǔ)缸等設(shè)施來(lái)確保。