调节阀基础知识

薄膜式执行机构的输出特性是成比例式的，即输出位移和输入气压信号成 正比关系。当信号压力输入薄膜气室时，在薄膜上产生一个推力，使推杆 移动并压缩弹簧，当弹簧的反作用力与信号在薄膜上产生的推力平衡时， 推杆就稳定在一个平衡位置。信号压力越大，推杆位移量就越大，推杆的 位移就是执行机构的直线位移，也称行程。
2、有弹簧式活塞执行机构
大多数场合使用有弹簧的活塞执行机构，其特点是：
①在故障情况下，通过弹簧进行复位，实现故障开或故障关功能；
②可以抵抗不平衡力的变化，增加执行机构的刚度，提高调节阀的稳定性。
它的缺点是：
①弹簧会抵消一部分输出力；
②气缸内设弹簧，增加了气缸的长度和重量。
弹簧
行程限位
推杆O型环 密封轴套 行程标尺
操纵变量：受控制器调节，用以使被控变量保持设定值的 物理量或能量。
干扰（扰动）：除操纵变量外，作用于对象并能引起被控 变量变化的因素。负荷变化就是一种典型的扰动。
设定值：被控变量的目标值（预定值）。
偏差：理论上应该是被控变量的设定值与实际值之差。但 是能够直接获取的是被控变量的测量值信号而不是实际值， 因此通常把设定值与测量值之差称作偏差。
1.衰减比：它是表征系统受到干扰后，被控变量衰减程度的 指标。其值为前后两个相邻峰值之必，即图中的B1/B2，一 般希望它在4:1到5:1之间。
2.余差：它是指控制系统受到干扰后，过渡过程结束时被控 变量的残余偏差，即图中的C。C值也就是被控变量在扰动 后的稳态值与设定值之差。控制系统的余差要满足工艺要 求，有的控制系统工艺上不允许有余差，即C=0。
气动节阀分类：
执行器的组成
输入压 力
输出压 力
供气压 力
气开/气关作用方式 的选择主要依据是保 护人员及设备的安全。 在正常生产流程中的 调节阀一般选择气开， 在故障时关闭，防止 溢油；放空及排海等 选择气关，在故障时 开启泄压。
名词术语
被控对象：需要实现控制的设备、机器或生产过程。
被控变量：对象内要求保持设定值（接近恒定值或按预定 规律变化）的工艺参数。
正作用
单作用
反作用 气
动 活 塞 式
无弹簧 双作用
气
动
薄 膜
气源
式
气源
DVC6010单作用
DVC6010双作用
薄膜执行机构的优缺点 优点：
结构简单、可靠。 缺点： ①膜片承受的压力较低，最大膜室压力 不能超过250KPa，加上弹簧要抵消绝 大部分的压力，余下的输出力就很小了。 ②为了提高输出力，通常作法就是增大 尺寸，使得执行机构的尺寸和重量变得 很大；另一方面，工厂的气源通常是 500～700KPa，它只用到了250KPa， 气压没充分利用，这是不可取的，活塞 执行机构解决了此问题。
闭环控制系统的过渡过程及其品质指标
3.最大偏差：它表示被控变量偏离给定值的最大程度。对于 一个衰减的过渡过程，最大偏差就是第一个波的峰值，即 图中的A值。A值就是被控变量所产生的最大动态偏差。
4.过渡过程时间：又称调节时间，它表示从干扰产生的时刻 起，直至被控变量建立起新的平衡状态为止的这一段时间， 图中以Ts表示。过渡过程时间越短越好。
多 弹 簧
DVC6000 智能定位器
气动调节阀分类：
1、按调节阀动作方式（阀芯运动轨迹）分类：
a.直行程调节阀
b.角行程调节阀
直行程调节阀：
2、按调节阀调节方式分类： a.调节阀(调节切断阀)带定 位器
如国泰六期：
高、低加正常疏水调 节阀
汽封供汽站调节阀
三级减温水调节阀 低压汽封减温水调节 阀
角行程调节阀：
为了充分用足工厂的气源压力来提 高执行机构的输出力、减少其重量和尺 寸，便产生了活塞执行机构。
气动调节阀分类：
无弹簧
气动活塞（有、无弹簧）执行机构：输出直线位移或角位移
直行程活塞执行机构
它主要用于配直行程的调节阀，它分为有弹簧式和无弹簧式两种
1、无弹簧活塞执行机构
①用于故障下要求阀保位的场合；
②用于大口径阀要求执行机构推力特别大的场合；
变与阀座之间的流通面积；角行程
阀芯通过旋转运动来改变与阀座间
的流通面积。
直
气
行 程 反 作 用
