气动阀原理和操作介绍

气动阀原理与操作 Valves 气动调节阀 调节阀基础知识 调节阀特点 调节原理 气动调节阀 气动调节阀的分类 笼式调节阀 调节阀的调节原理 气动调节阀的辅助元件 调节阀手轮 中性点 的设置 教学内容和步骤 重要阀门介绍 气动蝶形调节阀 笼型气动调节阀 活塞式气动头笼形调节阀 先导式笼型气动调节阀气动阀的常见故障和处理 阀门盘根泄漏 阀门内漏 气动阀门的基本概念所谓气动阀通常指阀门的闭合或调节功能是由压缩空气产生的控制力来实现的 其特点是反应迅速 阀位准确 经常被用在阀门口径比较小 系统要求开关速度较快的现场位置 1 安全位置 的概念气动阀门在气动头尚未进气或气动头卸压后自动回复的稳定位置被称为该阀的 安全位置 2 失气关 和 失气开 的概念 失气开 气动阀在气动头没有进气的时候 阀门在弹簧的作用下完全开启 当气动头充气后在隔膜上产生的作用力压缩弹簧使阀门关闭 如图1 1a 气动阀的基本知识 图1 1a正向式气动头 图1 1b反向式气动头 失气关 气动阀在气动头没有进气的时候 阀门在弹簧的作用下完全关闭 当气动头充气后在隔膜下产生的作用力压缩弹簧使阀门打开 如图1 1b 气动头的分类气动伺服装置 气动头 一般分为隔膜式和活塞式两种 隔膜式气动装置安装在要求阀门反应快 开关时间短 的小口径的截止阀或调节阀上 活塞式气动伺服装置的气动操纵力增加了 同时也增加了动力板的强度 一般安装在口径较大 且反应灵敏的重要位置上 气动阀的基本知识 图1 2隔膜气动头的示意图 图1 2活塞气动头的示意图 1 隔膜式气动装置主要由上 下膜盖 橡胶隔膜 带帘子布夹层 气动杆 支架 弹簧 弹簧座 调节套筒 连接螺母 行程指示器 操纵手轮等部件组成 1 橡胶隔膜气动装置的关键部件 一般由具有较好的耐油及耐高 低温性能的丁腈橡胶加锦纶丝织物制成 为了保护其有效面积基本上保持不变 提高气动装置工作的线性度 膜片常制作成波纹状 气动阀的基本知识 图1 3隔膜气动头的模型 为了保证作用于膜片上的压力能有效准确地传递给气动杆 除薄膜的四周夹装于上 下膜盖之间以外 其中间部分压装在下护板的盘形件上 2 回位弹簧也是一个关键部件 它能使气动阀在气动头失气后迅速回到阀门的安全位置 对它的要求是在全行程范围内弹簧的刚度应不发生变化 这样可以提高气动装置的线性度 3 上 下膜盖上 下膜盖一般用灰铸铁铸成 也可用钢板冲制 它们与膜片构成隔膜气室 形成操作阀门的动力 4 调节套筒用来调整弹簧的预紧力 这样可以根据实际工作需要改变进气 气动阀的基本知识 气动阀的基本知识 压力的起始值和压座预紧力 5 气动杆一端安装下护板并感受和传递隔膜所施加的推力 另一端通过联轴器与阀杆相连接 将隔膜的推力转变成阀门开度的变化 6 开度指示器它用于指示执行机构的气动杆位移 活塞式气动头A 卧式活塞式气动头卧式活塞式气动头一般多用于球阀和蝶阀 它由圆筒气缸与活塞以及其上的密封环组成密闭的空间 活塞上装有齿条与 气动阀的基本知识 装有齿轮的气动杆对面齿合 活塞外側的弹簧使活塞体沿气缸壁滑动压向中间 此时将设定了开 或关 位置的球阀或蝶阀的阀杆联在一起 当进气口充入压缩空气后气缸的中间密闭区压力升高 迫使两活塞克服弹簧力向外滑动 在此其间 由于齿合的作用 气动杆旋转 带动球阀或蝶阀关闭 或开启 当气动头失去气源后 阀门在弹簧的作用下 迅速回到安全位置 