气动薄膜调节阀原理与结构。ppt课件
气动薄膜调节阀
化工仪表及自动化
第5章 气动溥膜调节阀
五、工作状态下的流量特性
在实际工作状态下，阀前后的压差不是 恒定不变的。在管道中，影响流量大小的 不仅仅是调节阀的阻力，还有串联在其中 的其它阻力因素。有时，并联管道还要旁 路一部分流量。 在这些状态下，调节阀的相对开度与相 对流量之间的关系叫工作流量特性。图5-8
化工仪表及自动化
第5章 气动溥膜调节阀
调节阀的安装
6、安装时调节阀应当设置旁路阀，以便调节阀维修或故障 时，可通过旁路继续维护生产。旁路阀用球阀，切断阀用 闸阀。 7、调节阀用于含有悬浮物和粘度较高的流体时，应配冲洗 管线。
调节阀安装旁路示意图
化工仪表及自动化
第5章 气动溥膜调节阀
气动调节阀常见故障及消除方法
正
正
反
反
正
气 闭 气 开
反
气 开
正
气 闭
反
化工仪表及自动化
第5章 气动溥膜调节阀
二、调节阀的主要类型
1、直通单座阀 3、角型阀 5、蝶形阀 7、笼式阀 9、球阀 2、直通双座阀 4、三通阀 6、隔膜阀 8、凸轮挠曲阀
化工仪表及自动化
三、调节阀的流量系数
第5章 气动溥膜调节阀
流量系数C的定义：在调节阀特定行程 下，阀两端压差为0.1MPa ，流体密度为 1g/cm3时，流经调节阀的流量数。
第5章 气动溥膜调节阀
若以x代表并联管道时，调节 阀全开流量与总管道最大流量之比， 可以得到在ΔP为一定，而x值为不 同数值时的工作特性，如图5-8。 当x=1，即旁路阀关闭时，调节 阀的工作流量特性同理想流量特性。 随着x的减小，即旁路阀逐渐打开， 虽然阀本身的流量特性变化不大， 但可调范围大大降低，调节阀关死 (l/L=0)时，最小流量Qmin大大增加。
气动薄膜调节阀原理
气动薄膜调节阀原理
气动薄膜调节阀是一种通过气动力来控制流体流量的装置。
它主要由薄膜、阀体和阀门组成。
薄膜是气动薄膜调节阀的核心部件。
它通常采用柔性材料制成，如橡胶或氟橡胶。
薄膜的一端固定在阀体上，另一端与阀门相连。
当气动信号输入到薄膜的一侧时，薄膜会因气压的变化而产生相应的形变。
这种形变传递到阀门上，通过控制阀门的开闭程度来调节流体的流量。
当气压输入到薄膜背面时，薄膜会向阀座方向弯曲，使阀门关闭。
这样就能够阻断流体的流动。
当气压减小或消失时，薄膜会恢复到原始形状，阀门打开，从而允许流体通过。
通过调节输入的气压信号，可以控制薄膜的形变程度，从而精确地控制阀门的开闭程度。
当薄膜形变较大时，阀门开得较大，流体流量较大；当薄膜形变较小时，阀门开得较小，流体流量较小。
气动薄膜调节阀具有快速响应、结构简单、耐用性强和维护方便等特点。
因此，在许多工业领域的流体控制中广泛应用。
气动薄膜调节阀结构及工作原理
气动薄膜调节阀的选型1. 根据使用要求选型气动薄膜调节阀由阀芯和阀体（包括阀座）两部分组成，按不同的使用要求有不同的结构形式，气动薄膜调节阀主要有直通单座阀、双座调节阀和高压角式调节阀。
3.根据流量特性选型在自控系统的设计过程中选择气动薄膜调节阀应着重考虑流量特性。
典型的理想特性有直线流量特性、等百分比流量特性（对数流量特性）、快开流量特性和抛物线流量特性四种。
直线流量特性在相对开度变化相同的情况下，流量小时，流量相对变化值大；流量大时，流量相对变化值小。
因此，直线流量调节阀在小开度（小负荷）情况下调节性能不好，不易控制，往往会产生振荡，故直线流量特性调节阀不宜用于小开度的情况，也不宜用于负荷变化较大的调节系统，而适用于负荷比较平稳，变化不大的调节系统。
