气动薄膜调节阀的原理及维护
气动薄膜调节阀的原理及
维护
Prepared on 24 November 2020
中化二建集团有限公司
工程系列专业技术职务任职资格参评论文论文题目：气动薄膜调节阀的原理及维护单位中化二建电仪公司
姓名武斌
现专业
技术职务助理工程师
申报专业
技术职务工程师
目录
摘要 (03)
关键词 (03)
绪论 (03)
一、气动调节阀的特点 (03)
二、常用气动调节阀的分类 (03)
三、气动薄膜调节阀的工作原理 (04)
1、气动薄膜调节阀的组成 (04)
2、气动薄膜调节阀的工作原理 (04)
3、执行器的工作原理 (05)
4、阀门的流量特性 (06)
四、调节阀的主要附件 (06)
五、气动薄膜调节阀的常见故障及维护 (08)
总结 (11)
参考文献 (11)
摘要：调节阀是自动调节系统中不可缺少的重要组成部分，接受来自调节器的输出信号，从而改变介质的流量，完成调节功能。随着时代的发展和自动化程度的提高，调节阀起着越来越重要的作用，它的性能和完成动作的好坏，直接影响调节的作用和效果，是自动调节系统的重要环节。气动薄膜调节阀是经常使用的调节器，因此了解其原理及及时的排除故障是保证整个系统顺利完工及正常投用的重要保障。
关键词：气动薄膜调节阀、阀门定位器、电磁阀
绪论：调节阀是自动调节系统中不可缺少的重要组成部分，而气动薄膜调节阀是常见的调节器，在我所参与的大唐煤制气气化装置中，气动薄膜调节阀多达86台，我有幸参与了全部调节阀的安装、接线及调试工作。本人结合自己的一点经验来谈谈气动薄膜调节阀的原理及其常见故障。
一、气动薄膜调节阀的特点
结构简单，操作方便，运行可靠，防火防爆，广泛的应用于石油化工、冶金、电力等行业。
二、常用的气动薄膜调节阀分类
常用的气动薄膜调节阀一般分为九个大类：
(1)单座调节阀；
(2)双座调节阀；
(3)套筒调节阀；
(4)角形调节阀；
(5)三通调节阀；
(6)隔膜阀；
(7)蝶阀；
(8)球阀；
(9)偏心旋转阀。
前6种为直行程，后三种为角行程
按用途和作用分类
a.两位阀：主要用于关闭或接通介质；
b.调节阀：主要用于调节系统。选阀时，需要确定调节阀的流量特性；
c.分流阀：用于分配或混合介质；
d.切断阀：通常指泄漏率小于十万分之一的阀。本类阀门在管道中一般应当水平安装。
三、气动薄膜调节阀的工作原理
1 气动薄膜调节阀的组成
气动薄膜调节阀的主要结构由下列零部件组成：
主要由气室、薄膜、推力盘、弹簧、推杆、调节螺母。阀位标尺、阀杆、阀芯、阀座、填料函、阀体、阀盖和支架等组成。
.2 气动薄膜调节阀的工作原理
气动薄膜执行机构主要用作一般调节阀(包括蝶阀)的推动装置，分有弹簧和无弹簧两种情况。无弹簧的气动薄膜执行机构常用于双位式控制。有弹簧的气动薄膜执行机构按作用形式分为正作用和反作
用两种。正作用式气动薄膜执行机构当来自控制器或阀门定位器的信号压力增大时，推杆向下动作的叫正作用执行机构；当信号压力增大时，推杆向上动作的叫反作用执行机构。正作用机构的信号压力是通入波纹膜片上方的薄膜气室，而反作用机构的信号压力是通人波纹膜片下方的薄膜气室。通过更换个别零件，两者便能互相改装。
3执行器的工作原理
当阀芯下移时关小叫正装，反之叫反装。这样阀芯有正装和反装两种，加之执行机构有正作用和反作用，因此，调节阀的作用形式有四种。
上图中(b)和(c)为气开式，(a)和(d)为气关式
(1)正作用执行机构+正装调节机构=气关式执行器
(2)反作用执行机构+正装调节机构=气开式执行器
(3)正作用执行机构+反装调节机构=气开式执行器
(4)反作用执行机构+反装调节机构=气关式执行器
气开式－随信号压力的增大流通截面积也增大
气关式－随信号压力的增大流通截面积减小
正装－指阀芯向下移动时，阀芯与阀座间的流通面积减小
反装－指阀芯向下移动时，阀芯与阀座间的流通面积增大
4阀门的流量特性
调节阀流量特性是阀门重要的参数，在经过阀门的压力降恒定时，随着截流元件(阀板)从关闭位置运动到额定行程的过程中流量
系数与截流元件(阀板)行程之间的关系。典型地，这些特性可以绘制在曲线图上，其水平轴用百分比行程表示，而垂直轴用百分比流量(或Cv 值)表示。由于阀门流量是阀门行程和通过阀门的压力降的函数，在恒定的压力降下进行流量特性测试提供了一种比较阀门特性类型的系统方法。用这种方法测得的典型的阀门特性有线性、等百分比和抛物线特性。
从上述三种特性的分析可以看出，就其调节性能上讲，以等百分比特性为最优，其调节稳定，调节性能好。而抛物线特性又比线性特性的调节性能好，可根据使用场合的要求不同，挑选其中任何一种流量特性。
四、调节阀的主要附件
气动调节阀附件一般会选择：阀门定位器、电磁阀、转换器、气动继动器、空气过滤减压阀等附件
1、阀门定位器
阀门定位器是调节阀的主要附件，通常与气动调节阀配套使用，它接受调节器的输出信号，然后以它的输出信号去控制气动调节阀，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门定位器，阀位状况通过电信号传给上位系统。