气动调节阀：气动调节阀就是以压缩空气为动力源，以气缸为执行器， 并借助于电/气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件驱动阀门， （阀芯阀座相对移动）来实现开关量或比例式调节，接收控制信号： 4—20mA电流信号并将电信号转变为压力信号（由定位器完成或电磁 阀完成）来调节管道介质的流量、压力、温度等各种工艺参数。
密封环
正作用阀
反作用阀
在阀芯顶部开有平衡孔的叫平衡式套筒阀，
否则是非平衡套筒阀
直通套筒阀（笼式阀）特点：
套筒阀用阀笼内表面导向，用阀笼节流可满足所需流量特性特点如下： 1、阀座通过阀笼、阀盖压紧在阀体上，不采用螺纹连接，安装维修方便。 2、流量特性更改方便：在套同上对称的开有3~6个节流孔， 节流开孔形 状与节流特性有关，通过更换套筒（节流开孔形状）来改变节流阀流量 特性。 3、降噪和降低空化影响。为降低控制阀噪音，可采用降噪阀笼或在阀笼 上开小孔降噪。
哪些阀需要进行流向选择，
哪些不需要？单密封类的调节阀： 单阀座、高压阀无平衡孔的单密 封套筒阀需进行流量选择（通常 选择流开）。
流开、流闭各有利弊：流开型阀 门工作比较稳定，但自洁性和密 封性较差，寿命短。流闭型的阀 寿命长、自洁性和密封性好，但 当阀杆直径小于阀芯直径时稳定 性差。
当冲刷严重或有自洁要求时选择 流闭。两位型快关特性调节阀选 择流闭。
流开
流关（闭）
EZ型直通单座球面阀：连排至定排疏水调整门 凝结水至汽封减温器调整门
Fisher调节阀结构：直通单座阀（球面阀芯）
（阀座保持架）
（导向套）
（阀座）
（阀芯）
ET、ED型直通套筒阀：高低加疏水调整门
Fisher调节阀结构：直通套筒阀（笼式阀）
填料压盖 缠绕垫 阀芯 阀笼 阀座 阀体
阀杆 上Hale Waihona Puke Baidu盖 （盘根室）
5.振荡周期：被控变量相邻两个波峰之间的时间叫振荡周期， 图中以T来表示。在衰减比相同的条件下，周期与过渡时间 成正比。因此一般希望周期也是越短越好。
一个控制系统的过渡过程
被控变量
A
B1
B2
0
T Ts
c t
调节规律：调节器的输出信号随输入信号变化的规律
比例 P 特点是动偏差小，有余差存在。值越大，余差越大，但系统越容 易达到稳定。值越小，系统越容易振荡。
执行机构推杆
单作用、直行程 活塞、弹簧式
有弹簧
气缸 活塞 活塞环 上盖螺丝 活塞支架 阀杆连接件
角行程活塞执行机构
气动活塞式执行机构按其作用方式可分成比
角行程的活塞执行机构主要用于角 例式和两位式两种。所谓比例式是指输入信
行程类的调节阀，按气缸的安装方向， 分为立式气缸和卧式气缸两种。按活 塞的推杆驱动输出轴转动的结构，常
平衡型阀塞 原理图
E 系列控制阀主要零件 阀体、阀芯、阀杆、阀座、阀笼(支架)、 垫片、阀芯密封环、填料等
闭环控制系统
设定值
偏差 控制器
测 量 值
扰 动
操纵变量
被控变量
调节阀
被控对象
变送器
闭环控制系统的过渡过程及其品质指标
过渡过程：一个控制系统在外界干扰或给定干扰作用下， 从原有稳定状态过渡到新的稳定状态的整个过程，称为控 制系统的过渡过程。它是衡量控制系统品质优劣的重要依 据。
衡量控制系统好坏常采用以下几个指标：
执行器的作用方式
正作用执行机构－ 是指信号压力增加时推杆向下移动 反作用执行机构－是指信号压力增加时推杆向上移动 调节阀正装－ 指阀芯向下移动时，阀芯与阀座间的流通面积减小 调节阀反装－ 指阀芯向下移动时，阀芯与阀座间的流通面积增大
正作用执行机构和正装调节阀组成气关式执行器（正作用）。 反作用执行机构和正装调节阀组成气开式执行器（反作用）。 正作用执行机构和反装调节阀组成气开式执行器（反作用）。 正作用执行机构和正装调节阀组成气关式执行器（正作用）。
直行程阀门执行机构及定位器
--667型/657型执行机构用于高低加正常疏水等
单弹簧
气开：反作用执行机构
气闭：正作用执行机构
顶装手轮
定位器
657气闭正作用执行机构
667气开反作用执行机构
667气开反作用调节阀
直行程阀门执行机构及定位 器—手轮的形式及应用
侧装手轮
气动调节阀分类：
4、气动执行机构按结构分类： a.气动薄膜（单、多弹簧）执行机构：输出直线位移。 b.气动活塞（有、无弹簧）执行机构：输出直线位移或角位移
