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1、气动调节阀气动调节阀-单座调节阀培训内容简介内容简介 概概 述述1 调节阀结构和组成调节阀结构和组成2 调试准备调试准备3 故障处理故障处理4n本课件，如有下载，请大家注意：本课件，如有下载，请大家注意：n1、课件内部有不在画面中央的图片为按钮链接，、课件内部有不在画面中央的图片为按钮链接，n 为设计布局。为设计布局。n2、第、第5，11,13,17,37页中有按钮设置和超级链接设置，页中有按钮设置和超级链接设置，n 请自行使用。请自行使用。概概 述述 调节阀又称控制阀，广泛应用于石油、化工等工业生产调节阀又称控制阀，广泛应用于石油、化工等工业生产领域，是生产过程中实现自动控制、自动调节的重要
2、设备。领域，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，在生产中，常用来调节调节阀可以连续和精确地调节流量，在生产中，常用来调节流体的压力、温度、流量、液位等参数，以满足生产工艺流流体的压力、温度、流量、液位等参数，以满足生产工艺流程需要。程需要。 调节阀由执行机构和阀体组成。执行机构起推动作用，调节阀由执行机构和阀体组成。执行机构起推动作用，而阀体与介质直接接触，在执行机构的驱动下，改变阀芯与而阀体与介质直接接触，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。阀座间的流通面积，从而达到调节流量的作用。 执行机构作为调节阀的动力部分，
3、有着十分重要的作用执行机构作为调节阀的动力部分，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，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。可以分为气动、电动和液动三大类。概述概述气动执行机构气动执行机构以洁净压缩空气或氮气为动力，通过推动薄以洁净压缩空气或氮气为动力，通过推动薄膜或活塞的移动来膜或活塞的移动来驱动驱动阀体运动，控制阀门开度以达到控阀体运动，控制阀门开度以达到控制目的，制目的，具有结构简单、性能稳定、维护方便和具有结构简单、性能稳定、维护方便和动作可靠动作可靠、调节灵敏、调节灵敏等特点，因此应用广泛。等特点，因此应用
4、广泛。电动执行机构（图电动执行机构（图1 1）以电力驱动的电动机为动力，接收）以电力驱动的电动机为动力，接收标准电信号来标准电信号来控制阀门。控制阀门。（一体化执行机构）具有结构简（一体化执行机构）具有结构简单、维护方便，多应用在二位式阀门（碱楼）。不太适合单、维护方便，多应用在二位式阀门（碱楼）。不太适合用在一些需要快速反应或调节频繁的的阀门上（电解透平用在一些需要快速反应或调节频繁的的阀门上（电解透平）。）。液动执行机构以高压抗燃油（或水）为动力，推动液动执行机构以高压抗燃油（或水）为动力，推动活塞运活塞运动来控制阀门，可以产生很动来控制阀门，可以产生很大的推力。常应用在大口径或大的推力。
5、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。供油装置（油站）来配合工作。图图1 1概述概述 气动调节阀主要由气动执行机构、阀体、附件三部分气动调节阀主要由气动执行机构、阀体、附件三部分组成组成 。执行机构以洁净压缩空气或氮气为动力，接收。执行机构以洁净压缩空气或氮气为动力，接收420毫安电信号，驱动毫安电信号，驱动阀体运动，改变阀芯与阀座间的流阀体运动，改变阀芯与阀座间的流通面积，从而达到调节流量的作用。通面积，从而达到调节流量的作用。 为了生产为了生产安全运行，安全运行，一些重要的阀门设计有电
6、磁阀、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（或失气情况下实现快开（关）或保位功能（三断自锁保护三断自锁保护功能）功能），满足工艺系统安全运行的要求。，满足工艺系统安全运行的要求。 概述概述气动执行机构分类：气动执行机构分类： l按气缸结构：薄膜式按气缸结构：薄膜式 活塞式活塞式l按阀杆移动方式：直行程、角行程按阀杆移动方式：直行程、角行程 l按作用方式：单作用按作用方式：单作用 双作用双作用l按气动失效模式分：按气动失效模式分： 失气开气关失气开气关 失气关气开失气关