为了防止活塞无限制的外滑而损坏阀门 既在气缸盖上安置了限位螺栓 来控制阀门的开 或关 情况 为了使气动头能快速可靠地操作阀门 限位螺栓上的排气孔是非常必要的 气动阀的基本知识 气动阀的基本知识 图1 5卧式活塞式气动头模型 气动阀的基本知识 B立式活塞式气动头立式活塞式气动头一般多用于调节阀 它由圆筒气缸和盖与活塞以及其上的密封环组成密闭的空间 气动弹簧 双向进气没有弹簧 使活塞体沿气缸壁压向阀门的安全位置 当进气口充入压缩空气后气缸的密闭区压力升高 迫使活塞克服弹簧力向弹簧力反向滑动 达到开关 或调节 阀门的目的 当气动头失去气源后 阀门在弹簧的作用下 迅速回到安全位置 为了使气动头能快速可靠地操作阀门 维修时及时疏通排气孔是非常必要的 气动阀的基本知识 气动阀的基本知识 图1 6立式活塞式气动头主实视图 气动阀的基本知识 阀门气动装置的手轮手轮装置的作用 大多数比较重要的气动阀门都设计有气动装置的手动机构 不同厂家构形各异 其作用主要有下列两点 A 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 B 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 气动阀的基本知识 典型手轮的分类 SEREG气动截止阀 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 间接式手轮 是指手轮的转动扭矩通过一副蜗轮装置将手轮扭矩传递给阀杆 手轮杆和阀杆不在一条轴线上 气动调节阀顶部手轮 側置蜗轮组手轮 杠杆式手轮 气动阀的基本知识 图1 7SEREG气动截止阀的手轮形式 气动阀手动 中性点 的概念气动阀门设置了手动操作机构后 大大提高了运行系统的安全可靠性 增加了气动阀门在失去控制气源后的应变能力 但是同时由带来了手动机构在阀门上的定位问题 也就是我通常所说的气动阀 中性点 NEUTRALPOINT 问题 当气动阀手轮机构设置在某一点 或区 时 既不影响远程控制阀门全开又不影响其全关 这个点 或区 就称其为这个气动阀的手轮 中性点 或者叫做 空位点 气动阀的 中性点 是由手动机构的添置带来的 因此没有手动机构的气动阀门不存在 中性点 问题 气动阀的基本知识 SEREG间接手轮气动阀 SEREG直接手轮气动阀 图2 3SEREG气动截止阀模型图 失气开 失气关 气动截止阀 气动截止阀 图2 4阀门零部件名称示图 气动截止阀的动作过程气动隔离阀在静态时 阀瓣在弹簧力的作用下 处在个自的安全位置 此时压缩空气被气动头进气管上的电磁阀阻隔 当有阀门开启 或关闭 信号传来 电磁阀开启 压缩空气快速进入气动头气腔建立气压 克服弹簧力使阀瓣同轴系上升 或下降 反之有阀门关闭 或开启 信号传来 电磁阀关闭 放气口开启 气腔气压迅速丧失 弹簧力使阀瓣重回安全位置 在整个动作过程中 设在 中性点 的手轮杆及滑块和气动杆系没有任何接触 当需要手动干预时 现场操作人员首先板开手轮杆锁紧器 转动手轮 右旋为关 左旋为开 强制阀瓣和阀座的开闭 达到系统要求的位置 气动截止阀 手轮操作任务完成后 现场操作人员一定要把手动机构回置到 中性点 上 否则阀门将无法气动操作 确定无误后将手轮杆锁紧 气动截止阀 图1 11气动截止阀的动力流程图 如何在现场手动操作后恢复 