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气动调节阀工作原理

发布时间:2018-09-19  来源:福建阀门  编辑:标光阀门

      气动调 节阀在化工生产中是很重要的,它是组 成工业自动化系统的重要环节,它就像 是生产过程自动化的手和脚一样必须。气动调节阀在石油、化工、电力、冶金等 工业企业中都有着广泛的应用,接下来 就带大家来了解气动调节阀的相关知识。


  气动调 节阀工作原理图解


  气动调 节阀通常由气动执行机构和调节阀连接安装调试组成,气动执 行机构可分为单作用式和双作用式两种,单作用 执行器内有复位弹簧,而双作 用执行器内没有复位弹簧。其中单作用执行器,可在失 去起源或突然故障时,自动归 位到阀门初始所设置的开启或关闭状态。


  气动调 节阀根据动作形式分气开型和气关型两种,即所谓 的常开型和常闭型,气动调 节阀的气开或气关,通常是 通过执行机构的正反作用和阀态结构的不同组装方式实现


  气动调节阀结构


  气动调 节阀主要由气动执行机构、阀体和 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准定位。

  执行机构由隔膜/活塞、弹簧、手轮、气动杆、连轴器 等主要部件构成;阀体的 主要部件有阀笼、阀瓣、阀座、阀杆、阀笼压环等;其他附件如电磁阀、减压阀、过滤器、电流/气压转换器、定位器、流量放大器等。

 

  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)或保卫功能(三断自锁保护功能),满足工 艺系统安全运行要求。

  控制阀的三断保护:断气源保护、断电源 保护和断信号源保护。


气动调
节阀工作原理图解及结构图


气动调节阀结构图


   气动调节阀作用方式:


  气开型(常闭型)是当膜 头上空气压力增加时,阀门向 增加开度方向动作,当达到 输入气压上限时,阀门处于全开状态。反过来,当空气压力减小时,阀门向关闭方向动作,在没有输入空气时,阀门全闭。顾通常 我们称气开型调节阀为故障关闭型阀门。

  气关型(常开型)动作方 向正好与气开型相反。当空气压力增加时,阀门向关闭方向动作;空气压 力减小或没有时,阀门向 开启方向或全开为止。顾通常 我们称气关型调节阀为故障开启型阀门。


  气动调节阀安装原则:


  (1)气动调节阀安装位置,距地面 要求有一定的高度,阀的上 下要留有一定空间,以便进 行阀的拆装和修理。对于装 有气动阀门定位器和手轮的调节阀,必须保证操作、观察和调整方便。

  (2)调节阀 应安装在水平管道上,并上下与管道垂直,一般要 在阀下加以支撑,保证稳固可靠。对于特殊场合下,需要调 节阀水平安装在竖直的管道上时,也应将 调节阀进行支撑(小口径调节阀除外)。安装时,要避免 给调节阀带来附加应力)。

  (3)调节阀 的工作环境温度要在(-30~+60)相对湿度不大于95%95%,相对湿度不大于95%。(4)调节阀 前后位置应有直管段,长度不小于10倍的管道直径(10D),以避免 阀的直管段太短而影响流量特性。

  (5)调节阀 的口径与工艺管道不相同时,应采用异径管连接。在小口 径调节阀安装时,可用螺纹连接。阀体上 流体方向箭头应与流体方向一致。

  (6)要设置旁通管道。目的是 便于切换或手动操作,可在不 停车情况下对调节阀进行检修。

  (7)调节阀 在安装前要彻底清除管道内的异物,如污垢、焊渣等。

 气动调 节阀存放安装使用注意事项

  1、本阀应 存放在干燥的室内,通路两端必须堵塞。不准堆置存放

  2、长期存 放的调节阀应定期检查,清除污垢,在各运 动部分及加工面上应涂以防锈油,防止生锈。

  3、本阀应 安装在水平管道上,必修垂直安装。阀杆向上。

   4、必修按 图示箭头所指示介质流动方向进行安装。


气动调
节阀工作原理图解及结构图


  常见故障及处理


  调节阀不动作

  首先确 认气源压力是否正常,查找气源故障。如果气源压力正常,则判断定位器或电/气转换 器的放大器有无输出;若无输出,则放大 器恒节流孔堵塞,或压缩 空气中的水分聚积于放大器球阀处。用小细 钢丝疏通恒节流孔,清除污物或清洁气源。