7、气开返回返回概述概述气动执行机构分类：气动执行机构分类：l按气缸结构：薄膜式按气缸结构：薄膜式 活塞式活塞式概述概述概述概述气动执行机构分类：气动执行机构分类：l按作用方式：单作用按作用方式：单作用 （执行部分数量） 双作用双作用概述概述概述概述概述概述气动执行机构分类：气动执行机构分类：l按气动失效模式分：按气动失效模式分： 失气开失气开- -气关阀气关阀失气关气开阀失气关气开阀 执行机构主要组成部件执行机构主要组成部件: :n隔膜或活塞隔膜或活塞 隔膜隔膜/ /活塞是执行机构的承压部件，它的活塞是执行机构的承压部件，它的作用是在执行机构内部构成一个密闭的压力腔室，作用是在执行机构内部构成一
8、个密闭的压力腔室，给阀杆一个驱动力，从而驱动阀杆能向上或者向给阀杆一个驱动力，从而驱动阀杆能向上或者向下运动。下运动。n弹簧弹簧 弹簧力也是阀门的驱动力，在失去压缩弹簧力也是阀门的驱动力，在失去压缩空气时，是靠弹簧力来开空气时，是靠弹簧力来开/ /关阀门的。在通入压关阀门的。在通入压缩空气时，气压压缩或拉伸弹缩空气时，气压压缩或拉伸弹 簧簧, ,克服弹簧力来克服弹簧力来开开/ /关阀门关阀门 。n手轮手轮 手轮机构是与调节阀配套使用的附属装置。手轮机构是与调节阀配套使用的附属装置。n气动杆气动杆n连轴器连轴器气动薄膜阀动作示意气动薄膜阀动作示意薄膜，单作用，直行程，气关阀薄膜，单作用，直行程，
9、气关阀返回返回阀体基本结构阀体基本结构阀体主要组成部件阀体主要组成部件有：有：阀体阀体填料填料阀座阀座阀芯阀芯阀盖阀盖阀杆阀杆阀体基本结构阀体基本结构直通单座阀体主要直通单座阀体主要部件：部件：阀体阀体填料填料阀座阀座阀芯阀芯阀盖阀盖阀杆阀杆返回返回附件附件n主要附件主要附件l电磁阀电磁阀根据系统逻辑保护关系控制阀门动作根据系统逻辑保护关系控制阀门动作（本厂电解有（本厂电解有 部分带）部分带）l空气过滤减压阀空气过滤减压阀保证供气气压，净化来自空气压缩机的保证供气气压，净化来自空气压缩机的 气源气源l阀门定位器阀门定位器改善调节阀的静态和动态特性改善调节阀的静态和动态特性l流量放大器流量放大器
10、增大进入阀门隔膜气腔的气流量增大进入阀门隔膜气腔的气流量l气动保位阀气动保位阀保证重要阀门在气源突然中断时能够实现对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调节阀行程的自锁l快速泄压阀快速泄压阀使阀门在失气后快速回到安全位置使阀门在失气后快速回到安全位置l限位开关限位开关显示阀门到达全开全关状态显示阀门到达全开全关状态（聚醚有部分阀门带）（聚醚有部分阀门带）概述概述控制阀的三断保护控制阀的三断保护 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。是信号源保护。是满足工艺系统安全运行的重要保障。与电满足工艺系统安全运行的重要保
11、障。与电磁阀、保位阀、快速泄压阀等附件组合使用。磁阀、保位阀、快速泄压阀等附件组合使用。控制阀应用示意图（如下图）控制阀应用示意图（如下图）控制阀应用示意图控制阀应用示意图返回 定位器定位器 阀门定位器阀门定位器是气动是气动调节阀调节阀的核心部件，的核心部件，起阀门定位作用起阀门定位作用。它将阀杆位移信号作为反馈测量信号。它将阀杆位移信号作为反馈测量信号,以以DCS或控制器输或控制器输出作为设定信号，进行比较，当两者有偏差时，出作为设定信号，进行比较，当两者有偏差时，定位器定位器输出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信号到执行机构，驱使执行机构动作，建立阀杆位移与控制