因此，直线流量调节阀在小开度（小负荷）情况下调节性能不好，不易控制，往往会产生振荡，故直线流量特性调节阀不宜用于小开度的情况，也不宜用于负荷变化较大的调节系统，而适用于负荷比较平稳，变化不大的调节系统。
百分比流量特性的调节阀在小负荷时调节作用弱，大负荷调节作用强，它在接近关闭时调节作用弱，工作和缓平稳，而接近全开时调节作用强，工作灵敏有效，在一定程度上，可以改善调节品质，因此它适用于负荷变化较大的场合，无论在全负荷生产和半负荷生产都能起到较好的调节作用。
4.调节阀口径的选择应根据已知的流体计算出所要求的流量系数CV值，再根据产品技术参数表选取合适的调节阀口径。
在计算CV值时要注意液体、气体、水蒸气和其它蒸气的区别。
流量系数即CV值（中国工业称为：KV值）是阀门、调节阀等工业阀门的重要工艺参数和技术指标。
正确计算和选择CV值是保障管道流量控制系统正常工作的重要步骤。
流量系数（CV值）定义：是指单位时间内、在测试条件中管道保持恒定的压力，管道介质流经阀门的体积流量，或是质量流量。
即阀门的最大流通能力。
阀门的CV值须通过测试和计算来确定。
气动薄膜调节阀现场安装注意事项1.气动薄膜调节阀的安装调节阀安装是否合理，不仅关系到调节阀的安装、拆卸和维修方便与否，也决定了调节阀能否在自动调节系统中起到良好的调节作用，安装调节阀时应注意以下几个方面：1.1调节阀应垂直安装在水平管道上，如在特殊情况下需要水平和倾斜安装时，一般要加支撑座。
气动调节阀教学课件PPT
案例二
某电厂锅炉给水系统，选用具有大流量、 高可调比和低泄漏率的气动调节阀，满足 了系统对流量和压力的精确控制要求。
06 发展趋势与智能化技术应 用
当前行业发展趋势分析
节能环保需求推动
随着全球环保意识的提高，气动调节阀行业正朝着更加节 能环保的方向发展，高效、低能耗的产品受到市场青睐。
智能化、自动化趋势明显
考虑附件配置
根据需要选择定位器、手轮、电磁阀等附件， 提高阀门的使用性能和可靠性。
案例分析：成功选型经验分享
案例一
案例三
某化工厂反应釜温度控制系统，选用具 有良好密封性能和耐高温性能的气动调 节阀，成功实现了温度的精确控制。
某制药厂药液流量控制系统，选用具有 防腐蚀材质和卫生级标准的气动调节阀 ，确保了药品生产的质量和安全。
弹簧复位型在频繁动作时可能导致弹簧疲劳 失效；非弹簧复位型在失去气源时无法自动 复位，需要手动操作。
03 阀门定位器与附件选择
阀门定位器作用及原理
作用
阀门定位器是气动调节阀的重要附件，主要用于改善阀门的位置控制精度，提高阀门对信号变化的响应速度，以 及克服阀杆摩擦力等非线性因素对控制性能的影响。
自动化控制算法
采用先进的控制算法，实现气动调节阀的精确控 制和自动调节，提高生产效率和产品质量。
3
远程监控与故障诊断
借助物联网技术，实现远程监控和故障诊断，及 时发现并解决问题，降低运维成本。
未来发展方向预测
智能化水平进一步提高
01
随着人工智能、机器学习等技术的不断发展，气动调节阀的智
能化水平将进一步提高，实现更加精准、高效的控制。
原理
阀门定位器通过接收来自控制器的控制信号，与阀门的实际位置进行比较，然后输出相应的气压信号去驱动执行 机构，使阀门移动到正确的位置。同时，阀门定位器还具有反馈功能，可以将阀门的实际位置反馈给控制器，以 便进行更精确的控制。
气动调节阀教学课件PPT
分段调节
根据工艺流程的需求，气 动调节阀可以实现多段控 制，以适应不同的流量需 求。
