氣動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)和原理演示文稿

氣動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)和原理演示文稿當(dāng)前第1頁\共有39頁\編于星期五\2點氣動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)和原理當(dāng)前第2頁\共有39頁\編于星期五\2點內(nèi)容簡介

概述1調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)和組成2故障處理4調(diào)試3當(dāng)前第3頁\共有39頁\編于星期五\2點概述調(diào)節(jié)閥又稱控制閥，，是生產(chǎn)過程中實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的重要設(shè)備。調(diào)節(jié)閥可以連續(xù)和精確地調(diào)節(jié)流量，常用來調(diào)節(jié)流體的壓力、溫度、流量、液位等熱力參數(shù)，以滿足生產(chǎn)工藝流程需要。調(diào)節(jié)閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)起推動作用，而閥體與與介質(zhì)直接接觸，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下，改變閥芯與閥座間的流通面積，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的作用。

作為調(diào)節(jié)閥的驅(qū)動部分，執(zhí)行機(jī)構(gòu)有著十分重要的作用，其性能的好壞直接影響著閥門調(diào)節(jié)性能。按其使用的動力可以分為氣動、電動和液動三大類。當(dāng)前第4頁\共有39頁\編于星期五\2點概述氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)以潔凈壓縮空氣為動力，通過推動薄膜或活塞的移動來驅(qū)動閥體運動，控制閥門開度以達(dá)到控制目的，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、維護(hù)方便和動作可靠、調(diào)節(jié)靈敏等特點，因此應(yīng)用廣泛。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)以電力驅(qū)動的電動機(jī)為動力，接收標(biāo)準(zhǔn)電信號來控制閥門。（一體化執(zhí)行機(jī)構(gòu)）具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、不需要電氣轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)等優(yōu)點，多應(yīng)用在二位式閥門。不適合用在一些需要快速反應(yīng)或調(diào)節(jié)頻繁的的閥門上。液動執(zhí)行機(jī)構(gòu)以高壓抗燃油（或水）為動力，推動活塞運動來控制閥門，可以產(chǎn)生很大的推力。常應(yīng)用在大口徑或高壓力管道上。缺點是裝置體積大，控制復(fù)雜，需要一套供油裝置（油站）來配合工作。一般電廠中采用液動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的有循泵出口碟閥；高、中低壓缸主汽門、調(diào)門等。當(dāng)前第5頁\共有39頁\編于星期五\2點概述氣動調(diào)節(jié)閥氣動調(diào)節(jié)閥主要由氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥體、附件三部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)以潔凈壓縮空氣為動力，接收4~20毫安電信號或20~100KPa氣信號，驅(qū)動閥體運動，改變閥芯與閥座間的流通面積，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的作用。為了改善閥門的線性度，克服閥桿的摩擦力和被調(diào)介質(zhì)工況（溫度、壓力）變化引起的影響，使用閥門定位器與調(diào)節(jié)閥配套，從而使閥門位置能按調(diào)節(jié)信號精確定位。

為了機(jī)組安全運行，一些重要的閥門設(shè)計有電磁閥、保位閥、快速泄壓閥等附件，確保調(diào)節(jié)閥在失電、失信號或失氣情況下實現(xiàn)快開（關(guān)）或保位功能（三斷自鎖保護(hù)功能），滿足工藝系統(tǒng)安全運行的要求。當(dāng)前第6頁\共有39頁\編于星期五\2點概述氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)分類：按功能：兩位式調(diào)節(jié)式按氣缸結(jié)構(gòu)：薄膜式活塞式按閥桿移動方式：直行程角行程按閥桿移動方向：正作用反作用按作用方式：單作用雙作用按氣動失效模式分：失氣開－氣關(guān)失氣關(guān)－氣開當(dāng)前第7頁\共有39頁\編于星期五\2點概述控制閥的三斷保護(hù)控制閥的三斷保護(hù)指：斷氣源保護(hù)、斷電源保護(hù)、斷信號源保護(hù)。是滿足工藝系統(tǒng)安全運行的重要保障。與電磁閥、保位閥、快速泄壓閥等附件組合使用?？刂崎y應(yīng)用示意圖（如下圖）當(dāng)前第8頁\共有39頁\編于星期五\2點概述當(dāng)前第9頁\共有39頁\編于星期五\2點執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要組成部件:

隔膜或活塞隔膜/活塞是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的承壓部件，它的作用是在執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)成一個密閉的壓力腔室，給閥桿一個驅(qū)動力，從而驅(qū)動閥桿能向上或者向下運動。彈簧彈簧是執(zhí)行機(jī)構(gòu)重要的組成部分.彈簧力是閥門的驅(qū)動力，在失去壓縮空氣時，是靠彈簧力來開/關(guān)閥門的。在通入壓縮空氣時，氣壓壓縮或拉伸彈簧,克服彈簧力來開/關(guān)閥門。手輪手輪機(jī)構(gòu)是與調(diào)節(jié)閥配套使用的附屬裝置。氣動桿連軸器當(dāng)前第10頁\共有39頁\編于星期五\2點閥體基本結(jié)構(gòu)閥體主要組成部件有：閥籠閥瓣閥座（密封環(huán)）閥桿閥籠壓環(huán)當(dāng)前第11頁\共有39頁\編于星期五\2點附件主要附件電磁閥－根據(jù)系統(tǒng)邏輯保護(hù)關(guān)系控制閥門動作減壓閥－保證供氣氣壓過濾器－凈化來自空氣壓縮機(jī)的氣源電流/氣壓轉(zhuǎn)換器（I/P）－使控制點的電信號適用于氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位器－改善調(diào)節(jié)閥的靜態(tài)和動態(tài)特性流量放大器－增大進(jìn)入閥門隔膜氣腔的氣流量當(dāng)前第12頁\共有39頁\編于星期五\2點附件氣動保位閥－保證重要閥門在氣源突然中斷時能夠?qū)崿F(xiàn)對調(diào)節(jié)閥行程的自鎖快速泄壓閥－使閥門在失氣后快速回到安全位置限位開關(guān)－顯示閥門到達(dá)全開全關(guān)狀態(tài)當(dāng)前第13頁\共有39頁\編于星期五\2點

定位器閥門定位器是氣動調(diào)節(jié)閥的核心部件，起閥門定位作用。它將閥桿位移信號作為反饋測量信號,以DCS或控制器輸出作為設(shè)定信號，進(jìn)行比較，當(dāng)兩者有偏差時，定位器輸出控制信號到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，建立閥桿位移與控制器輸出信號之間的一一對應(yīng)關(guān)系。因此，閥門定位器是以閥桿位移為測量信號，以控制器輸出為設(shè)定信號的反饋控制系統(tǒng)。定位器按其結(jié)構(gòu)形式和工作原理可以分成氣定位器、電－氣閥門定位器和智能式閥門定位器。

氣定位器的輸入信號是標(biāo)準(zhǔn)氣信號，例如，20~100kPa氣信號，其輸出信號也是標(biāo)準(zhǔn)的氣信號。電氣閥門定位器的輸入信號是標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號，例如，4~20mA電流

當(dāng)前第14頁\共有39頁\編于星期五\2點定位器信號或1~5V電壓信號等，在電氣閥門定位器內(nèi)部將電信號轉(zhuǎn)換為電磁力，然后輸出氣信號驅(qū)動控制閥。智能電氣閥門定位器帶CPU，可處理有關(guān)智能運算，它將DCS輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動調(diào)節(jié)閥的氣信號，根據(jù)調(diào)節(jié)閥工作時閥桿摩擦力，抵消介質(zhì)壓力波動而產(chǎn)生的不平衡力，使閥門開度對應(yīng)于DCS輸出的電流信號。并且可以進(jìn)行智能組態(tài)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，達(dá)到改善控制閥性能的目的。定位器工作原理如下：當(dāng)前第15頁\共有39頁\編于星期五\2點定位器以薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)配套使用的定位器為例簡述氣定位器工作原理(如下圖):氣定位器是按力平衡原理工作的.當(dāng)進(jìn)入波紋管的信號壓力增加時,杠桿2繞支點轉(zhuǎn)動,使杠桿末端擋板靠近噴嘴,使噴嘴節(jié)流、背壓,這樣使得工作氣源經(jīng)氣動放大器后進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)薄膜壓力增加，推動連桿并帶動平板一起向下移動，也使得擺桿向下壓，偏心凸輪隨之逆時針轉(zhuǎn)動，推動滾輪使杠桿1向左運動，將反饋彈簧拉伸，當(dāng)彈簧對杠桿2的拉力和信號壓力作用在波紋管上的力達(dá)到平衡時，執(zhí)行機(jī)構(gòu)達(dá)到平衡，此時一定的信號壓力就對應(yīng)一定的閥門位置。當(dāng)前第16頁\共有39頁\編于星期五\2點定位器凸輪式氣定位器工作原理當(dāng)前第17頁\共有39頁\編于星期五\2點定位器電-氣式定位器：是在氣定位器的基礎(chǔ)上將電氣轉(zhuǎn)換元件集成到定位器上，將電信號轉(zhuǎn)換為電磁力，然后輸出氣信號驅(qū)動控制閥，方便了控制。與氣動定位器相比，用戶只需要給標(biāo)準(zhǔn)的信號即可（一般是4~20mA電流信號）。當(dāng)前第18頁\共有39頁\編于星期五\2點定位器

