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气动调节阀的结构与原理

SIPART定位器性能稳定,具有以下优点: 直行程和角行程执行机构采用同一类型的阀门定位器 三个按键和双行LCD 显示可实现简捷的操作和编程
定位器
具有零位和行程范围自动调整的功能 设定值和控制变量极限值可进行选择 手动操作时无需另外的设备 具有可选的或可编程的输出特性 可编程设置阀门“紧密关闭”功能 具有自诊断功能 耗气量小
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 与阀座间的流通面积,从而达到调节流量的作用。
作为调节阀的驱动部分,执行机构有着十分重要的作 用,其性能的好坏直接影响着阀门调节性能。按其使用的 动力可以分为气动、电动和液动三大类。
概述
➢ 气动执行机构以洁净压缩空气为动力,通过推动薄膜或活 塞的移动来驱动阀体运动,控制阀门开度以达到控制目的 ,具有结构简单、性能稳定、维护方便和动作可靠、调节 灵敏等特点,因此应用广泛。
快速泄压阀-使阀门在失气后快速回到安全位置 限位开关-显示阀门到达全开全关状态
定位器
阀门定位器是气动调节阀的核心部件,起阀门定位作用。 它将阀杆位移信号作为反馈测量信号,以DCS或控制器输出 作为设定信号,进行比较,当两者有偏差时,定位器输出控 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制 系统。
概述
气动调节阀 气动调节阀主要由气动执行机构、阀体、附件三部分组
成 。执行机构以洁净压缩空气为动力,接收4~20毫安电 信号或20~100KPa气信号,驱动阀体运动,改变阀芯与阀 座间的流通面积,从而达到调节流量的作用。为了改善阀 门的线性度,克服阀杆的摩擦力和被调介质工况(温度、 压力)变化引起的影响,使用阀门定位器与调节阀配套, 从而使阀门位置能按调节信号精确定位。
定位器
功能图
快速泄压阀
工作原理: 当信号气压正常供气的时候,泄压側被膜片紧紧盖 住,气压能源源不断地通向气动头;当信号气压为零时, 气动头内的气压反向顶开隔膜由多孔出口快速泄掉。 使阀门在失气后快速回到安全位置( 见下图)。
快速泄压阀
减压阀
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 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 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 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, 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, 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)
为了机组安全运行,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、失信号或 失气情况下实现快开(关)或保位功能(三断自锁保护功 能),满足工艺系统安全运行的要求。
概述
➢气动执行机构分类: 按功能:两位式 调节式 按气缸结构:薄膜式 活塞式 按阀杆移动方式:直行程 角 行程 按阀杆移动方向:正作用 反 作用 按作用方式:单作用 双作用 按气动失效模式分:失气开- 气关 失气关-气开
弹簧是执行机构重要的组成部分. 弹簧力 是阀门的驱动力,在失去压缩空气时,是靠弹簧 力来开/关阀门的。在通入压缩空气时,气压压缩 或拉伸弹簧,克服弹簧力来开/关阀门 。 手轮
手轮机构是与调节阀配套使用的附属装置。 气动杆 连轴器
阀体基本结构
阀体主要组成部件 有: 阀笼 阀瓣 阀座(密封环) 阀杆 阀笼压环
概述
➢ 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
信号源保护。是满足工艺系统安全运行的重要保障。与电 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)
概述
执行机构主要组成部件:
隔膜或活塞 隔膜/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,给 阀杆一个驱动力,从而驱动阀杆能向上或者向下 运动。 弹簧
运行操作模式的选择:
按住面板MODE键,用↑或↓键可以选择以下各功能。 一般情况下选择1.0进行远方自动控制,只有在执行器实际 行程非常小而执行器速度太快,发生振荡时选择1.1控制模 式,但其控制精度较低。现场实际选择的是1.0控制模式, 情况良好。
功能分类及显示器文字描述
1.0 CTRL-ADP
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。
气定位器的输入信号是标准气信号,例如,20~100kPa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电压信号,例如, 4~20mA电流
定位器