12、器输出信号之间的一一对应关系。因此，阀门定位器是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。制系统。 定位器按其结构形式和工作原理可以分成气定位器、电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，气定位器的输入信号是标准气信号，例如，20100kPa气信号，其输出信号也是标准的气信号。电气阀门定位器的气信号，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
13、电压信号，例如，输入信号是标准电流或电压信号，例如， 420mA电流电流 定位器定位器 信号或信号或15V电压信号等，在电气阀门定位器内部将电信电压信号等，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带阀门定位器带CPU，可处理有关智能运算，它将，可处理有关智能运算，它将DCS输出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，使阀门开度对应于阀门开度
14、对应于DCS输出的电流信号。并且可以进行智能输出的电流信号。并且可以进行智能组态设置相应的参数，达到改善控制阀性能的目的。组态设置相应的参数，达到改善控制阀性能的目的。 定位器工作原理如下：定位器工作原理如下：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作原理(如下图如下图):定位器定位器定位器定位器气定位器是按力平衡原理工作的气定位器是按力平衡原理工作的.当进入波纹管的信号压当进入波纹管的信号压力增加时力增加时,杠杆杠杆2绕支点转动绕支点转动,使杠杆末端挡板靠近喷嘴使杠杆末端挡板靠近喷嘴,使使喷嘴节流、背压喷嘴节流、背压,这样使得
15、工作气源经气动放大器后进入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，推动动，也使得摆杆向下压，偏心凸轮随之逆时针转动，推动滚轮使杠杆滚轮使杠杆1向左运动，将反馈弹簧拉伸，当弹簧对杠杆向左运动，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机构达到平衡，此时一定的信号压力就对应 一定的阀门一定的阀门位置。位置。 定位器定位器电电-气式定位器
16、：是在气定位器的基础上将电气转换元气式定位器：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，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（一般是用户只需要给标准的信号即可（一般是420mA电流信电流信号）。号）。快速泄压阀快速泄压阀 工作原理：工作原理： 当信号气压正常供气的时候当信号气压正常供气的时候, ,泄压側被膜片紧紧盖泄压側被膜片紧紧盖 住住, ,气压能源源不断地通向气动头气压能源源不断地通向气动头; ;当信号气压为零时当信号气
17、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。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使阀门在失气后快速回到安全位置（ 见下图）。见下图）。快速泄压阀快速泄压阀减压阀减压阀 减压阀工作原理减压阀工作原理 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，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
18、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，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，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
