电磁阀、两位式气动执行机构、调节型气动执行机构检修维护知识.ppt

电磁阀 两位式气动执行机构 调节型气动执行机构检修维护知识 内容简介 一 电磁阀的结构原理二 电磁阀故障检修知识三 两位式气动执行机构的结构原理四 两位式气动执行机构故障处理方法五 调节型气动执行机构及其附件的结构原理六 调节型气动执行机构故障案例分析 一 电磁阀 工作原理 电磁阀由两个基本功能单元组成 电磁线圈和磁芯 包含一个或几个孔的阀体 当电线圈通电或断电时 磁芯的运转将控制流体的通断 电磁线圈被直接安装在阀体上 磁芯被封闭在密封管中 构成一个简洁 紧凑的组合 电磁阀的分类 从原理上分为三大类 即 直动式 分步直动 先导式 而从阀瓣结构和材料上的不同与原理上的区别又分为六个分支小类 直动膜片结构 分步重片结构 先导膜式结构 直动活塞结构 分步直动活塞结构 先导活塞结构 直动式 原理 通电时 电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起 阀门打开 断电时 电磁力消失 弹簧把关闭件压在阀座上 关闭 特点 在真空 负压 零压时能正常工作 但通径一般不超过25mm 分布直动式 原理 分布直动式是一种直动式和先导式相结合的原理 常闭式 当入口与出口没有压差时 通电后电磁力直接打开先导孔连接主阀活塞依次向上提起 阀门打开 当入口与出口达到启动压差时 通电后 电磁力先打开先导孔 主阀活塞上腔压力下降 从而利用压差和电磁力拉动主活塞 阀口打开 断电时 靠弹簧复位关闭先导孔 主活塞上腔增压 推动主活塞向下移动 阀关闭 常开式与常闭式相反 特点 在零压差或真空 高压时亦能可动作 但功率较大 要求必须水平安装 先导式 原理 其结构主要由导阀和主阀组成 主阀采用橡胶密封结构 常位时 活动铁芯封住导阀口 阀腔内压力平衡 主阀口封阀 当线圈通电时 产生电磁力将活动铁芯吸上 主阀腔内的介质自导阀口外泄 以至产生压力差 膜片或阀杯被迅速托起 主阀口开启 阀便呈通路了 当线圈断电 磁场消失 活动铁芯复位 封闭导阀口 导阀和主阀腔内压力平衡后 阀又呈关闭常位 特点 流体压力范围上限较高 电磁阀必须满足流体压差条件 先导式电磁阀工作示意图 电磁阀的分类 电磁阀分为单电控和双电控 单线圈的称为单电控 双线圈的称为双电控 2位2通 2位3通一般为单电控 单线圈 2位4通 2位5通可以是单电控 单线圈 也可以是双电控 双线圈 按工作电压不同分为 交流电压 ac220v380v110v24v 直流电压 dc24v12v6v220v 一般常用电压为ac220vdc24v 按电磁阀的防护等级可分为 防爆型 防水型 户外型等 两位三通电磁阀 电磁阀二位是指电磁阀的阀芯有两个不同的工作位置 开 关 电磁阀二通 三通指电磁阀的阀体上有两个 三个通道口 两位三通电磁阀分为常闭型和常开型两种 常闭型两位三通电磁阀动作原理 线圈得电时 气路接通 线圈失电时 气路断开 常开型两位三通电磁阀动作原理 给线得电时 气路断开 线圈失电时 气路接通 两位三通电磁阀 两位五通单电控电磁阀 两位五通双电控电磁阀 两位五通双电控电磁阀 两位五通双电控电磁阀动作原理 给正动作线圈通电 则正动作气路接通 正动作出气孔有气 即使给正动作线圈断电后正动作气路仍然是接通的 将会一直维持到给反动作线圈通电为止 给反动作线圈通电 则反动作气路接通 反动作出气孔有气 即使给反动作线圈断电后反动作气路仍然是接通的 将会一直维持到给正动作线圈通电为止 这相当于 自锁 基于两位五通双电控电磁阀的这种特 在设计机电控制回路或编制plc程序的时候 可以让电磁阀线圈动作1 2秒就可以了 这样可以保护电磁阀线圈不容易损坏 双电控原理 双电控电磁阀通过两侧电磁线圈的得电 失电来控制开闭 当一个线圈失电 另一个未得电时可以保持阀芯不动 称为有记忆功能的阀 两位五通双电控电磁阀 两位五通双电控电磁阀 电磁阀开关量控制回路 电磁阀开关量控制 电磁阀常见故障及分析 电磁阀在长期运行中 因环境 频繁使用 自身质量等因素会有这样那样的故障 从故障类型可以分为4类 一 电磁阀通电后不动作1 首先检查电磁线圈是否带电 方法为使用螺丝刀 铁质 靠近线圈上部检查是否带有磁性 2 如果线圈没有磁性 不带电 切断电源 检查线圈电阻是否为断路 线圈烧毁或者断线都会导致线圈断路 若线圈短路烧毁则更换线圈 若线圈断线可以重新焊接接线 