参数与规格
最大工作压力
气动调节阀能够承受的 最大工作压力范围。
最大工作温度
气动调节阀能够承受的 最大工作温度范围。
介质流量
气动调节阀允许通过的 最大介质流量。
连接方式与尺寸
气动调节阀的连接方式 （如法兰、螺纹等）和
Байду номын сангаас
等百分比流量特性
气动调节阀的开度与流量 的变化成等百分比关系， 即随着阀门的开大，流量 增加的百分比保持恒定。
对数流量特性
气动调节阀的开度与流量 的对数成正比，即随着阀 门的开大，流量以对数方 式增加。
调节特性
连续调节
气动调节阀能够连续改变 管道中介质的流量，以满 足工艺流程的需求。
开关调节
通过气动执行器控制阀门 的开启和关闭，实现流量 的快速开启和关闭。
THANKS
感谢观看
应用领域的拓展
新能源领域
气动调节阀将在新兴的能源领域 如太阳能、风能等领域得到广泛
应用，实现能源的高效利用。
智能制造
随着智能制造的推广，气动调节 阀将在自动化生产线、机器人等 领域发挥重要作用，提高生产效
率和产品质量。
环保工程
在环保工程中，气动调节阀可用 于控制气体流量、压力等参数， 实现环保设备的稳定运行和节能
尺寸大小。
04
气动调节阀的选型与使用
选型原则
根据工艺要求选择
根据控制精度要求选择
根据管道中介质的性质、压力、温度 等工艺参数，选择适合的气动调节阀 类型和材质。
根据控制精度要求，选择适合的气动 调节阀流量调节范围和阀权度。
两张图让仪表人明白气动调节阀工作原理及结构
两张图让仪表人明白气动调节阀工作原理及结构气动调节阀以气源为动力、以气动薄膜执行机构为执行器、4-20mA信号为控制信号，并借助电气阀门定位器、空气过滤减压阀等附件去驱动阀门动作，从而达到最管道介质的流量、压力、温度等工艺参数开关量或比例式调节。
气动调节阀由气动薄膜执行机构和阀体两部分组成。
气动薄膜执行机构主要由波纹膜片，平衡弹簧和推杆组成，其结构如图1所示。
执行机构是执行器的推动装置，它接受标准气压信号后，经膜片转换成推力，使推杆产生位移，同时带动阀杆及阀芯动作，使阀芯产生相应位移，通过改变阀门的开度，来达到控制介质工艺参数之目的。
图1 气动调节阀结构示意图气动薄膜执行机构有正、反作用两种，其动作原理是相同的，当信号压力增大时，执行机构的推杆向下动作的叫做正作用式执行机构，信号压力是通入到波纹膜片的上方。
当信号压力增大时，执行机构的推杆向上动作的叫作反作用式执行机构，而信号压力是通入到波纹膜片的下方。
调节阀有气关，气开两种形式，由气动执行机构的正、反作用和调节阀的正、反安装来块定。
气关式调节阀有信号压力时阀关，无信号压力时阀开；气开式调节阀有信号压力时阀开，无信号压力时阀关。
调节阀的阀体都铸有公称压力、口径、介质流向等标志。
若阀体上的字体是正的，阀芯和阀体属于正装，阀杆向下移时阀门关小.若阀体上的字体是倒的，阀芯和阀体属于反装，阀杆向下移时阀门打开。
通过观察阀体上字体的倒正，可判断调节阀属于正装还是反装。
阀体正装，阀上字体也是正的，且配用的执行机构是正作用式，调节阀是气关式，阀上字体是倒的就是气开式。
小口径或角形阀，配用正作用执行机构，调节阀为气关式，配用反作用执行机构，调节阀为气开式。
气动调节阀安装原则①气动调节阀应安装在水平管道上，并上下与管道垂直，一般要在阀下加以支撑，保证稳固可靠。
对于特殊场合下，需要调节阀水平安装在竖直的管道上时，也应将调节阀进行支撑(小口径调节阀除外)。
安装时，要避免给调节阀带来附加应力。
