气动调节阀的结构与原理

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为了防止活塞无限制的外滑而损坏阀门,在气缸盖上安置了限 位螺栓,来控制阀门的开(或关)情况。为了使气动头能快速可靠 地操作阀门,限位螺栓上的排气孔是非常必要的。
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调节阀的结构和组成
卧式活塞式气动头模型
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调节阀的结构和组成
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调节阀的结构和组成
气动调节阀的结构与原理
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内容简介
1 概述 2 调节阀结构和组成 3 电厂常见气动阀的分类
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概述
调节阀又称控制阀,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,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的需要。
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。
气定位器的输入信号是标准气信号,例如,20~100kPa气信号,其输出
信号也是标准的气信号。电气阀门定位器的输入信号是标准电流或电压信
号,例如, 4~20mA电流信号或1~5V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。智能电气阀门定位器
从而使阀门位置能按调节信号精确定位。
为了机组安全运行,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、失信号或失气情况下实现快开
(关)或保位功能(三断自锁保护功能),满足工艺系统安全运行的
要求。
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概述
➢气动执行机构分类: 按功能:两位式、调节式 按气缸结构:薄膜式、活塞式 按阀杆移动方式:直行程、角行程 按阀杆移动方向:正作用、反作用 按作用方式:单作用、双作用 按气动失效模式分:失气开(气关)、 失气关(气开)
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图1-3 隔膜气动头的模型
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调节阀的结构和组成
为了保证作用于膜片上的压力能有效准确地传递给气动杆,除 薄膜的四周夹装于上、下膜盖之间以外,其中间部分压装在下护板 的盘形件上。
2)回位弹簧 也是一个关键部件,它能使气动阀在气动头失气后迅速回到阀 门的安全位置,对它的要求是在全行程范围内弹簧的刚度应不发生 变化,这样可以提高气动装置的线性度。 3)上、下膜盖 上、下膜盖一般用灰铸铁铸成,也可用钢板冲制。它们与膜片 构成隔膜气室.形成操作阀门的动力。 4)调节套筒 用来调整弹簧的预紧力,这样可以根据实际工作需要改变进气 压力的起始值和压座预紧力。
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调节阀的结构和组成
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功能图
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快速泄压阀
调节阀的结构和组成
工作原理:
当信号气压正常供气的时候,泄压侧被膜片紧紧盖住,气压能源
源不断地通向气动头;当信号气压为零时,气动头内的气压反向顶开
隔膜由多孔出口快速泄掉。使阀门在失气后快速回到安全位置( 见
下图)。
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调节阀的结构和组成
立式活塞式气动头主实视图
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调节阀的结构和组成
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调节阀的结构和组成
二、阀体基本结构
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附件
• 主要附件 电磁阀-根据系统逻辑保护关系控制阀门动作 减压阀-保证供气气压 过滤器-净化来自空气压缩机的气源 电流/气压转换器(I/P)-使控制点的电信号适用于气动执行机构 定位器-改善调节阀的静态和动态特性 流量放大器-增大进入阀门隔膜气腔的气流量
带CPU,可处理有关智能运算,它将DCS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DCS输出的电流信号。并且可以进行智能组态设
置20相18-应07-2的4 参数,达到改善控制阀性能的目的。
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调节阀的结构和组成
定位器
定位器工作原理如下:
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减压阀
调节阀的结构和组成
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调节阀的结构和组成
气动放大器
工作原理: 定位器输出信号气压从上部进入放大 器,压迫上膜片A产生向下推力F1,推动 金属架C 向下移动,迫使阀芯向下移, 使输出气压发生改变,输出气压作用于 下膜片B产生向上推力F2,因为上下膜片 相等,所以在金属架C达到平衡时P1=P2。 因此,定位器通过放大器输出到阀门执 行机构的空气流量增加,而压力不变。 当P1减小,P2>P1时,金属架向上移动与 阀塞之间产生间隙,气室B中空气从排气 口排出;随后阀塞在回座弹簧的作用下 向上移动,减小与气流室接触面之间的 间隙,进气减少,气室B中压力减小,直 到P2=P1时达到平衡。
主要由上、下膜盖、橡胶隔膜(带 帘子布夹层)、气动杆、支架、弹簧、 弹簧座、调节套筒、连接螺母、行程 指示器、操纵手轮等部件组成。
1)橡胶隔膜
气动装置的关键部件,一般由具有 较好的耐油及耐高、低温性能的丁腈 橡胶加锦纶丝织物制成。为了保护其 有效面积基本上保持不变,提高气动 装置工作的线性度,膜片常制作成波 纹状。
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调节阀的结构和组成
2、活塞式气动头
A.卧式活塞式气动头
卧式活塞式气动头一般多用于球阀和蝶阀。它由圆筒气缸与活 塞以及其上的密封环组成密闭的空间,活塞上装有齿条与装有齿轮 的气动杆对面啮合,活塞外側的弹簧使活塞体沿气缸壁滑动压向中 间,此时将设定了开(或关)位置的球阀或蝶阀的阀杆联在一起, 当进气口充入压缩空气后气缸的中间密闭区压力升高,迫使两活塞 克服弹簧力向外滑动,在此其间,由于齿轮啮合的作用,气动杆旋 转,带动球阀或蝶阀关闭(或开启);当气动头失去气源后,阀门 在弹簧的作用下,迅速回到安全位置。
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 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。