19、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）阀顶部的调节螺丝，就控制输出压力。（见下图）减压阀减压阀气动保位阀气动保位阀阀门流量系数阀门流量系数n流量系数即：流量系数即：C值（欧美标准称为值（欧美标准称为Cv值，国际标准称为：值，国际标准称为：KV值）是阀门、调节阀等工业阀门的重要工艺参数和技值）是阀门、调节阀等工业阀门的重要工艺参数和技术指标。术指标。nCv的定义为：当调节阀全开，阀两端压差的定义为：当调节阀全开，阀两端压差P为为1磅磅/英寸英寸;，介质为，介质为60清水时每分钟流经调节阀的流量数，以加仑清水时每分钟流经调节阀的流量数，以加仑
20、/分计。由于分计。由于Kv与与Cv定义不同，试验所测得的数值不同，定义不同，试验所测得的数值不同，它们之间的换算关系为：它们之间的换算关系为：Cv=1.167Kv相关知识相关知识相关知识相关知识nKv值定义是：当调节阀全开时，阀门前、后两端的压差值定义是：当调节阀全开时，阀门前、后两端的压差P为为100KPa，流体重度，流体重度r为为1gf/cm3（即常温水）时，每（即常温水）时，每小时流经调节阀的小时流经调节阀的流量数流量数，以，以m3/h或或t/h计。计。n例如：一台例如：一台Kv=50的调节阀，则表示当阀两端压差为的调节阀，则表示当阀两端压差为100KPa时，每小时的水量为时，每小时的水
21、量为50m3/h。单座调节阀单座调节阀调试准备调试准备n调节阀调试方法调节阀调试方法(仅供参考仅供参考)所有气动阀门调试之前都必须完成以下准备工作所有气动阀门调试之前都必须完成以下准备工作 p检查配管是否安装正确。检查配管是否安装正确。p检查定位器以及位置反馈连接件是否安装完好，反馈检查定位器以及位置反馈连接件是否安装完好，反馈连杆的安装角度是否正确。连杆的安装角度是否正确。p检查接线是否正确，输入信号是否正确：定位器接收检查接线是否正确，输入信号是否正确：定位器接收420mA信号，如果信号小于信号，如果信号小于4mA或者大于或者大于20mA定位定位器都有可能不能正常工作。器都有可能不能正常工
22、作。p气管路吹扫。气管路吹扫。调试准备调试准备p确认阀门需调成正作用还是反作用：智能式定位器正确认阀门需调成正作用还是反作用：智能式定位器正作用与反作用都是可以选择的，一般情况下厂家已根作用与反作用都是可以选择的，一般情况下厂家已根据定货要求，在阀门出厂前设定好，无须用户设定。据定货要求，在阀门出厂前设定好，无须用户设定。只要检查就可以了。或根据运行要求自行选择。只要检查就可以了。或根据运行要求自行选择。p将手轮放在自动位置。将手轮放在自动位置。设置了手动操作机构的调阀，设置了手动操作机构的调阀，一定要把手轮放在自动位置，否则阀门不能自动调节一定要把手轮放在自动位置，否则阀门不能自动调节p阀门
23、调试完毕后检查三断保护是否与设计相符阀门调试完毕后检查三断保护是否与设计相符 （三段保护是指气动阀门在断气、断信号、断电这三种情况,其中一种或一种以上发生气动阀门需要采取的保护动作）故障处理故障处理n调节阀故障处理调节阀故障处理(仅供参考仅供参考) 气动调节阀门出现故障时，一般首先检查气源、电气动调节阀门出现故障时，一般首先检查气源、电源是否正常；源是否正常； 接线、信号电流是否正常；接线、信号电流是否正常； 各个连接部分以及反馈连杆是否连好各个连接部分以及反馈连杆是否连好; 定位器参数设置是否正确定位器参数设置是否正确 阀门结构问题等。阀门结构问题等。 如果阀门没有机械卡涩现象，对于智能式定
24、位器而如果阀门没有机械卡涩现象，对于智能式定位器而言，一般只要重新走一遍自动调整程序，阀门就能正常言，一般只要重新走一遍自动调整程序，阀门就能正常工作。工作。 故障处理故障处理n（一）气动单座调节阀不动作，故障现象及原因：（一）气动单座调节阀不动作，故障现象及原因： 1 1无气源。气源未开，由于气源含水在冬季结无气源。气源未开，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，压缩机冰，导致风管堵塞或过滤器、减压阀堵塞失灵，压缩机故障；气源总管泄漏。故障；气源总管泄漏。2 2定位器无气源。过滤器堵塞；减压阀故障定位器无气源。过滤器堵塞；减压阀故障I I管道泄漏或堵塞。管道泄漏或堵塞
