电气阀门定位器原理培训1

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电气阀门定位器结构原理培训
• 气动执行机构控制装置的主要组成部件和功能
– 减压阀：降低控制气源压力，以适宜执行机构的工作压力； – 过滤器：滤去压缩空气中的水和其他杂质，保证进入电/气转换器、 定位器以及执行机构的压缩空气的清洁。许多产品是减压阀和过 滤器一体化设计； – 电/气转换器（E/P）：将控制系统来的4~20mA电流信号转换成 3~15psi（0.2~1kg/cm）的气压控制信号； – 定位器：是阀位控制的核心部件，对调节阀的阀位进行精确控制； – 位置变送器：通过连杆与阀杆的位移同步产生转角移动，转换成 4~20mA电信号，线性地反映阀门的开度； – 行程开关：通常安装在阀门的全开和全关位置，用以发出阀门全 开和全关的信号送到控制系统
电气阀门定位器结构原理培训 • 控制阀的构成： 控制阀主要由两大部分组成： 阀体＋执行器
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• 执行器的功能： -控制阀门的开关，保证阀门正常工作所需的行程 -提供阀门关闭时所需的关闭力 -具备一定的开关速度，保证使用要求 -与相关附件联合使用，满足意外故障时阀门的理想位置 （故障时阀门打开，或关闭，或即时原位锁定）
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杆向上移动，并带动反馈杆（摆杆）绕支点转动，连接在同 一轴上的反馈凸轮（偏心凸轮）也跟着作顺时针方向转 动，通过滚轮使杠杆1绕支点转动，并将反馈弹簧压缩、弹 簧对杠杆2的压力与信号压力作用在波纹管上的力达到新 的平衡状态。此时，一定的信号压力就与一定的阀门位置 相对应。 以上作用方式为正作用，若要改变作用方式，只要将凸 轮翻转，A向变成B向等，即可。所谓正作用定位器，就是 信号压力增加，输出压力亦增加；所谓反作用定位器，就 是信号压力增加，输出压力则减少。
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• 的面积，使执行机构的体积变得十分庞大；而气缸式执行 机构的活塞和缸体均可以耐受较大的气源压力，而且缸体 可以造得很长，因此可用在力矩大、行程长的阀门上。但 气缸也有它的缺点，由于活塞与缸体之间有相对运动，就 有可能产生不可预见的磨擦力，如缸体锈蚀、密封圈张力 不均匀等原因，使得执行机构卡涩造成调节失灵。而薄膜 阀由于结构的特点，不会产生上述故障，这也是薄膜阀的 优势。
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退火窑阀门定位器（双作用调节阀）
过滤减压阀 执行气缸 定位器
进气阀门
手动盘轮
天燃气阀门定位器（气动薄膜阀）
阀门定位器
手动盘轮
天燃气阀门定位器（气动薄膜阀）
反馈杆
阀位开度
手动装置
天燃气换向阀
手动盘轮 执行气缸
开/关到位 行程开关
换向电磁阀
压缩空气换向阀
打手动钥匙孔
手动钥匙
氮气氢气调节阀
氮气氢气调节阀
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• 力平衡式定位器调节原理方框图
电气阀门定位器结构原理培训 二.电气阀门定位器原理 气动阀门定位器是一种将电气信号转换成压力信号的 转换装置，以压缩空气或氮气为工作气源来控制工业
炉调节阀的开度大小。普遍用于工业炉温度自动控制
系统中对气动阀门执行机构的连续控制。 气动阀门定位器是按力平衡原理工作的，实现由输入 的4～20mA电流信号控制气动阀门由0～100％的开启 度。其工作原理如下图。
③填料压得太紧，摩擦阻力增大； ④由于阀杆不直导致摩擦阻力大； ⑤没有定位器的气动调节阀也会导致动作迟 （五）调节阀的泄漏量增大。泄漏的原因如下： 1．阀全关时泄漏量大 ①阀芯被磨损，内漏严重， ②阀未调好关不严。 2．阀达不到全闭位置 ①介质压差太大，执行机构刚性小，阀关不严； ②阀内有异物； ③衬套烧结。