  如果以上皆正常,有信号而无动作,则执行 机构故障或阀杆弯曲,或阀芯卡死。遇此情况,必须卸 开阀门进一步检查。

  调节阀卡堵

  如果阀 杆往复行程动作迟钝,则阀体 内或有黏性大的物质,结焦堵 塞或填料压得过紧,或聚四 氟乙烯填料老化,阀杆弯曲划伤等。调节阀 卡堵故障大多出现在新投入运行的系统和大修投运初期,由于管道内焊渣、铁锈等 在节流口和导向部位造成堵塞从而使介质流通不畅,或调节 阀检修中填料过紧,造成摩擦力增大,导致小信号不动作、大信号 动作过头的现象。

  遇到此类情况,可迅速开、关副线或调节阀,让赃物 从副线或调节阀处被介质冲跑。另外还 可以用管钳夹紧阀杆,在外加 信号压力的情况下,正反用力旋动阀杆,让阀芯闪过卡处。若不能解决问题,可增加气源压力、增加驱 动功率反复上下移动几次,即可解决问题。如果还是不能动作,则需要 对控制阀做解体处理,当然,这一工 作需要很强的专业技能,一定要 在专业技术人员协助下完成,否则后果更为严重。

  阀泄露

  调节阀 泄漏一般有调节阀内漏、填料泄漏和阀芯、阀座变 形引起的泄漏几种情况,下面分别加以分析。

  1、阀内漏

  阀杆长短不适,气开阀阀杆太长,阀杆向上的(或向下)距离不够,造成阀 芯和阀座之间有空隙,不能充分接触,导致不严而内漏。同样气关阀阀杆太短,也可导 致阀芯和阀座之间有空隙,不能充分接触,导致关不严而内漏。解决方法:应缩短(或延长)调节阀 阀杆使调节阀长度合适,使其不再内漏。

  2、填料泄漏

  填料装入填料函以后,经压盖 对其施加轴向压力。由于填料的塑性变形,使其产生径向力,并与阀杆紧密接触,但这种 接触并非十分均匀,有些部位接触的松,有些部位接触的较紧,甚至有 些部位根本没有接触上。调节阀在使用过程中,阀杆同 填料之间存在着相对运动,这个运动叫轴向运动。在使用过程中,随着高温、高压和 渗透性强的流体介质的影响,调节阀 填料函也是发生泄漏现象较多的部位。造成填 料泄漏的主要原因是界面泄漏,对于纺 织填料还会出现渗漏(压力介 质沿着填料纤维之间的微小缝隙向外泄漏)。阀杆与 填料间的界面泄漏是由于填料接触压力的逐渐衰减,填料自 身老化等原因引起的,这时压 力介质就会沿着填料与阀杆之间的接触间隙向外泄漏。

  为了使填料装入方便,在填料函顶端倒角,在填料 函底部放置耐冲蚀的间隙较小的金属保护环,注意该 保护环与填料的接触面不能为斜面,以防止 填料被介质压力推出。填料函 与填料接触部分的表面要精加工,以提高表面光洁度,减小填料磨损。填料选用柔性石墨,因为它的气密性好、摩擦力小,长期使用变化小,磨损的烧损小,易于维修,且压盖 螺栓重新拧紧后摩擦力不发生变化,耐压性和耐热性良好,不受内部介质的侵蚀,与阀杆 和填料函内部接触的金属不发生点蚀或腐蚀。这样,有效地 保护了阀杆填料函的密封,保证了 填料密封的可靠性,使用寿 命也有很大地提高。

  3、阀芯、阀座变形泄漏

  阀芯、阀座泄 漏的主要原因是由于调节阀生产过程中的铸造或锻造缺陷可导致腐蚀的加强。而腐蚀介质的通过,流体介 质的冲刷也会造成调节阀的泄漏。腐蚀主 要以侵蚀或气蚀的形式存在。当腐蚀 性介质在通过调节阀时,便会产生对阀芯、阀座材 料的侵蚀和冲击,使阀芯、阀座成 椭圆形或其他形状,随着时间的推移,导致阀芯、阀座不匹配,存在间隙,关不严而发生泄漏。

  把好阀芯、阀座的材质选型关。选择耐腐蚀的材料,对存在麻点、沙眼等 缺陷的产品要坚决剔除。若阀芯、阀座变形不太严重,可用细砂纸研磨,消除痕迹,提高密封光洁度,以提高密封性能。若损坏严重,则应重新更换新阀。