程
电动调节阀优点：动作快、适合远距离传送；节能（只在工作时才消耗
正
电），环保（无碳排放），安装快捷方便（无需复杂的气动管路和气泵
作
工作站）。 缺点：结构复杂、推力小、价格贵，适用于防爆要求不太高
用
及缺乏气源的场合。
DVC2000 智能定位器
气动调节阀组成：
调节阀＝执行机构+阀体部件 其中，执行机构是调节阀的推 动装置，它按信号压力的大小 产生相应的推力，使推杆产生 相应的位移，从而带动调节阀 的阀芯动作。
积分 I 特点是余差可被消除，但动偏差大，调节过程长。值越小，积分 作用越明显，但过渡过程振荡剧烈，稳定程度下降。
微分 D 是根据偏差变化趋势而动作的，只要偏差一变化就提前采取动 作，，因此叫超前作用。它只有在输入变化时，调节器才有输出，因此 它不能作为一个独立的调节器使用。它主要使用在温度调节方面，利用 温度微小的变化便进行相应调节，以应对温度调节的滞后性。值越大， 超前时间越长。
数字式阀门定位器 接受阀门行程位置 的反馈，以及供气 压力、执行机构的 气动压力+4~20mA 电信号
80年代末（日本）精小 型调节阀出现，在结构 方面，将单弹簧的气动 薄膜执行机构改为多弹 簧式薄膜执行机构，并 将弹簧直接置于上下膜 盖内，使支架大大地减 小减轻；它的突出特点 是使调节阀的重量和高 度下降30％，流量提高 30％。
卧
立
输出转轴
式
式
齿
曲
轮
柄
齿
连
条
杆
活
活
弹簧
塞
塞
执
执
齿条
行
行
机
机
构
构
角行程执行机构及定位器—1052/size40角行程执行机构
用于六期#5~#8低加危急疏水调节阀
气动调节阀分类：
按流向不同分为：流开和流关（闭） 流开：在阀芯节流处介质流动方向与阀门打开方向相同。 流关：在阀芯节流处介质流动方向与阀门关闭方向相同。
调节阀基础知识
加氢车间
刘海海编
调节阀概述
调节阀是一个局部阻力可以改变
的节流元件，阀芯在阀体内移动，
改变阀芯与阀座之间的流通面积，
从而达到调节被测介质的流量，控
FIELDVUE
制工艺参数的目的。这些工艺参数
包括压力、温度、液位及流量。 调节 阀芯形式分直行程和角行程两 阀
类。直行程阀芯通过直线运动来改
调节规律
比例作用可以加快控制过程，减少动偏差，缩短调节时间 过程时间；积分作用可消除静偏差，克服余差；微分作用 能抑制偏差的增长，减小动偏差。三作用调节规律只要适 当的整定比例范围，积分和微分时间三个参数，可以得到 较为满意的调节质量。但三作用调节器不是万能的，一些 很简单的系统，例如用比例调节规律可以得到满意的调节 质量的液位系统，用上三作用调节规律后，不仅系统复杂， 投资增大，而且现场整定困难，整定不好反而容易使液位 波动。因此，实际使用时，应按具体情况来选取仪表，切 忌用三作用调节器代替一切！
#3高加低负荷疏水调 节阀 b.切断阀 如六期高、低加危急疏水调 节阀
执行器组成
执行器按其能源形式，分为气动、电动、液动三类。气动执行器由 气动执行机构和调节机构（通常称调节阀）两部分组成。
执行机构 调节阀
FIELDVUE
阀门定位器
执行器组成
在某些特殊场合，还需要配置一些辅助装置如：阀门定位器和手轮机构。 阀门定位器可提高调节质量，改善执行器的性能。手轮机构可以在调节系 统因停电、停气、调节器无输出或执行机头薄膜损坏失灵时由人直接操作， 保证生产的正常运行。
号压力与推杆的行程成比例关系，这时它必 须与阀门定位器配用。两位式是根据输入执 行机构活塞两侧的操作压力差来完成的。活 塞由高压侧推向低压侧，就使推杆由一个极
用的有：
端位置推移至另一个极端位置。
①曲柄连杆式；
②齿轮齿条式； ③活塞螺旋式。
1035齿条式气缸角行程执执行机构
(齿轮齿条、双活塞、弹簧复位角行程)
动
气动调节阀优点：结构简单、动作可靠稳定、输出力大、安装维修方便、
薄
价格便宜且防火防爆。缺点：响应时间大、信号不适于远传。
膜
式 执 行 机 构
角
电动调节阀：电动执行机构接收4—20mA电流信号，通过电机的正反 转驱使阀芯阀杆产生相对位移（直行程、角行程）来改变阀芯和阀座
行
之间的截面积大小，控制管道介质的流量、温度、压力等工艺参数。