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• • • • • • • • • • • • • • • • • • • 1.杠杆 2.活塞膜片 3.反馈弹簧 4.杠杆 5.凸轮 6.反馈轴 7.联结 8.传动轴 9.执行机构 10.先导阀滑阀芯 11.先导阀体 12.零点和范围联动机构 3.内部反馈弹簧 14.转换块 15.平衡线圈 16.永磁铁 17.平衡梁 18.喷嘴 19.节流孔红----气源压力；橙----汽缸压力；黄----喷嘴压力；紫----固定部分；蓝----运动部分
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•
当需要增加阀门开启度，计算机控制系统的输出电流信号就会上升，力矩马 达①产生电磁场，挡板②受电磁场力远离喷嘴③。喷嘴③和挡板②间距变大，
排出放大器④内部的线轴⑤上方气压。受其影响线轴⑤向右边移动，推动挡
住底座⑦ 的阀芯⑨ ，气压通过底座⑦输入到执行机构⑩ 。随着执行机构气 室⑩ 内部压力增加，执行机构推杆⑥下降，通过反馈杆⑩把执行机构推杆@
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• 为了实现某些特殊的控制功能，一些执行机构上还配备了 其他的控制部件，如实现联锁功能的电磁阀，实现保位功 能的锁气器，加快动作速度的气放大器，失气时维持短时 操作的储能罐等等。
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• 主要部件原理概述 执行机构控制部件生产厂家很多，结构也有很大差异， 但他们利用的原理都很近似，电/气转换和定位器主要采 取两种形式，即E/P、定位器分开和一体化设计，而定位 器又分为气动机械平衡式和智能型。控制部件中E/P、减 压阀、气动机械平衡式定位器都是利用力平衡原理进行调 节的。 下面重点介绍电/气转换器和定位器等控制部件工作原 理。 一.力平衡式工作原理
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• 气动放大器工作原理
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• 从减压阀输入气源压力(Supply)，信号接口端输入信号压 力(Input Signal)，那么如下图上方膜片(③)受到压力， 使膜片组合件向下移动，同时阀芯(⑦)也会向下移动。这 时输入压力通过阀芯底座通路流入到输出接口(Output)并 输入到执行机构。当输出压力增加到和信号压力相同时， 阀芯(⑦)重新上升，最总信号压力和输出压力保持相同。 相反，输出压力大于信号压力，则膜片组合件向上移动， 输出压力会通过阀芯上方空隙向排气环(④)排气。根据信 号压力而变化的输出压力的灵敏度可以通过调节螺丝(①) 进行调解，通过调节可以改善系统的稳定性。
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定位器
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• 概述 : 执行机构是自动调节系统的重要组成部分，通常用其来调节流入 （或流出）调节对象的物质或能量，以实现对热力生产过程中各种热 工参数的自动控制，所以又称为调节系统的终端控制元件。一个自动 调节系统即使设计合理、装置设备先进，但如果调节机构选择不当， 如特性不好或调节范围不合适，仍然会使调节系统出现异常。 由于调节机构直接与工作介质接触，使用条件恶劣，所以容易出 现故障，比如调节阀尺寸选择不合理或特性不适宜，使调节质量不高； 调节阀通流部分被腐蚀、堵塞，使其工作特性变坏；调节阀的机械性 能差，动作不灵敏或产生振荡等。因此我们在对气动执行机构进行检 修和维护时，必须对调节机构的结构、原理、特性等进行了解，以保 证工作的顺利进行，这是保证自动调节系统正常工作的基础。
1．调节阀在任何开度下都振荡 ①支撑不稳；②附近有振动源；③阀芯与衬套磨损严重； ④膜盒漏气；⑤ 定位器漏气；⑥定位器输出与膜盒间管路 漏气；⑦盘根压得太紧；⑧盘根压偏；⑨阀杆摩擦力太大。 2．调节阀在接近全闭位置时振荡 ①调节阀选大了，常在小开度下使用；②单座阀介质流向与 关闭方向相反。 （四）调节阀的动作迟钝。迟钝的现象及原因如下： 1．阀杆仅在单方向动作时迟钝 ①气动薄膜执行机构中膜片破损泄漏； ②执行机构中“O”型密封泄漏。 2．阀杆在往复动作时均有迟钝现象 ①阀体内有粘物堵塞； ②聚四氟乙烯填料变质硬化或石墨一石棉填料润滑油干燥；