如果线圈电阻正常 说明线圈没问题 检查电源是否正常 电源是否有电压 电磁阀的电源连接插头是否松动 电压是否符合电磁阀要求 从而判断是电源的问题 还是电缆接地 短路或断路 3 如果线圈有磁性 带电 说明阀芯卡涩 卡涩的原因有多种 密封圈损坏或有杂质导致阀芯无法动作 线圈老化电阻增加电流减小导致磁力不够 工艺介质内有杂质导致阀芯卡涩无法关闭 工艺介质压力 差压不符合要求 先导电磁阀 电磁阀常见故障及分析 二 电磁阀不能关闭电磁阀阀芯和阀座之间出现了问题 从工艺介质来说 如果压力和粘度不适于电磁阀工作则会导致电磁阀不能关闭 电磁阀隔离套管内阀芯弹簧老化会导致阀门失电后阀芯不会动作 如果杂质进入阀芯或者阀芯自身变形会导致阀芯卡涩 三 电磁阀漏电磁阀虽然没有阀杆 但也会有阀门内漏或者外漏的故障 外漏可能因为电磁阀与管道连接处松动导致 或者连接处密封损坏 内漏则说明电磁阀阀芯没有完全压在阀座上 这可能由于阀座密封圈 阀芯密封圈 损坏导致 也可能因为阀芯与阀座之间有杂质或者变形 导致无法压紧 四 噪音大电磁阀在通电后噪音太大 可能为电磁线圈的紧固螺栓松动 紧固电磁线圈螺栓 如果噪音高不能得到改善 检查电磁线圈电压是否为电磁阀额定电压 检查电磁阀阀芯与阀座吸合面上是否有杂质 二者是否能压紧 气动执行机构 气动执行机构工作原理气动阀是借助压缩空气驱动的阀门 利用压缩空气推动执行器内多组组合气动活塞运动 传力给横梁和内曲线轨道的特性 带动空芯主轴作旋转运动 压缩空气气盘输至各缸 改变进出气位置以改变主轴旋转方向 根据负载 阀门 所需旋转扭矩的要求 可调整气缸组合数目 带动负载 阀门 工作 两位式气动阀在工作状态下只有全开或全关两种情况 气动执行机构的结构和分类 失气开 和 失气关 失气开 气缸没有进气时 阀门全开 失气关 气缸没有进气时 阀门全关 执行机构手轮结构 直接式 手轮 手轮杆和阀杆在一条轴线上 手轮在阀体的正上方 适用于小口径 要求开关速度比较快的阀门 间接式 手轮 手轮的转动扭矩通过一副蜗轮装置传递给阀杆 手轮杆和阀杆不在一条轴线上 多用于大口径 系统压力高 对开关速度要求不高 传递扭矩比较大的阀门 手轮装置作用以及中性点的概念 手轮装置作用主要有以下两点 1 气源中断 调节器故障无输出以及膜片损坏等情况 用手轮操作使阀门动作 以保障生产过程的正常进行 保证电站安全 2 用于加强隔离 用手轮增大阀座 阀瓣的压紧力 或根据系统需要控制下游流量和压力的作用 气动阀手动 中性点 的概念手动操作装置 手轮 行程上的某一点 手轮设定在该点后阀门在气动操作时能够完全开启或关闭而不受手轮阻碍影响 阀门在正常情况下其手轮都应处于中性点的位置 气动执行机构动作方式的选择 气动执行机构的气开 气关 活塞式选择气动执行机构作用方式的选择应根据生产工艺要求来决定 考虑当信号压力中断 仪表供电中断或气源中断 时 视气动阀所处开启或关闭的位置 对生产工艺造成的危害性大小而定 如阀处于打开位置时危害小 则应选用气关式 反之 则选用气开式 如要求执行机构输出功率较大 响应速度较快时 应选用活塞式执行机构 该类阀门失气失信号时阀门时保位的 双作用执行机构 气动执行机构分为单作用和双作用两种类型 执行器的开 关行程都要通过压缩空气来驱动执行 叫做双作用 见下图 单作用执行机构 而单作用的执行器开关动作 只有开 关 行程是通过压缩空气来驱动 而关 开 行程是靠弹簧复位来完成 见下图 气动执行机构的调试 调试流程 气动执行机构调试中的注意事项 注意事项1 调试前应熟悉阀门所控制的管路的工作状态 检查阀体的安装是否与流体方向一致 2 通电调试前必须检查电磁阀的电压等级是否与设计一致 3 直流电磁阀的极性必须接正确 4 电磁阀电阻检查 用500v兆欧表检查绝缘 其绝缘电阻应不小于1m 潮湿地区应不小于0 5m 5 对于阀门开关时间有要求的 要对仪用空气进气速度控制阀与排气阀进行相应的整定 以达到相应的时间要求 6 行程开关应安装牢固 动作灵活正常 用兆欧表对行程开关的触点之间及触点对地绝缘检查 用500v兆欧表检查绝缘 其绝缘电阻应不小于1m 潮湿地区应不小于0 5m 常见故障及处理 常见故障及处理 案例 某电厂 1 2机除盐水车间 经常出现远方操作阀门 阀门不动作等故障 故障1 检查 指令线无脱落 气源压力正常 电源也正常 再次联系操作台操作阀门 可以听见电磁阀带电的 