智能型定位器（以西門子定位器為例）目前智能型閥門定位器在電廠中應(yīng)用最為廣泛，相對于機(jī)械式定位器，智能型定位器結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、維護(hù)量小、調(diào)校迅速，在調(diào)節(jié)時間上不存在滯后，調(diào)節(jié)精確等優(yōu)點。主要生產(chǎn)廠家有ABB、西門子、FISHER、梅索尼蘭等。西門子SIPARTPS2定位器適用于氣動直行程或角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)

的控制。采用微處理器對給定值和位置反饋作比較。如果微處理器檢測到偏差，它就用一個五步開關(guān)程序來控制壓電閥，壓電閥進(jìn)而調(diào)節(jié)進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室的空氣流量，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)使閥門到達(dá)與給定值相對應(yīng)的位置。最終達(dá)到消除偏差。

SIPART定位器性能穩(wěn)定，具有以下優(yōu)點：直行程和角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用同一類型的閥門定位器

三個按鍵和雙行LCD顯示可實現(xiàn)簡捷的操作和編程當(dāng)前第19頁\共有39頁\編于星期五\2點具有零位和行程范圍自動調(diào)整的功能設(shè)定值和控制變量極限值可進(jìn)行選擇手動操作時無需另外的設(shè)備具有可選的或可編程的輸出特性

可編程設(shè)置閥門“緊密關(guān)閉”功能具有自診斷功能耗氣量小定位器

當(dāng)前第20頁\共有39頁\編于星期五\2點功能圖定位器

當(dāng)前第21頁\共有39頁\編于星期五\2點快速泄壓閥工作原理：當(dāng)信號氣壓正常供氣的時候,泄壓側(cè)被膜片緊緊蓋住,氣壓能源源不斷地通向氣動頭;當(dāng)信號氣壓為零時,