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• 常用的调节阀有多种分类形式， 按通流形式分，有柱塞式、碟板式、笼式、以及迷宫式 等； 按动作形式分，有直行式、角行式等； 按照介质通过调节阀时，对阀芯的作用方向分，有流开 式和流闭式等 按操作能源的不同，又可分为气动、液动、电动三大类。 它们有着各自不同的特性，应用的不同的场合。
自力式调节发
• 气动执行机构常见故障及产生的原因 （一）调节阀不动作。故障现象及原因如下： 1．无信号、无气源 ①气源未开，②由于气源含水在冬季结冰，导致风管堵塞 或过滤器、减压阀堵塞失灵，③空压机故障；④气源总管 泄漏。 2．有气源，无信号 ①调节器故障，②信号管泄漏；③定位器波纹管漏气； 3．定位器无气源 ①过滤器堵塞；②减压阀故障；③管道泄漏或堵塞。 4．定位器有气源，无输出 定位器的节流孔堵塞。
的位移变化传达到滑板⑩。这个位移变化又传达到量程④反馈杆，拉动量程
弹簧16。当量程弹簧16和力矩马达① 的力保持平衡时，挡板② 回到原位， 减小与喷嘴③ 间距。随着通过喷嘴③排出空气量的减小，线轴⑤上方气压增 加。线轴⑤回到原位，阀芯⑧重新堵住底座⑦ ，停止气压输入到执行机构⑩。 当执行机构⑩的运动停止时，定位器保持稳定状态。
5．定位器输出正常调节阀不动作 ①阀芯脱落，②阀芯与阀座卡死；③阀杆弯曲或折断；④阀座阀芯冻结 或焦块污物；⑤执行机构弹簧因长期不用而锈死。 （二）调节阀的动作不稳定。故障现象和原因如下： 1．气源压力不稳定 ①压缩机容量太小；②减压阀故障。 2．信号压力不稳定 ①控制系统的时间常数（T＝RC）不适当；②调节器输出不稳定。 3．气源压力稳定，信号压力也稳定，但调节阀的动作仍不稳定 ①定位器中放大器磨损或脏，耗气量特别增大时会产生输出震荡；② 定位器中放大器的喷咀挡板不平行，挡板盖不住喷咀；③输出管、线 漏气；④膜盒漏气；⑤阀杆摩擦阻力大。 （三）调节阀振荡，故障现象和原因如下 ：
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• 气动执行机构及其控制装置 ： 执行机构是驱动调节阀的动力装置，有气动、电动、液 动等方式，其中气动执行机构以其维护工作简单、动作速 度较快、具有防爆性、以及容易得到较大力矩等优点，被 广泛应用于各种场合。 气动执行机构有薄膜式和气缸两种。薄膜式通常单端进 气、弹簧复位，对于不同的进气方向又分为气开式（进气 打开阀门，失气弹簧复位关闭阀门）和气关式（进气关闭 阀门，失气弹簧复位打开阀门）。由于薄膜式气动执行机 构中的薄膜耐受压力较小，通常在2kg/cm以下，因此，如 果应用在力矩较大的调节阀上时，就必须增加薄膜
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• 调节机构的分类 调节机构在生产过程中直接与介质接触，通过其调节 作用来控制生产过程。根据被调节的介质或能量的不同， 可分为以下几种类型：
– – – – 控制流体介质的调节机构，如阀门、挡板、闸板等； 控制固体介质的调节机构，如刮板、叶轮等； 控制电流的调节机构，如电位器、继电器、接触器等； 控制其他形式能量的调节机构。 在玻璃行业中调节阀又是使用最广泛的调节机构，通常用来改变 管道系统中各种气体介质的流量，从而达到控制生产过程的目的。
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上图气动阀门定位器是按力平衡原理设计和工作的。如图 下图所示当通入波纹管的信号压力增加时，使杠杆2绕支 点转动，档板靠近喷嘴，喷嘴背压经放大器放大后，送入 薄膜执行机构气室，使阀杆向下移动，并带动反馈杆（摆 杆）绕支点转动，连接在同一轴上的反馈凸轮（偏心凸轮） 也跟着作逆时针方向转动，通过滚轮使杠杆1绕支点转动， 并将反馈弹簧拉伸、弹簧对杠杆2的拉力与信号压力作用 在波纹管上的力达到新的平衡状态。此时，一定的信号压 力就与一定的阀门位置相对应。当通入波纹管的信号压力 减少时，使杠杆2绕支点转动，档板离开喷嘴，喷嘴背压 经放大器放大后，送入薄膜执行机构气室，使阀