中性点 直接 式气动阀气动头上都用链条栓挂着一个带把的 中性点 勺尺 这是维修人员根据规程要求的方法设定好 中性点 后 以手轮的下平面到气动头锁紧器上平面的距离精确加工的 这个勺尺是给运行人员其他部门的现场操作人员在手轮操作阀门以后用勺尺来恢复手轮机构准备的 当运行人员其他部门的现场操作人员在手轮操作阀门以后 要恢复手轮机构的 中性点 时 只需将手轮摇高 将勺尺的圆勺部分靠紧手轮杆 再往下旋手轮至到手轮轴下表面与勺尺的上端面靠紧 然后板动锁紧器手柄 将手轮杆夹紧即可 气动截止阀 气动截止阀 图1 12气动截止阀现场恢复 中性点 步骤 中性点 勺尺正确使用问题 中性点 勺尺为什么不能混用 以失气关 直接式手轮的气动截止阀轴系图为例SREG气动截止阀的手动滑块是设计在气动杆的滑套里的 如果手动滑块在套内设制偏低 阀门在气动操作时会不能全开 手动滑块在套内设制偏高 阀门在气动操作时不能关严 鉴于SERG气动阀门的设计特点可以看出 源以部件加工误差和相关部件装配的位差等原因 使每个阀门经 中性点 标定后加工出来的勺尺是不同的 即便是同一个8字码的几个阀门 也各不相同 因此我们说 每个气动隔离阀手轮 中性点 勺尺是唯一的 不能外表看起来差不多 拽过来就用 就会引起阀门密封不严或开度不足 气动截止阀 气动截止阀 图2 8设计中性点位置的轴系图 中性点 勺尺是怎么做出来的 以失气关 直接式手轮的气动截止阀轴系图为例维修人员在每次解体检修阀门后期都要重新标定勺尺高度 该工作在阀门组装完成后 品质再鉴定之前执行 内容有测量数据 总体计算 气动检查和机加工4个步骤1 测量数据首先检查各联接紧固部件是否牢固可靠 摇手轮使手轮杆滑块在气动杆导套中至下止位 测量锁紧器到手轮轴下表面的距离记为H 此时阀门为关闭状态 反向摇手轮使手轮杆滑块在气动杆导套中至上止位 测量锁紧器到手轮轴下表面的距离记为H1 阀门仍为关闭状态 气动截止阀 继续反向摇手轮使阀门压缩弹簧后全开 测量锁紧器到手轮轴下表面的距离记为H2 阀门已为全开状态 2 总体计算设 手轮杆滑块在气动头杆导套中的正确的位置 中性点 称之为L 那么手轮杆滑块在气动头杆导套中的有效移动距离为 S H1 H 中性点 应该在H C L H1 范围内 式中C为阀门的机械行程 如果考虑到运行压力对轴系部件的影响和金属黏附及操作者测量误差因素 以 中性点 的上限值 2 mm 下限值 2 mm 来保证 中性点 的安全 即 H C 2 L H1 2由此可见L就是一个 区 而不是 点 了 在实际确定 中性点 时 一般情况最佳值为L的1 2为准 气动截止阀 有些阀门对关闭严密性要求比较高 则在选点时往1 2L的下方取点 某些阀门有全流量要求比较高 则在选点时往1 2L的上方取点 以保证阀门主要功能的完成实现 气动截止阀 图2 9失气关气动截止阀取值图示 3 气动检查按计算设计出的 中性点 高度来设置并锁住手轮 用气动操作来验证 防止测量和计算发生错误 方法是用气动控制将阀门全开 全关各一次 在阀门有效行程的上下点位 即阀门的全开 全关位置 检查手论是否受力 如果手轮可以轻松摇动1 4圈 不受力 即可认为设置是正确性的 如果有一个位置受力 就说明 中性点 有问题 需重新设置 另外 气动操作还可已测得阀门气动行程值 并与手轮测的的行程值 H2 H1 进行比较 如果二值不一致 就要解决差异原因 