氣動頭內(nèi)的氣壓反向頂開隔膜由多孔出口快速泄掉。

使閥門在失氣后快速回到安全位置（見下圖）。當(dāng)前第22頁\共有39頁\編于星期五\2點快速泄壓閥當(dāng)前第23頁\共有39頁\編于星期五\2點減壓閥減壓閥工作原理壓縮空氣由輸入端進(jìn)入壓力室，經(jīng)過濾網(wǎng)過濾后通過閥芯進(jìn)入輸出腔室。輸出腔室有一小孔與彈簧腔室相連，使輸出氣壓直接作用于彈簧膜片上，當(dāng)輸出氣壓大于膜片上彈簧壓力時，膜片向上移動，帶動閥芯向上移動，輸入氣源被閥芯隔斷，輸出腔室內(nèi)的壓縮空氣通過膜片和閥芯頂部之間間隙進(jìn)入排空腔室由放氣孔排出，使輸出壓力減小。當(dāng)輸出氣壓小于膜片上彈簧壓力時，膜片向下移動，輸入氣源通過閥芯和閥座之間間隙進(jìn)入輸出腔室，使輸出腔室內(nèi)的壓力上升。只有當(dāng)輸出壓力與彈簧壓力一致時，閥芯和閥座間隙固定，輸出壓力穩(wěn)定。因此只要調(diào)整減壓閥頂部的調(diào)節(jié)螺絲，就控制輸出壓力。（見下圖）當(dāng)前第24頁\共有39頁\編于星期五\2點減壓閥當(dāng)前第25頁\共有39頁\編于星期五\2點氣動放大器工作原理：F1F2定位器輸出信號氣壓從上部進(jìn)入放大器，壓迫上膜片A產(chǎn)生向下推力F1，推動金屬架C向下移動，迫使閥芯向下移，使輸出氣壓發(fā)生改變，輸出氣壓作用于下膜片B產(chǎn)生向上推力F2，因為上下膜片相等，所以在金屬架C達(dá)到平衡時P1=P2。因此，定位器通過放大器輸出到閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的空氣流量增加，而壓力不變。當(dāng)P1減小，P2>P1時，金屬架向上移動與閥塞之間產(chǎn)生間隙，氣室B中空氣從排氣口排出；隨后閥塞在回座彈簧的作用下向上移動，減小與氣流室接觸面之間的間隙，進(jìn)氣減少，氣室B中壓力減小，直到P2=P1時達(dá)到平衡。當(dāng)前第26頁\共有39頁\編于星期五\2點氣動保位閥氣動保位閥是閥位保護(hù)裝置。當(dāng)閥門氣源中斷，或氣源供給發(fā)生故障時，氣動保位閥能夠自動切斷調(diào)節(jié)器與調(diào)節(jié)閥氣室，或定位器輸出與調(diào)節(jié)閥氣室之間的通道，使調(diào)節(jié)閥的閥位保持原來的控制位置，避免調(diào)節(jié)閥因失氣導(dǎo)致閥門開度突變對自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生的擾動，保證調(diào)節(jié)回路中工藝參數(shù)不變。這樣介質(zhì)的被調(diào)作用不中斷，故障消除后，氣動保位閥立刻恢復(fù)正常位置。下圖所示為氣動保位閥的結(jié)構(gòu)。當(dāng)氣源信號進(jìn)入氣室B時，作用在比較部件2上的力，與彈簧1的作用力進(jìn)行比較。正常狀態(tài)時，膜片比較部件2的推力，大于給定的彈簧力，此時平板閥芯3抬起，打開噴嘴4，通道處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)氣源發(fā)生故障而供氣中斷時，氣室B的壓力當(dāng)前第27頁\共有39頁\編于星期五\2點氣動保位閥下降，在彈簧力作用下，平

板閥芯3蓋住噴嘴，切斷了

氣室A與輸出口的通道。也就是將氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣室密封，使調(diào)節(jié)閥的工作位置

保持在原來的位置上，起到

保持閥位的作用。當(dāng)前第28頁\共有39頁\編于星期五\2點調(diào)試調(diào)節(jié)閥調(diào)試方法(僅供參考)目前一體化氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有以下幾種：ABB、Simens、FISHER、梅索尼蘭等。1)準(zhǔn)備工作

所有氣動閥門調(diào)試之前都必須完成以下準(zhǔn)備工作

檢查配管是否安裝正確。檢查定位器以及位置反饋連接件是否安裝完好，反饋連桿的安裝角度是否正確。檢查接線是否正確，輸入信號是否正確：定位器接收4~20mA信號，如果信號小于4mA或者大于20mA定位器都有可能不能正常工作。氣管路吹掃。當(dāng)前第29頁\共有39頁\編于星期五\2點調(diào)試氣壓調(diào)整，F(xiàn)IHER定位器一般調(diào)整在2.5bar左右，ABB定位器一般在3.8bar左右，Simens定位器一般在4bar左右，SP2定位器調(diào)整在2.5bar。機(jī)務(wù)對閥門全開和全關(guān)位置確認(rèn)。確認(rèn)閥門需調(diào)成正作用還是反作用：智能式定位器正作用與反作用都是可以選擇的，一般情況下廠家已根據(jù)定貨要求，在閥門出廠前設(shè)定好，無須用戶設(shè)定。只要檢查就可以了。或根據(jù)運行要求自行選擇。將手輪放在自動位置。設(shè)置了手動操作機(jī)構(gòu)的調(diào)閥，一定要把手輪放在自動位置，否則閥門不能自動調(diào)節(jié)閥門調(diào)試完畢后檢查三斷保護(hù)是否與設(shè)計相符

當(dāng)前第30頁\共有39頁\編于星期五\2點調(diào)試3）

Simens控制器的氣動調(diào)門調(diào)試步驟：

連續(xù)按著手動鍵超過5秒，直到顯示面板出現(xiàn)菜單“1.YFCT”，設(shè)置參數(shù)WAY（直行程）。確認(rèn)反饋角度，若全行程大于20mm，“2.YAGL”設(shè)置為90o。確認(rèn)閥門開度在50%左右，手動位置液晶顯示在50%±5%左右。如果不是，可以調(diào)整反饋桿的位置。依次點擊手動鍵，菜單可以從1.YFCT翻到到36.PRST，根據(jù)需要設(shè)置參數(shù)，可以用“＋”鍵或“－”鍵整定.