信号或1~5V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 阀门定位器带CPU,可处理有关智能运算,它将DCS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 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DCS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。
器,智能型定位器结构简单、操作方便、维护量小、调校迅速,在调节 时间上不存在滞后,调节精确等优点。主要生产厂家有ABB、西门子 、FISHER、梅索尼兰等。
西门子SIPART PS2 定位器适用于气动直行程或角行程执行机构 的控制。采用微处理器对给定值和位置反馈作比较。如果微处理器检测 到偏差,它就用一个五步开关程序来控制压电阀,压电阀进而调节进入 执行机构气室的空气流量,驱动执行机构使阀门到达与给定值相对应的 位置。最终达到消除偏差。
调试
调节阀调试方法(仅供参考) 目前电厂中 一体化气动执行机构主要有以下几种:
ABB、Simens、FISHER、梅索尼兰等。 1)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 检查配管是否安装正确。 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。 检查接线是否正确,输入信号是否正确:定位器接收
下图所示为气动保位阀的结构。当气源信号进入气室 B时,作用在比较部件2上的力,与弹簧1的作用力进行比 较。正常状态时,膜片比较部件2的推力,大于给定的弹簧 力,此时平板阀芯3抬起,打开喷嘴4,通道处于正常工作 状态。当气源发生故障而供气中断时,气室B的压力
气动保位阀
下降,在弹簧力作用下,平 板阀芯3盖住喷嘴,切断了 气室A与输出口的通道。也 就是将气动执行机构的气室 密封,使调节阀的工作位置 保持在原来的位置上,起到 保持阀位的作用。

主要附件 电磁阀-根据系统逻辑保护关系控制阀门动作 减压阀-保证供气气压 过滤器-净化来自空气压缩机的气源 电流/气压转换器(I/P)-使控制点的电信号适用于气动
执行机构 定位器-改善调节阀的静态和动态特性 流量放大器-增大进入阀门隔膜气腔的气流量
附件
气动保位阀-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
调试
功能分组 P1.-
STANDARD 基本参数组
P2.SETPOINT 给定信号组
减压阀
气动放大器
工作原理:
定位器输出信号气压从上部进入放大器, 压迫上膜片A产生向下推力F1,推动金 属架C 向下移动,迫使阀芯向下移,使 输出气压发生改变,输出气压作用于下 膜片B产生向上推力F2,因为上下膜片 相等,所以在金属架C达到平衡时 P1=P2。因此,定位器通过放大器输出 到阀门执行机构的空气流量增加,而压 力不变。当P1减小,P2>P1时,金属架 向上移动与阀塞之间产生间隙,气室B中 空气从排气口排出;随后阀塞在回座弹 簧的作用下向上移动,减小与气流室接 触面之间的间隙,进气减少,气室B中压 力减小,直到P2=P1时达到平衡。
定位器工作原理如下:
定位器
➢ 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(如下图): 气定位器是按力平衡原理工作的.当进入波纹管的信 号压力增加时,杠杆2绕支点转动,使杠杆末端挡板靠近喷嘴, 使喷嘴节流、背压,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 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1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 机构达到平衡,此时一定的信号压力就对应 一定的阀门位 置。
定位器
凸轮式气定位器工作原理
定位器
➢ 电-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4~20mA电流信号 )。
定位器
➢ 智能型定位器(以西门子定位器为例) 目前智能型阀门定位器在电厂中应用最为广泛,相对于机械式定位
功能解释
选择自适应控制模式(远操)
1.1 CTRL-FIX
选择固定控制模式(远操)
1.2 MANUL
切换至现场按键操作
1.3 MAN-SENS
用于检测反馈连杆位移角度范围是否合适
调试
菜单的设置及功能介绍 ABB定位器菜单共分11组,分别用P1.-、P2.- …
P11.-表示。同时按住↑和↓键,点击一下ENTER键,计数 器从3计数到1后,松开↑和↓键,显示器则显示“P1.0 CTUATOR”。自动进入第1组配置菜单。如果要进入第 2~11组菜单,则同时按住MODE和ENTER 键,再点击↑ 键进行选择。有些项目又有分项,用MODE键加↑键进入 。功能及分类见下表:
F1 F2
气动保位阀
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