咯哒 声 手动操作电磁阀 电磁阀仍不会动作 由此判断此电磁阀阀芯卡涩 处理方法 做好断电 关闭气源等相关隔离措施 拆下该电磁阀 将内部阀芯拆出 发现阀腔 阀芯里有大量黑色沉积污垢 用棉布对阀芯进行擦拭并清理干净 再重新安装 反复操作该电磁阀 电磁阀动作正常 案例 注意事项 在拆除电磁阀时 做好防护措施 防止在拆除过程中 电磁阀垫圈或者内部小原件掉落丢失 对阀芯进行清理时 应用软布擦拭 防止硬物摩擦阀芯产生毛刺 卡涩电磁阀 如阀芯需要清洗 需用酒精或汽油清洗并擦拭干净 切勿用粘性比较大的油类清洗和对电磁阀加粘性较大的润滑油 防止阀芯表面的油粘附压缩空气的小颗粒导致阀芯卡涩 原因分析 在对多次这样的缺陷处理 已可以确定是压缩空气杂质太多不干净 联系机务对压缩空气出口母管过滤器进行清洗并加装更精细的滤网 此后该类缺陷很少发生 气动调节阀 概述 调节阀又称控制阀 调节阀可以连续和精确地调节流量 在电厂中 常用来调节流体的压力 温度 流量 液位等热力参数 以满足生产工艺流程需要 是电厂保障机组稳定经济运行的重要的组成部分 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 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 气动调节阀的原理 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 它接受由气动控制器输出的0 02 0 1mpa的标准气压信号 转换为推杆直线位移 推动控制机构工作 气动执行机构与定位器配合 将电信号转换为气动信号 定位器输入为4 20ma或0 10ma标准信号 输出为0 02 0 1mpa的标准气压信号 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 调节阀的三断保护 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 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 气动调节阀的附件 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 气动调节阀的附件 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 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 减压阀 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 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 气动保位阀 气动保位阀是阀位保护装置 当阀门气源中断 或气源供给发生故障时 气动保位阀能够自动切断调节器与调节阀气室 或定位器输出与调节阀气室之间的通道 使调节阀的阀位保持原来的控制位置 避免调节阀因失气导致阀门开度突变对自动调节系统产生的扰动 保证调节回路中工艺参数不变 这样介质的被调作用不中断 故障消除后 气动保位阀立刻恢复正常位置 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 定位器 概述 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 定位器的分类 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 气定位器的工作原理 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 凸轮式气定位器工作原理 电 气式定位器原理 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 智能型定位器 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sipartps2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 