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。按其使用的动力可以分为气动、 电动和液动三大类。
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概述
➢ 气动执行机构以洁净压缩空气为动力,通过推动薄膜或活塞的移动来驱 动阀体运动,控制阀门开度以达到控制目的,具有结构简单、性能稳定、 维护方便和动作可靠、调节灵敏等特点,因此应用广泛。
➢ 电动执行机构以电力驱动的电动机为动力,接收标准电信号来控制阀门。 (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。不适合用在一些需要快速反应或调节频繁 的的阀门上。
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定位器
调节阀的结构和组成
➢ 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ABB、西门子、FISHER、 梅索尼兰等。
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调节阀的结构和组成
5)气动杆 一端安装下护板并感受和传递隔 膜所施加的推力,另一端通过联轴器 与阀杆相连接,将隔膜的推力转变成 阀门开度的变化。 6)开度指示器 它用于指示执行机构的气动杆位 移。
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7)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; B、用于加强隔离(用手轮增大阀座/阀瓣的压紧力);或根据系 统需要控制下游流量和压力的作用。
B立式活塞式气动头 立式活塞式气动头一般多用于调节阀。它由圆筒气缸和盖与 活塞以及其上的密封环组成密闭的空间,气动弹簧(双向进气 没有弹簧)使活塞体沿气缸壁压向阀门的安全位置,当进气口 充入压缩空气后气缸的密闭区压力升高,迫使活塞克服弹簧力 向弹簧力反向滑动,达到开关(或调节)阀门的目的。 当气动头失去气源后,阀门在弹簧的作用下,迅速回到安全 位置。为了使气动头能快速可靠地操作阀门,维修时及时疏通 排气孔是非常必要的。
推动滚轮使杠杆1向左运动,将反馈弹簧拉伸,当弹簧对杠杆2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 一定的阀门位置。
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调节阀的结构和组成
凸轮式气定位器工作原理
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定位器
调节阀的结构和组成
电-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 4~20mA电流信号)。
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(如 下图):
气定位器是按力平衡原理工作的.当进入波纹管的信号压力增加时,
杠杆2绕支点转动,使杠杆末端挡板靠近喷嘴,使喷嘴节流、背压,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
动平板一起向下移动,也使得摆杆向下压,偏心凸轮随之逆时针转动,
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概述
➢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、断信号源保护。
是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。
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概述
控制阀应用示意图
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调节阀的结构和组成
一、气动执行机构的结构
1.隔膜式气动装置
西门子SIPART PS2 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位置。最终达到 消除偏差。
SIPART定位器性能稳定,具有以下优点:
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调节阀的结构和组成
附件
气动保位阀-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
快速泄压阀-使阀门在失气后快速回到安全位置 限位开关-显示阀门到达全开全关状态
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调节阀的结构和组成
定位器
阀门定位器是气动调节阀的核心部件,起阀门定位作用。它将阀杆位 移信号作为反馈测量信号,以DCS或控制器输出作为设定信号,进行比较, 当两者有偏差时,定位器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制系统。
➢ 液动执行机构以高压抗燃油(或水)为动力,推动活塞运动来控制阀门, 可以产生很大的推力。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。
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概述
气动调节阀
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调节阀的结构和组成
快速泄压阀
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减压阀
调节阀的结构和组成
减压阀工作原理:
压缩空气由输入端进入压力室,经过滤网过滤后通过阀芯进入输出 腔室。输出腔室有一小孔与弹簧腔室相连,使输出气压直接作用于弹簧 膜片上,当输出气压大于膜片上弹簧压力时,膜片向上移动,带动阀芯 向上移动,输入气源被阀芯隔断,输出腔室内的压缩空气通过膜片和阀 芯顶部之间间隙进入排空腔室由放气孔排出,使输出压力减小。当输出 气压小于膜片上弹簧压力时,膜片向下移动,输入气源通过阀芯和阀座 之间间隙进入输出腔室,使输出腔室内的压力上升。只有当输出压力与 弹簧压力一致时,阀芯和阀座间隙固定,输出压力稳定。因此只要调整 减压阀顶部的调节螺丝,就控制输出压力。(见下图)
气动调节阀主要由气动执行机构、阀体、附件三部分组成 。执行
机构以洁净压缩空气为动力,接收4~20毫安电信号或20~100KPa气信
号,驱动阀体运动,改变阀芯与阀座间的流通面积,从而达到调节流
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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、压力)变化引起的影响,使用阀门定位器与调节阀配套,
直行程和角行程执行机构采用同一类型的阀门定位器
三个按键和双行LCD 显示可实现简捷的操作和编程
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调节阀的结构和组成
具有零位和行程范围自动调整的功能 设定值和控制变量极限值可进行选择 手动操作时无需另外的设备 具有可选的或可编程的输出特性 可编程设置阀门“紧密关闭”功能 具有自诊断功能 耗气量小
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