气动薄膜调节阀
隔膜阀
• 7、笼式阀
特点：可调比大、振动小、不平衡力小、结构简单、套 筒互换性好，更换不同的套筒可得到不同的流量特性， 阀内部件所受的汽蚀小、噪声小，是一种性能优良的阀 ，特别适用于要求低噪声及压差较大的场合。 缺点：不适用高温、高黏度及含有固体颗粒的流体。
笼式阀
• 8、曲轮绕曲阀 阀芯呈扇形球面状，与挠曲臂及轴套一起铸成， 固定在转动轴上。 特点：密封性好。重量轻、体积小、安装方便， 适用于要求控制和密封的场合。
凸轮挠曲阀
• 9、球阀
节流元件是带圆孔的球形体（A）或是一种V形缺口 球形体（B）。 特点：（A）转动球体可起到控制和切断的作用 • （B）转动球心使V形缺口起节流和剪切的作用,其 特性近似于等百分比型。
（A）
球阀
（B）
直通单座阀
• 2、直通双座阀 阀体内有两个阀芯和两个阀座。 特点：流体流过的时候，不平衡力小。 缺点：容易泄露。
直通双座阀
3、角型阀 角形阀的两个接管呈直角形。 特点：流路简单、阻力较小，适于现场管 道要求直角连接，介质为高黏度、高压差 和含有少量悬浮物和固体颗粒状的场合。 流向一般是底进侧出。
上图中(b)和(c)为气开式，(a)和(d)为气关式
三、调节阀的种类
• 根据不同的使用要求，控制阀的结构形式 主要有以下几种：直通单座、直通双座、 角型、高压阀、隔膜阀、阀体分离阀、蝶 阀、球阀、曲轮绕曲阀、笼式阀、三通阀 、小流量阀、超高压阀等。
• 1.直通单座阀
阀体内只有一个阀芯与阀座。 特点：结构简单、价格便宜、全关时泄漏量少。 缺点：在压差大的时候，流体对阀芯上下作用的 推力不平衡，一般适合于小口径的场合（ DN<25mm）
气动阀原理和操作介绍PPT课件
13
气动阀的基本知识
图1-6立式活塞式气动头主实视图
14
气动阀的基本知识
15
气动阀的基本知识
阀门气动装置的手轮 手轮装置的作用: 大多数比较重要的气动阀门都设计有气动装置的手动机构，不 同厂家构形各异，其作用主要有下列两点。
A .气源中断、调节器故障无输出以及膜片损坏等情况, 用手 轮操作使阀门动作,以保障生产过程的正常进行，保证电站安 全;
以失气关/直接式手轮的气动截止阀轴系图为例 SREG气动截止阀的手动滑块是设计在气动杆的滑套里的，如 果手动滑块在套内设制偏低，阀门在气动操作时会不能全开； 手动滑块在套内设制偏高，阀门在气动操作时不能关严； 鉴于SERG气动阀门的设计特点可以看出，源以部件加工误差 和相关部件装配的位差等原因，使每个阀门经“中性点”标定 后加工出来的勺尺是不同的， 即便是同一个8字码的几个阀门,也各不相同,因此我们说,每个 气动隔离阀手轮“中性点”勺尺是唯一的。不能外表看起来差不 多，拽过来就用，就会引起阀门密封不严或开度不足。
Valves 气动阀原理与操作
1
气动调节阀 － 调节阀基础知识； － 调节阀特点； － 调节原理； － 气动调节阀； － 气动调节阀的分类 － 笼式调节阀； － 调节阀的调节原理 － 气动调节阀的辅助元件 － 调节阀手轮“中性点”的设置
2
教学内容和步骤
重要阀门介绍 － 气动蝶形调节阀 － 笼型气动调节阀 － 活塞式气动头笼形调节阀 － 先导式笼型气动调节阀
气动阀门在气动头尚未进气或气动头卸压后自
气动执行机构的原理及维护PPT课件
• 4 气动薄膜调节阀的故障分析 • 4.1气动薄膜调节阀的常见故障 • 4.1.1 调节阀不动作 • 当调节阀不动作时，首先用万用表或者劲仪测量从总控室送来的4～