是压缩空气表压不够还是阀门内部有卡涩或轴系弯曲 要先处理异常 而后再执行下面内容 机加工在确认手轮机构 中性点 设置完成后 以锁紧器到手轮轴 气动截止阀 下表面的距离记为该气动阀门本次维修后的 中性点 勺尺的高度 并将旧的勺尺与新勺高度进行比较 如果就旧勺尺高度比新勺要求高度长 则只须将其送机加车间用刨床把高度修为新高度后还可以继续使用 如果就旧勺尺高度比新高度短 则只能重新加工一个 旧勺尺必须拿离现场 不可再用 为了防止勺尺混用 要求在每个勺尺把上用油漆笔写上阀门的功能位置和标定日期 用链条将其固定在气动头壳体上 防止混用和丢失 失气开气动截止阀 中性点 勺尺的制做过程与上述相同 只是方向上正好相反 本文不作憋述 气动截止阀 气动截止阀 图2 10勺尺高度图示 气动截止阀 图2 10日常操作恢复中性点 间接手轮气动阀是通过一对蜗杆 蜗轮将手轮扭力矩传给阀杆的 此类阀门气动头上没有 中性点 勺尺 而在阀杆轴线上方的手轮杆上设计了一个指示棒 运行其间由指示棒的上端面与气动头盖小孔的上平面平齐 表示手轮 中性点 的正确位置 当运行人员其他部门的现场操作人员在手轮操作阀门以后要恢复手轮机构的 中性点 时只需将手轮摇高 直到看见指示棒的上端面与气动头盖小孔的上平面平齐后 板动锁紧器手柄将手轮杆夹紧即可 气动截止阀 图2 11维修人员调整指示杆 气动调节阀 调节阀基础知识改变阀瓣的形状 或加装节流阀笼 是之与阀座配合通过控制流体的通流面积 实现对阀门下游流量 或压力 控制的目的 满足这种功能的阀门被称之为调节阀或称控制阀 调节阀在管道中起到可变阻力的作用 它通过节流效应和相应信息的反馈来调节流量或压力 液体在调节阀中的流动 由于紊流和粘滞会将一部分机械能转变成热能 调节阀特点1 首先强调的时这类阀门是以控制或调节为主要目的的 一般不作为隔离阀用 就密封效果而言 调节阀远比不过截止阀那么严密 2 大部分的调节阀被设计有自动调节功能 它们配有完成该功能的气动 电动及液动的操作装置和控制气动头进气量的仪控设备或控制电动头电流的电气设备 3 气动调节阀的功能是给阀门下游提供符合系统要求的稳定的连续流量 4 调节阀在设计上非常紧凑 并且是跨专业合作项目 维修技能要求高 难度大 调节阀要在0流量到阀门允许的最大流量之间进行调节控制 得到线性或等百分比及快开等流量曲线 满足系统设计要求 根据系统的不同需要 设计时要选用各种有调节功能的阀门 通常以改变阀瓣的外形即阀瓣突出部分伸进阀座内 占据流通的部分通道 这类的调节方式称之为截止型调节阀 气动调节阀 图3 1不同阀瓣的流量曲线比较 截止型调节阀图中的三条流量曲线进行比较的话 A曲线的调节性能最好 即整个0 100 的流量全部在阀门行程的可控范围内 B曲线调节性就差些 只有70 的流量在阀门行程的可控范围内 C曲线调节性就更差了 只有18 的流量在可控范围 气动调节阀 气动调节阀 线形特性 百分比特性 快开特性 图3 笼式调节阀的模型 笼式调节原理圆柱形阀瓣沿固定的圆桶形阀笼滑动二者的间隙很小 阀笼的桶壁上加工了许多通孔 在阀瓣落座时所有的孔都被阀瓣给挡住因此流通不能通过 只有少量的流质泄漏过去 当阀瓣抬起并露出通孔的某一部分后流通就按设计的流量到达阀门的下游 气动调节阀 图3 7FISHER笼式的模型 气动调节阀简介气动调节阀是工业领域自动化控制过程中的执行元件 是自动调节