25、。3 3定位器有气源，无压力输出。定位器的节流孔堵定位器有气源，无压力输出。定位器的节流孔堵塞。塞。4 4定位器有输出信号、无动作。阀芯脱落，阀定位器有输出信号、无动作。阀芯脱落，阀芯与社会或与阀座卡死；阀杆弯曲或折断；阀座阀芯芯与社会或与阀座卡死；阀杆弯曲或折断；阀座阀芯冻结或焦块污物；执行机构弹簧因长期不用而锈死。冻结或焦块污物；执行机构弹簧因长期不用而锈死。故障处理故障处理n（二）气动单座调节阀的动作不稳定，故障现象及原因（二）气动单座调节阀的动作不稳定，故障现象及原因 1 1气源压力不稳定。气源压力不够；减压阀故障。气源压力不稳定。气源压力不够；减压阀故障。2 2信号不稳定。控制系统的
26、时间常数（信号不稳定。控制系统的时间常数（T TRCRC）不适当；）不适当；调节器输出不稳定。调节器输出不稳定。3 3气源压力稳定，信号也稳定，但气动单座调节阀的动作仍气源压力稳定，信号也稳定，但气动单座调节阀的动作仍不稳定。定位器中放大器的球阀受脏物磨损关不严，耗气量特别不稳定。定位器中放大器的球阀受脏物磨损关不严，耗气量特别增大时会产生输出震荡；定位器中放大器的喷咀挡板不平行，挡增大时会产生输出震荡；定位器中放大器的喷咀挡板不平行，挡板盖不住喷咀；定位器输出管、线漏气；阀杆运动中摩擦阻力板盖不住喷咀；定位器输出管、线漏气；阀杆运动中摩擦阻力大，与相接触部位有阻滞现象。大，与相接触部位有阻滞
27、现象。故障处理故障处理：1 1阀杆仅在单方向动作时迟钝。阀杆仅在单方向动作时迟钝。 气动薄膜执行机构中膜片破损泄漏；气动薄膜执行机构中膜片破损泄漏； 执行机构中执行机构中“O O”型密封泄漏。型密封泄漏。2 2阀杆在往复动作时均有迟钝现象。阀杆在往复动作时均有迟钝现象。 阀体内有粘物堵塞；阀体内有粘物堵塞； 聚四氟乙烯填料变质硬化或石墨一石棉填料润滑油干燥；聚四氟乙烯填料变质硬化或石墨一石棉填料润滑油干燥； 填料加得太紧，摩擦阻力增大；填料加得太紧，摩擦阻力增大； 由于阀杆变形导致摩擦阻力大。由于阀杆变形导致摩擦阻力大。执行器阀体结构故障处理故障处理1 1阀达不到全闭位置。阀达不到全闭位置。
28、介质压差太大，执行机构刚性小，阀关不严；介质压差太大，执行机构刚性小，阀关不严； 阀内有异物；阀内有异物； 衬套烧结。衬套烧结。2 2阀全关时泄漏量大。阀全关时泄漏量大。 阀芯、阀座被磨损，内漏严重，阀芯、阀座被磨损，内漏严重， 阀未调好，实际关不严。阀未调好，实际关不严。衬套衬套在阀盖之内，裹住阀杆，用于密封作用。磨损了，可以方便更换。如果不用衬套，磨损后，更换的是零件。阀体结构故障处理故障处理答：答：（1 1）阀芯阀座磨损严重；阀芯阀座间有异物卡住；阀杆太短；阀芯阀座磨损严重；阀芯阀座间有异物卡住；阀杆太短；调节阀前后压差过大；带定位器的看其输出是否能达到最大。调节阀前后压差过大；带定位器
29、的看其输出是否能达到最大。（2 2）调节阀膜头漏气；定位器零点弹簧预紧力过大。）调节阀膜头漏气；定位器零点弹簧预紧力过大。结构方面结构方面 气路方面其他，安装不好或外界因素引起问题其他，安装不好或外界因素引起问题 某厂凝结水再循环调节阀（最小流量阀）多次出现反馈突然降到零或某厂凝结水再循环调节阀（最小流量阀）多次出现反馈突然降到零或到满量程，并且无法控制，导致阀门无法正常操作。可能是：到满量程，并且无法控制，导致阀门无法正常操作。可能是：在调试过程中经常发生气缸膜片损坏或漏气现象，分析原因有三：在调试过程中经常发生气缸膜片损坏或漏气现象，分析原因有三：一为吹扫气源管路时没有吹扫干净；一为吹扫气源管路时没有吹扫干净；二为气源压力调得过大；二为气源压力调得过大；三为设备本身的质量原因。三为设备本身的质量原因。 所以在调气动门前一定要注意先吹扫干净气管路，调节气压时所以在调气动门前一定要注意先吹扫干净气管路，调节气压时一定要注意气动门上的设定压力。防止以后出现同样的问题。一定要注意气动门上的设定压力。防止以后出现同样的问题。经过检查发现，每当凝结水走再循环管路时都会引起管道剧烈振经过检查发现，每当凝结水走再循环管路时都会引起管道剧烈振动，导致阀位反馈杆或凸轮脱落，后经重新加固管道后得以解决。动，导致阀位反馈杆或凸轮脱落，后经重新加固管道后得以解决。