20mA的电流信号，看控制信号是否送到现场，再检查气源，看气源开关 是否打开，如果气源打开,检查是否有仪表空气。如果以上正常则检查定 位器看定位器是否有气源。如果定位器无气源可能过滤器堵塞、减压阀故 障、管道泄漏或堵塞。如果定位器有气源无输出，可能是定位器的节流孔 堵塞。如果上述情况都正常则有可能是膜片裂损、膜片漏气，膜片推力减 小；阀芯是与阀座或衬套卡死，阀杆弯曲等原因使调节阀不能动作。
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• 3 气动薄膜调节阀的组成 • 气动薄膜调节阀按其结构和用途的不同种类很多，高压氧能大
多选用正作用、直通、单座等百分比调节阀，其标准代号为 ZMAP，主要由推力盘、弹簧、推杆、调节螺母。阀位标尺、 阀杆、阀芯、阀座、填料函、阀体、阀盖和支架等组成。 气动 薄膜调节阀的执行机构，工作时接受调节器或计算机的控制信 号，用来改变被控介质的流量，使被调参数维持在所要求的范 围内，从而达到过程控制的自动化。
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• 3.2 阀门定位器工作原理 • 阀门定位器是气动执行器的—种辅助仪表，它与气动执行器配套
使用。阀门定位器是按力矩平衡原理工作的，来自调节器或输出 式安全栅的4～20mA直流信号输入到转换组件中的线圈时，由于 线圈两侧各有一块极性方向相同的永久磁铁，所以线圈产生的磁 场与永久磁铁的恒定磁场，共同作用在线圈中间的可动铁芯即阀 杆上，使杠杆产生位移。当输入信号增加时，杠杆向下运动，固 定在杠杆上的挡板便靠近喷嘴，使放大器背压增高，经放大后输 出气压也随之增高。此输出气压作用在调节阀的膜头上，使调节 阀的阀杆向下运动。阀杆的位移通过拉杆 转换为反馈轴和反馈压 板的角位移，并通过调量程支点作用于反馈弹簧上，该弹簧被拉 伸，产生一个反馈力矩，使杠杆作顺时针偏转，当反馈力矩和电 磁力矩相平衡时,阀杆就稳定于某一位置,从而实现了阀杆位移与输 入信号电流成正比例的关系。调整调量程支点于适当位置，可以 满足调节阀不同杆行程的要求。而阀门根据控制信号的要求而改 变阀门开度的大小来调节流量，是一个局部阻力可以变化的节流 元件。调节阀门主要由上下阀盖、阀体、阀瓣、阀座、填料及压 板等部件组成。阀门定位器与阀门配套使用，组成一个闭合控制 回路的系统。该系统主要由磁电组件、零位弹簧、挡板、气动功 率放大器、调节阀、反馈杠杆、量程调节机构、反馈弹簧组成。
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执行机构与阀体的组合形式
正作用
反作用
上图中(b)和(c)为气开式，(a)和(d)为气关式
执行机构与阀体的组合形式
1.正作用执行机构+正装调节机构=气关式执行器 2.反作用执行机构+正装调节机构=气开式执行器 3.正作用执行机构+反装调节机构=气开式执行器 4.反作用执行机构+反装调节机构=气关式执行器
气
气动薄膜执行机构
正作用
反作用
气动薄膜执行机构原理
气动薄膜执行机构原理与结构
• 执行机构的作用：将气动压力的输出转化为 机械动能，实现机械的动作。
薄膜执行机构：气压推动薄膜并带动连杆运动。
气动薄膜执行机构
• 输入信号
–空气压力：0.02~0.1MPa, 0.06~0.18MPa
–输出：机械位移，根据阀体有不同的行程
单座阀
单座型为一体型 结构.
可减少阀芯截流 处的流体泄漏.
