调节阀工作原理及检修工艺

1、西安交通大学毕业设计（论文）专用纸职业技术暨继续教育学院毕 业 设 计（论 文）题 目 调节阀工作原理及检修工艺专业 热能工程 层次 大专 班级 2000级姓 名 王治国 指导教师 设计（论文）完成日期 2004 年06月08日 内容简介本论文主要内容包括调节阀的分类、附属装置的调整、阀门内部部件的介绍和阀门解体以及行程和中性点的设置，并通过阀门检修的实际操作，提高人员对设备的维修、故障分析与处理能力。 目 录第一章 概述 4第二章 调节阀分类5 2.1 调节阀的定义5 2.2 调节阀的分类 5 第三章 调节阀的附属装置 6 3.1 定位器 6 3. 2 手轮机构 6第四章 调节阀手轮机构 1

2、0 4.1 手轮机构的作用 10 4.2 手轮机构的使用 10 第五章 附件的调整 11 5.1 BENCH SET值的调整 11 5.2 调整行程 12 5.3 供气减压阀的调整 13 5.4 联调 13 5.5 中性点的调整13第六章 特例RCV 046 VP的拆装及调14第七章 谢辞 27第一章 概述气动调节阀是工业自动化仪表中执行元件，在自动调节系统中是一个非常重要的环节。人们把调节阀常比喻为生产过程自动化的“手足”。由于生产过程的调节对像对调节阀门具有各种各样的特性要求，因此要求配有各种调节阀的附属装置来满足生产过程的需要，如:为了改善调节阀的静态和动态特性应配用阀门定位器，各类气动

3、仪表及气动调节阀的工作动力气源压力，一般都是由空气过滤器和空气减压器等来供给。当气源中断时，为不使中断调节阀的工作压力，则应来用气动保位阀，实现对调节阀行程的自锁，又如为了使电动仪表配用气动执行机构时，就必须来用电气转换器，将电流信号转换成气动信号等，下图是气动调节阀的附属装置外形。 第二章、调节阀分类 2.1 调节阀定义 调节阀又称控制阀，它是通过对流体流量的控制来调节流体的压力、温度、流量、液位等工艺参数。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。2.2调节阀得分类 按作用方式分为 1.

4、 正作用式2. 反作用式 按动作方式分为1. 直行程式2. 角行程式 按驱动方式分为1. 活塞式2. 隔膜式（1）单隔膜式（2）双隔膜式两面进气式（双作用式）（1）隔膜式（2）活塞式第三章 调节阀的附属装置调节阀的附属装置主要包括定位器、电气转换器（即EP）、手轮机构、空气过滤减压器、气动保位阀等。在这里我们只对定位器进行一些简单的介绍。3.1定位器阀门定位器是气动调节阀的重要附属装置，它与气动执行机构配套使用，用来提高阀门位置的线性度，克服阀杆的摩擦阻力和消除调节阀不平衡力的影响，从而保证阀门位置按调节器来的信号实现正确定位，归纳起来，它具有如下用途：1. 用于调节阀两端高压差的场合。当调节

5、阀两端压差P10kgf/cm2时，可能对阀芯产生较大的不平衡力，此力将破坏原来的阀门工作位置，使调节系统产生扰动，尤其是单座型式的阀其不平衡力比双座阀大，此时，可通过提高定位器的输出压力来增大执行机构的输出力，以克服介质对阀芯产生的不平衡力。2. 用于高压介质的场合调节阀承受高压介质时，为了防止介质从阀杆填料处渗漏，将填料压盖压得较紧，因此使阀杆产生很大的静摩擦力，引起阀杆的行程误差，加装定位器后能使调节阀的行程误差得到明显的改善，能保持全行程值的1.0%内，这样大大提高了生产过程系统的调节精度。3. 用于增加执行机构的动作速度的场合当调节器与调节阀相距较远时，为了克服信号的传递滞后，达到快速