幾個重要參數(shù)：當(dāng)前第31頁\共有39頁\編于星期五\2點調(diào)試1.YFCT執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型

WAY（直行程）2.YAGL反饋角度

90o （行程大于20mm）5.SCUR 輸入電流范圍

4（4~20mA）6.SDIR 正反作用

由系統(tǒng)要求決定選Rise、Fall10.SFCT 輸出設(shè)定

Lin（線性）22.DEBA 控制死區(qū)

Auto（自適應(yīng)）23.YA 行程下限值

0（0%）24.YE 行程上限值

100（100%）27.YDIR 行程方向顯示

根據(jù)需要選Rise、Fall菜單全部檢查完畢后就可以進(jìn)入自動調(diào)試程序進(jìn)行閥門的標(biāo)定。當(dāng)前第32頁\共有39頁\編于星期五\2點調(diào)試擊手動鍵,找到以下菜單“4.INIT”。長按“＋”鍵超過5秒，閥門開始自動調(diào)整，自動調(diào)整結(jié)束后面板顯示“FINISH”，點擊手動鍵，出現(xiàn)“4.INIT”，然后再長按手動鍵超過5秒，所有整定的參數(shù)就被保存，再按手動鍵恢復(fù)到自動模式。當(dāng)前第33頁\共有39頁\編于星期五\2點故障處理調(diào)節(jié)閥故障處理(僅供參考)氣動調(diào)節(jié)閥門出現(xiàn)故障時，一般首先檢查氣源、電源是否正常；接線、信號電流是否正常；位置反饋板和主板的各個連接部分以及反饋連桿是否連好;參數(shù)設(shè)置是否正確等.如果閥門沒有機(jī)械卡澀現(xiàn)象，對于智能式定位器而言，一般只要重新走一遍自動調(diào)整程序，閥門就能正常工作。

調(diào)節(jié)閥門常見

故障1是CRT上顯示反饋與指令之間偏差大。一般是由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置變送器性能出現(xiàn)偏差引起,先調(diào)整位置變送器，若達(dá)不到要求，更換位置變送器。當(dāng)前第34頁\共有39頁\編于星期五\2點故障處理2是執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，不能開、關(guān)。一般是由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的I/P及定位器故障引起，也可能由于轉(zhuǎn)動部分或氣缸卡澀引起。先檢查執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動部分或氣缸是否靈活；再檢查I/P或定位器，若發(fā)現(xiàn)損壞，更換后重新調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)。調(diào)節(jié)閥當(dāng)前第35頁\共有39頁\編于星期五\2點調(diào)試過程中遇到的問題及解決辦法1、電磁閥失電的快開、快關(guān)問題由于設(shè)計時疏忽、考慮不周或?qū)﹂y門設(shè)備不了解，經(jīng)常出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥門在失去氣源的情況下達(dá)不到機(jī)組安全運行要求，出現(xiàn)氣動調(diào)閥的氣缸作用方式與機(jī)組安全控制要求不一致的情況。如高低加疏水閥等。從機(jī)組安全考慮，這類閥門在失氣或失電時，閥門應(yīng)處于開位，但某廠高加事故疏水閥在失去氣源時恰好相反（下圖1），由于該氣動閥是下氣缸進(jìn)氣，壓縮空氣通過控制器調(diào)節(jié)氣壓，再經(jīng)過電磁閥（得電開）進(jìn)入氣缸來調(diào)節(jié)閥門開度，該閥門由于設(shè)計有保位閥，失氣時閥門保位，對機(jī)組安全影響不大，但是一旦電磁閥失電，閥門將快速關(guān)閉,影響機(jī)組安全運行。能否把失電作用由快速關(guān)改造成快速開呢？我們做了如下改造，消除了安全隱患。在電磁閥的排氣口接入壓縮空氣（經(jīng)減壓），電磁閥一旦失電，氣源將直接經(jīng)電磁閥排氣孔、保位閥進(jìn)入調(diào)門下氣缸將閥門快速打開（下圖2）當(dāng)前第36頁\共有39頁\編于星期五\2點當(dāng)前第37頁\共有39頁\編于星期五\2