但流体反作用力 较大，需较大的 执行机构.
bu
0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00
0
R-95073-41-110
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 o u g x i j
• 执行机构是将控制信号转换成相应的动作来 控制阀内截流件的位置。
• 阀是调节阀的调节部分，它与介质直接接触， 在执行机构的推动下，改变阀芯与阀座之间 的流通面积，从而达到调节流量的目的。
气动执行机构输入与输出
• 输入信号
–空气压力：0.02~0.1MPa, 0.06~0.18MPa –电信号：4~20mA, –FF信号
气动薄膜执行机构
• 气室 • 薄膜 • 推力盘 • 弹簧 • 推杆 • 调节螺母 • 阀位标尺
气动薄膜执行机构
执行机构
气动薄膜执行机构
执行机构
气动薄膜执行机构
执行机构
气动薄膜执行机构
膜片
气动薄膜执行机构
弹簧
气动薄膜执行机构
侧装式执行机构
气动薄膜执行机构
侧装式执行机构
调节阀的结构
• 调节阀由执行机构和阀组成。执行机构起推 动作用，而阀起调节流量的作用。
三通阀
偏心旋转阀
阀体中心与阀芯回转中心相互偏离的阀门. 具有较大阀容量. 具有直形流道,便于流体流动的构造.
偏心旋转阀
V形调节球阀
V型调节球阀由 于球芯带有 V 型结构，对阀座 具有剪切作用。 因此适用于造纸、 化工、冶金等工 业企业中含有纤 维或微小固体颗 粒的悬浊液介质 中对有关工艺参 数的控制。
• 根据需要，调节阀可以配用各种各样的附件， 使它的功能更完善，性能更好，这些附件有 阀门定位器、电磁阀、手轮机构、过滤减压 阀等。
• 阀杆 • 阀芯 • 阀座 • 填料函 • 阀体 • 阀盖
阀体结构
调节阀的组成
标准型单座阀
执行器
定位器 (附件) 阀体
控制阀
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2019/5/20
套筒调节阀
隔膜阀
它的启闭件是一块用软质材料制成的隔膜， 把阀体内腔与阀盖内腔及驱动部件隔开， 故称隔膜阀
隔膜阀
角阀
角阀:流体将流经一个直角.此阀配合 管道形状使用.由于液体无滞留现象, 故此类阀门适用于高粘度流体.另外, 此阀采用抗流体破坏结构.
角阀
三通阀
三通阀:流体通过3个进出口出入阀 体(分流型,合流型)
气动薄膜调节阀结构与原理
二零一五年一月
气动薄膜调节阀
• 调节阀的作用：将控制器的输出转化为对被
。
气动薄膜调节阀组成
• 执行机构 ：
• 薄膜执行机构：气压推动薄膜并带动连杆运动。
阀体：直接作用于对象，并使对象的运动发生改变
的装置。
• 输出：
–按连杆行程确定规格：10，16，25，40，60，100mm
调节阀的类型
单座、双座控制阀、隔膜控制阀、套筒阀、 角型阀、插板阀、 三通阀
单座调节阀
• 阀是由阀体、阀内件和上阀盖组件组成的。 上阀盖组件包括上阀盖和填料函。阀内件是 指与流体接触并可拆卸的，起到改变截流面 积和截流件导向等作用的零件总称，例如阀 芯、阀座、阀杆、套筒、导向套等。
单座阀
单座阀外形图1
单座阀外形图2
顶底型（双座）
上下阀芯截流为双阀座构 造 泄漏量一般比较大 上部阀芯受到的反作用力 由下部阀芯受到的反作用 力相抵消,故可实现执行 机构的小型化.
双座阀
套筒阀
通过使阀芯上下连通的孔(压力 平衡孔)作用,可减少流体反作 用力(实现执行机构的小型化). 低噪音,防气蚀多孔套筒型阀. 单座型泄漏小,双座型泄漏大.
气开式－ 随信号压力的增大流通截面积增大 气关式－ 随信号压力的增大流通截面积减小
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2019/5/20
气动薄膜调节阀的组合形式
当阀芯下移时关小叫正装，反之叫反装。 这样阀芯有正装和反装两种，加之执行机构有 正作用和反作用。
因此，调节阀的作用形式有四种，这四种形 式的调节阀如果从信号的控制作用来看，分为 两种，即气开和气关形式，在使用中，大口径 的阀门一般都用正作用形式，而用改变阀芯的 安装方向来获得气开或气关特性。气开、气关 的选择与生产安全有关，其原则是：一旦信号 中断，调节阀的状态能保证人员和设备的安全 。