阀门定位器能够增大调节阀的输出功率，减少调节信号的传递滞后的情况发生，加快阀杆的移动速度，能够提高阀门的线性度，
克服阀杆的摩擦力并消除不平衡力的影响，从而保证调节阀的正确定位。
2、电磁阀
当系统需要实现程序控制或两位控制时，需要配用电磁阀，选用电磁阀时，除要考虑交、直流电源及电压、频率外，必须注意电磁阀与调节阀作用型式的关系，可配用“常开型”和“常闭型”。如果要求加大电磁阀的容量，来缩短动作时间，可以并列使用两台电磁阀或把电磁阀作为先导阀与大容量气动继动器组合使用。
3、气动继动器
是一种功率放大器，它能将气压信号送到较远的地方，消除由于信号管线加长所带来的滞后，主要用于现场变送器与中央控制室的调节仪表之间，或在调节器与现场调节阀之间，还有一种作用就是放大或缩小信号
4、转换器
转换器分为气-电转换器和电-气转换器，其功能是实现气、电信号之间一定关系相互转换，主要用于在用电讯号操纵气动执行机构时将4-20mA电讯号转换成20-100Pa气讯号，反之在用气讯号操纵电动执行机构时(比较少见)或者为了集中监控，与计算机连网时则将20-100Kpa气讯号转换为 4-20mA电讯号。
5、过滤器减压阀
过滤减压阀是工业自动化仪表中的一种附件，其主要功能是将来自空压机的压缩空气进行过滤净化并将压力稳定在所需要的数值
上，可用于各气动仪表，电磁阀、气缸、喷涂设备及小型气动工具的供气源和稳压装置。
6、行程开关
行程开关，（又称限位开关）的一种，是一种常用的小电流。利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。行程开关反映阀门开关两个极限位置，并同时送出指示讯号的装置，控制室可以根据此讯号，判断阀门的开关状态以便采取相应措施。
五、气动薄膜调节阀常见故障及维护措施
1、电磁阀不动作
接线错误，电磁阀线圈烧坏，信号电压未达到额定值。应检查线路防止接线错误，检查电压是否达到额定值，更换线圈。
2、阀门动作无反馈
这是阀门调试中最常见的问题之一，一般原因为行程开关开关反馈接线错误，行程开关机械触头接触不良或行程不到位,开关内有杂物，开关安装的位置不当。应先检查线路防止接线错误，手动调节行程开关，清理触头杂物，保证接触良好，把行程开关调整到合适的位置，保证行程准确。
3、没有气源
气源球阀未开、气源总管漏气、冬季天冷导致气源管结冰气源堵塞。在我所参加的大唐煤制气一期、二期工程中，由于冬季寒冷，气温一般在零下30度以下，导压管、气源管内积水若不及时排出，
就会结冰堵塞管路。因此应及时检查线路，处理漏点，及时将管路内的积水排出，遇到气源管结冰可以用蒸汽对气源管进行吹管，将冰吹化，然后通气吹扫将水排出。
4、有气源但没有信号
调节器故障，气源管漏气；定位器波纹管漏气。
应及时检查，处理故障，气源接头漏气若连接方式为承插焊连接应用氩弧焊进行焊接焊牢，如果接头为卡套式连接因拧紧使卡套受力或缠绕生料带防止漏气。若无法修理应进行更换。
5、有信号但阀门不动作
阀芯脱落，阀芯与社会或与阀座卡死；阀杆弯曲或折断；阀座阀芯冻结或焦块污物；执行机构弹簧因长期不用而锈死。应定期进行清洗，排除污物，保证阀门动作良好。若阀杆损坏断裂无法修理应进行更换或返厂修理。
6、调节阀的动作不稳定。故障现象和原因如下：
（1）气源压力不稳定，压缩机容量太小；减压阀故障。
（2）信号压力不稳定，调节器输出不稳定。
（3）气源压力稳定，信号压力也稳定，但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，耗气量特别增大时会产生输出震荡；调试人员应重新进行调试，若调节完成仍达不到要求应更换损坏部件。
7、调节阀的动作迟缓：
阀杆只在一个方向动作迟缓。气动薄膜执行机构中膜片破损泄漏；
阀杆在往复动作时均有迟钝现象。阀体内有粘物堵塞；填料加得太紧，摩擦阻力增大；由于阀杆不直导致摩擦阻力大；没有定位器的气动调节阀也会导致动作迟钝。
应及时对阀杆进行清理修复，如果阀门的性能达不到工艺要求，应上报业主及设计申请更换。
8、调节阀的泄漏量大
阀全关时泄漏量大。阀芯被磨损，内漏严重，阀门未调试好关不到位。执行机构刚性小，阀门无法关严；阀内有异物。应及时通知管道专业将阀门拆下进行清理更换，若阀门达不到全关位置应重新进行调试，调试时可用手操器重新确定阀门关位与行程。
9、如果遇到问题无法自行处理，因及时邀请业主及厂家现场指导调试，必要时可以进行返厂处理。
总结：以上是我参加工作担任技术员以来在工作学习过程中的一点经验和心得，希望能帮助其他同事少走弯路，当然因为我上班时间较短，文中难免有不足之处，也希望各位专家予以指正。我也决心在以后的工作学习中多学习，多实践，为公司单位作出更大的贡献。
参考文献：《气动薄膜调节阀的原理及应用》屈念民《调节阀的原理及故障处理》
《气动薄膜调节阀的组成检修及维护》