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 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 智能型定位器 气动调节阀 调节阀调试 调节阀调试方法 仅供参考 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4 20ma信号 如果信号小于4ma或者大于20ma定位器都有可能不能正常工作 气管路吹扫 调节阀调试 气压调整 fiher定位器一般调整在2 5bar左右 abb定位器一般在3 8bar左右 simens定位器一般在4bar左右 sp2定位器调整在2 5bar 机务对阀门全开和全关位置确认 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 将手轮放在自动位置 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 阀门调试完毕后检查三断保护是否与设计相符注意 定位器角行程与直行程的选择 故障处理 调节阀故障处理 仅供参考 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 接线 信号电流是否正常 位置反馈板和主板的各个连接部分以及反馈连杆是否连好 参数设置是否正确等 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 阀门就能正常工作 故障处理 调节阀门常见故障1 是crt上显示反馈与指令之间偏差大 一般是由于执行机构位置变送器性能出现偏差引起 先调整位置变送器 若达不到要求 更换位置变送器 2 是执行机构出现卡涩现象 不能开 关 一般是由于执行机构的i p及定位器故障引起 也可能由于转动部分或气缸卡涩引起 先检查执行机构转动部分或气缸是否灵活 再检查i p或定位器 若发现损坏 更换后重新调整执行机构 调试过程中遇到的问题及解决办法 1 电磁阀失电的快开 快关问题由于设计时疏忽 考虑不周或对阀门设备不了解 经常出现调节阀门在失去气源的情况下达不到机组安全运行要求 出现气动调阀的气缸作用方式与机组安全控制要求不一致的情况 如高低加疏水阀等 从机组安全考虑 这类阀门在失气或失电时 阀门应处于开位 但某厂高加事故疏水阀在失去气源时恰好相反 下图1 由于该气动阀是下气缸进气 压缩空气通过控制器调节气压 再经过电磁阀 得电开 进入气缸来调节阀门开度 该阀门由于设计有保位阀 失气时阀门保位 对机组安全影响不大 但是一旦电磁阀失电 阀门将快速关闭 影响机组安全运行 能否把失电作用由快速关改造成快速开呢 我们做了如下改造 消除了安全隐患 在电磁阀的排气口接入压缩空气 经减压 电磁阀一旦失电 气源将直接经电磁阀排气孔 保位阀进入调门下气缸将阀门快速打开 下图2 示意图 调试过程中遇到的问题及解决办法 2 阀门排气时间长 响应慢 调节滞后问题某厂 3机试运行过程中发现abb阀门的放气时间较长 造成阀门响应很慢 调节不够灵活 特别是高 低加事故疏水阀的阀门开启以及正常疏水阀的阀门关阀的时间太长 影响了整个加热器系统的水位调节 水位调节时有扰动 试验后发现两个问题 一是定位器喷嘴太小 不能快速把气排出 二是工作气源气压整定太大 也造成排气时间太长 因为当阀门工作在全开或全关位置时 定位器输出的气压为零或为最大 接近工作气源气压 如果工作气源气压偏大 需放气很长时间阀门才开始动作 现在根据实际情况 把工作气源压力适当减小 个人认为气源压力大小应符合下列要求 定位器开始放气时阀门就能动作 而定位器输出最大气压时阀门应能完全关死 气关式阀门 或有足够的开度 气开式阀门 既确保阀门开 关的严密性 又保证调节的灵活性 反复试验后 气源压力由出厂时设定的6bar调整到3 5 4bar 调试过程中遇到的问题及解决办法 3 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到满量程 并且无法控制 导致阀门无法正常操作 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 导致阀位反馈杆脱落 后经机务重新加固管道后得以解决 某厂汽泵a b和电泵再循环调阀设计为气关式阀门 失电快开 因设计配的仪