智能氣動調節閥工作原理

智能氣動調節閥工作原理

氣動調節閥就是以壓縮氣體為動力源，以氣缸為執行器，并借助于閥門定位器、轉換器、電磁閥、保位閥、儲氣罐、氣體過濾器等附件去驅動閥門，實現開關量或比例式調節，接收工業自動化控制系統的控制信號來完成調節管道介質的：流量、壓力、溫度、液位等各種工藝過程參數。氣動調節閥的特點就是控制簡單，反應快速，且本質安全，不需另外再采取防爆措施。

氣動單座調節閥是氣動調節閥一種。它以壓縮空氣作為動力，接受控制系統的壓力信號，按照信號變化比例調節管道內介質的流量，實現生產控制的自動化過程。由氣動執行機構和單座調節閥兩部分組成。氣動單座調節閥選用時要提供：產品型號。公稱通徑。閥座直徑。信號壓力。彈簧范圍。流量特性。閥前后壓力。介質種類。溫度范圍。閥體，閥芯，閥座材質。是否帶手輪機構，定位器，過濾減壓閥等附件。是否有防爆，禁油，禁銅要求等。



1.什么是智能氣動調節閥工作原理

動式調節閥是石油、化工、電力、冶金等工業企業廣泛使用的工業過程控制儀表之一。通常由氣動執行機構和調節閥連接安裝調試后形成的組合儀表。

控制簡單、反應快速、且本質安全，不需另外再采取防爆措施。氣動調節閥是以壓縮空氣為動力，實現開關量或比例式調節，源以氣缸為執行器，接收工業自動化控制系統的控制信號來完成調節管道介質的流量、壓力、溫度等各種工藝參數。



氣動薄膜單座調節閥

作用方式種類：分為氣開式和氣關式

氣開式（FC）：氣動執行機構不通氣時調節閥保持常閉，隨著控制信號的增加逐漸打開，一般用K表示氣開式。

氣關式（FO）：氣動執行機構不通氣時調節閥保持常開，隨著控制信號的增加逐漸關閉，一般用B表示氣關式。

氣動執行機構種類：分為氣動薄膜式和氣動活塞式。

氣動薄膜式又分為氣動薄膜精小型多彈簧結構，和氣動薄膜單彈簧結構。精小型多彈簧結構氣動執行器外形高度比單彈簧結構高度尺寸降低一半左右，重量也減輕很多。是現在氣動薄膜調節閥主要使用的執行機構。單彈簧機構基本淘汰了。

氣動活塞式執行機構特點是輸出力大，因為活塞式結構可以使用氣源壓力達0.5MPa左右。而薄膜式機構由于橡膠膜片耐壓較低，一般0.25MPa左右。所以同尺寸執行機構可以輸出更大的力，更適用于高壓調節閥。采用雙作用式活塞執行器比單作用活塞式執行器輸出力更大，是因為內部沒有彈簧，降低了阻力。



氣動薄型執行機構的手輪機構：一般分為側裝手輪和頂裝手輪兩種。當氣動執行器停氣或信號故障時，膜片破損時。可以通過手輪機構來完成調節閥的開關。同時還可以限制調節閥的開度，使其保持在一定范圍內。

側裝手輪是安裝在氣動執行機構的側面，操作時比較方便，安裝維護也比較方便。頂裝手輪在氣動執行器頂端，操作時比較費力，會有夠不到的情況，占用調節閥的高度空間。

單座調節閥結構：主要由閥體，閥蓋。 閥座，閥芯，閥桿，導向座，填料，壓蓋等零件組成。

單座調節閥優點是泄漏量小，因為其只有一道密封線，比起雙座調節閥和套筒調節閥，后者都是二道密封線，考慮到加工誤差和變形等原因，泄漏量都比單座調節閥大。由于其只有一個閥芯，介質推力都作用在上面，所以閥芯不平衡力較大，尤其高壓，大口徑時更加明顯。需要配活塞式氣動機構和閥門定位器來控制。這時可以選用雙座調節閥和套筒調節閥效果會更好。

上閥蓋形式：主要分為常溫型，介質溫度范圍-20～200℃，應用泛。高溫型-60～450℃，閥蓋上有多層散熱片。使閥門的高溫散掉，避免填料高溫失效，保持氣動執行機構在允許溫度內工作，防止橡膠膜片和O型圈高溫失效。低溫型-60～-250℃，上閥蓋為長頸型，可以避免低溫時填料密封失效。溫度越低，長頸越長。波紋管密封型，對于有毒，易揮發，易滲透，貴重工藝介質，閥桿采用波紋管密封，同時還有填料密封作為保障，防止波紋管破損時介質外漏。要根據介質和溫度來綜合選用上閥蓋形式。