  振荡

  调节阀 的弹簧刚度不足,调节阀 输出信号不稳定而急剧变动易引起调节阀振荡。还有所 选阀的频率与系统频率相同或管道、基座剧烈振动,使调节阀随之振动。选型不当,调节阀 工作在小开度存在着剧烈的流阻、流速、压力的变化,当超过阀的刚度,稳定性变差,严重时产生振荡。

  由于产 生振荡的原因是多方面的,要具体问题具体分析。对振动轻微的,可增加刚度来消除,如选用 大刚度弹簧的调节阀,改用活塞执行结构等;管道、基座剧烈振动,可通过 增加支撑消除振动干扰;阀的频 率与系统的频率相同时,更换不 同结构的调节阀;工作在 小开度造成的振荡,则是选型不当造成的,具体说 是由于阀的流通能力C值过大,必须重新选型,选择流通能力C值较小 的或采用分程控制或采用子母阀以克服调节阀工作在小开度所产生的振荡。


气动调
节阀工作原理图解及结构图

  调节阀噪音大

  当流体流经调节阀,如前后 压差过大就会产生针对阀芯、阀座等 零部件的气蚀现象,使流体产生噪声。流通能力值选大了,必须重 新选择流通能力值合适的调节阀,以克服 调节阀工作在小开度而引起的噪音,下面介 绍几种消除噪音的方法。

  1、消除共振噪音法

  只有调节阀共振时,才有能量叠加而产生100多分贝的强烈噪音。有的表现为振动强烈,噪音不大,有的振动弱,而噪音却非常大;有的振 动和噪音都较大。这种噪 音产生一种单音调的声音,其频率一般为3000~7000赫兹。显然,消除共振,噪音自然随之消失。

  2、消除汽蚀噪音法

  汽蚀是 主要的流体动力噪音源。空化时,汽泡破 裂产生高速冲击,使其局 部产生强烈湍流,产生汽蚀噪音。这种噪 音具有较宽的频率范围,产生格格声,与流体 中含有砂石发出的声音相似。消除和 减小汽蚀是消除和减小噪音的有效办法。

  3、使用厚壁管线法

  采用厚 壁管是声路处理办法之一。使用薄 壁可使噪音增加5分贝,采用厚 壁管可使噪音降低0~20分贝。同一管径壁越厚,同一壁厚管径越大,降低噪音效果越好。如DN200管道,其壁厚分别为6.25、6.75、8、10、12.5、15、18、20、21.5mm时,可降低噪音分别为-3.5、-2(即增加)、0、3、6、8、11、13、14.5分贝。当然,壁越厚 所付出的成本就越高。

  4、采用吸音材料法

  这也是一种较常见、最有效 的声路处理办法。可用吸 音材料包住噪音源和阀后管线。必须指出,因噪音 会经由流体流动而长距离传播,故吸音材料包到哪里,采用厚壁管至哪里,消除噪 音的有效性就终止到哪里。这种办 法适用于噪音不很高、管线不很长的情况,因为这 是一种较费钱的办法。

  5、串联消音器法本法

  适用于 作为空气动力噪音的消音,它能够 有效地消除流体内部的噪音和抑制传送到固体边界层的噪音级。对质量 流量高或阀前后压降比高的地方,本法最有效而又经济。使用吸 收型串联消音器可以大幅度降低噪音。但是,从经济上考虑,一般限于衰减到约25分贝。

  6、隔音箱法

  使用隔音箱、房子和建筑物,把噪音源隔离在里面,使外部 环境的噪音减小到人们可以接受的范围内。

  7、串联节流法

  在调节阀的压力比高(△P/P1≥0.8)的场合,采用串联节流法,就是把 总的压降分散在调节阀和阀后的固定节流元件上。如用扩散器、多孔限流板,这是减 少噪音办法中最有效的。为了得 到最佳的扩散器效率,必须根 据每件的安装情况来设计扩散器(实体的形状、尺寸),使阀门 产生的噪音级和扩散器产生的噪音级相同。

  8、选用低噪音阀

  低噪音 阀根据流体通过阀芯、阀座的曲折流路(多孔道、多槽道)的逐步减速,以避免 在流路里的任意一点产生超音速。有多种形式,多种结构的低噪音阀(有为专门系统设计的)供使用时选用。当噪音不是很大时,选用低噪音套筒阀,可降低噪音10~20分贝,这是最 经济的低噪音阀。

  气动调 节阀的工作原理图、结构图、安装使 用及注意事项和常见故障及处理的介绍就是以上的内容,大家在 生活中用到气动调节阀时一定要按照其正确的使用方法操作,不能盲目的使用,否则有 可能会降低气动调节阀的使用效率和寿命。

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