流量特性：常用的有直線和等百分比兩種，調節閥的流量特性指流過閥門的相對流量和相對行程的關系。

附件選用：閥門定位器，過濾減壓閥，手輪機構，保位閥，快速排氣閥，電磁閥等。



2.智能氣動調節閥工作原理

氣動調節閥就是指以氣源作為動力，以氣缸為執行器，4~20mA信號作為驅動信號，并借助于電氣閥門定位器、轉換器、電磁閥、保位閥等附件去驅動閥門，使閥門呈線性或等百分流量特性做調節動作，從而達到對管道介質的流量、壓力、溫度等各種工藝參數開關量或比例式調節。氣動調節閥具有控制簡單，反應快速，且本質安全等優點，并且使用在易燃易爆的場合時，不需要另外再采取防爆措施。 

氣動調節閥通常由氣動執行機構和調節閥連接安裝調試組成，氣動執行機構可分為單作用式和雙作用式兩種，單作用執行器內有復位彈簧，而雙作用執行器內沒有復位彈簧。其中單作用執行器，可在失去起源或突然故障時，自動歸位到閥門初始所設置的開啟或關閉狀態。 

氣動調節閥根據動作形式分氣開型和氣關型兩種，即所謂的常開型和常閉型，氣動調節閥的氣開或氣關，通常是通過執行機構的正反作用和閥態結構的不同組裝方式實現。 



氣動調節閥工作原理：

控制系統發出控制信號4-20mA。經過閥門定位器轉變為氣壓信號20-100KPa，或40-200KPa，80-240KPa后，進入氣動薄膜執行機構，推動推桿動作，因為推桿和調節閥閥桿連接為一體，進而帶動調節閥閥桿，閥芯動作，完成對管道內介質的調節過程。定位器的反饋桿裝在調節閥的閥桿上，隨著調節閥開度動作，反饋桿轉動時給定位器一個反饋信號，當和輸入信號平衡時，閥門停止動作，對閥門起到定位作用。控制信號4mA時，閥門位置為零點。12mA時，閥門行程為50%。20mA時，行程為99%。控制行程與控制信號一一對應，進行比例調節。

氣動調節閥的工作原理

調節方式分類：分為調節型，調節切斷型。調節型注重調節過程，不要求嚴格關閉。調節切斷型不光要調節過程，還要在關閉時保持密封性良好，盡可能減少泄漏量。



3.智能氣動調節閥工作原理應用

氣動調節閥動作分氣開型和氣關型兩種。氣開型(Air to Open) 是當膜頭上空氣壓力增加時，閥門向增加開度方向動作，當達到輸入氣壓上，閥門處于全開狀態。反過來，當空氣壓力減小時，閥門向關閉方向動作，在沒有輸入空氣時，閥門全閉。故有時氣開型閥門又稱故障關閉型(Fail to Close FC)。氣關型(Air to Close)動作方向正好與氣開型相反。當空氣壓力增加時，閥門向關閉方向動作;空氣壓力減小或沒有時，閥門向開啟方向或全開為止。故有時又稱為故障開啟型(Fail to Open FO)。氣動調節閥的氣開或氣關，通常是通過執行機構的正反作用和閥態結構的不同組裝方式實現。

氣開氣關的選擇是根據工藝生產的安全角度出發來考慮。當氣源切斷時，調節閥是處于關閉位置安全還是開啟位置安全?舉例來說，一個加熱爐的燃燒控制，調節閥安裝在燃料氣管道上，根據爐膛的溫度或被加熱物料在加熱爐出口的溫度來控制燃料的供應。這時，宜選用氣開閥更安全些，因為一旦氣源停止供給，閥門處于關閉比閥門處于全開更合適。如果氣源中斷，燃料閥全開，會使加熱過量發生危險。又如一個用冷卻水冷卻的的換熱設備，熱物料在換熱器內與冷卻水進行熱交換被冷卻，調節閥安裝在冷卻水管上，用換熱后的物料溫度來控制冷卻水量，在氣源中斷時，調節閥應處于開啟位置更安全些，宜選用氣關式(即FO)調節閥。



氣開式改變為氣關式或氣關式改變為氣開式，如調節閥安裝有智能式閥門定位器，在現場可以很容易進行互相切換。但也有一些場合，故障時不希望閥門處于全開或全關位置，操作不允許，而是希望故障時保持在斷氣前的原有位置處。這時，可采取一些其它措施，如采用保位閥或設置事故專用空氣儲缸等設施來確保。