6、调节或切断的目的，从下图可以看出，调节器输出的电流信号直接转换成气压信号去操作调节阀，不但加快了执行机构的动作速度，而且还起到定位的作用，我们厂像GCT 113/114 VV等就是这样的。4. 用于改变调节阀的流量特性1）固有流量特性指调节阀在恒定压降下的特性，它和调节阀的阀瓣、阀座形状、阀体流道形状、流道的粗糙程度有关，它主要包括线形特性、等百分比特性、快开特性，而一个已经选定的调节阀，它的流量特性也就已确定。* 线形特性外观形状：梨形窗口适用范围：压降恒定的情况* 等百分比特性外观形状：梨形窗口适用范围：当流量增加时压降减小* 快开特性：外观形状：四方形窗口适用范围：A. 释放卸压B. 快

7、开快关C. 在小行程情况下，有大流量2）安装流量特性指调节阀安装到管道上的流量特性。由于管线的阻力作用，安装流量特性和固有流量特性一般不一样，这种现象也称为流量特性的歧变。讲到这里我们顺便说一下气蚀和闪蒸现象。因为在调节阀中气蚀和闪蒸都会导致阀门流通能力的下降，并且各大厂家还设计了抗汽蚀的阀笼。气蚀的原因：1）流体速度增加时，静压就减小，因此当流体流速最大的地方静压低于蒸汽压力时，液体就产生部分蒸汽空腔。2）当流速减小时，静压又逐渐恢复，当静压大于蒸汽压力时，空腔开始破裂，气蚀就产生。气蚀包含两个阶段：1）在液体中形成空隙。2）空腔被挤压破裂恢复成全部液体状态。气蚀的必要条件：1）阀门入口和出

8、口必须都是液体。2）入口：流体必须是过冷状态。3）出口：流体压力必须大于或等于液体的蒸汽压力。气蚀损坏机理：1）对于硬质材料，气蚀产生的冲击波的挤压应力小于材料的屈服应力，它的破坏形式是疲劳损坏。2）对于相对软的材料，气蚀产生的冲击波的挤压应力可能会大于材料的屈服应力，破坏形式就成为直接的屈服。根据气蚀的特征，厂家设计了抗气的阀笼，大大提高了阀门的运行能力，从而改善了由于气蚀对电厂系统造成的影响。我们电GCT 131/132/133 VV就采用这种抗气蚀的阀笼。作用1. 将较大的喷射性流体分解成许多小的流束，从而将流体单一的总能量分解成许多小的能量的单元；2. 在流体流经气蚀孔的过程中衰减部分

9、能量；目的这种调节阀不同于一般的阀门，它是在一个单座阀体内插入了一个圆筒形的套筒，并以套筒为导向，装配了一个能往轴向自由滑动的阀芯，套筒上切开了具有一定流量特性的孔。因此，通过阀芯与套筒孔所形成的开孔面积的变化，就能实现调节流量的目的。 闪蒸的影响：1）闪蒸对阀门的损坏主要是蒸汽带动高速液滴冲刷材料表面，其过程类似喷砂过程。2）通过选择合适的材料，一般可以解决大多数的闪蒸对材料的破坏问题，而气蚀的损坏一般是无法通过改变材料来解决的。闪蒸产生的必要条件：1）阀门入口必须都是液体，出口必须存在若干蒸汽。2）入口：流体可以是过冷或饱和状态。3）出口：流体压力必须小于或等于液体的蒸汽压力。5. 用于介

10、质中含有固体悬浮物或粘性流体的场合这时采用定位器可克服介质对阀杆移动时产生的较大阻力。6. 用于调节阀口径较大的场合当调节阀公称通径大于100毫米时，由于阀芯重量的增加，阀瓣截面增大以及执行机构的膜室容积增大，为了使大口径阀门具有良好的响应特性，就配用了定位器。7. 用于高温或低温调节阀的场合此时由于阀杆与盘根之间的摩擦力增大，同样能使调节信号与阀门的行程之间产生较大的误差，同样也配用了定位器。8. 用于活塞式执行机构比例动作无弹簧平衡的活塞式执行机构，它的动作是二位式的，当气缸一端输入气动压力时，活塞移到一端，反之当气缸另一端输入气动压力时，活塞就移到另一端，中间是不会停下来的，所以活塞式执

11、行机构又称为位式动作，要想使活塞式执行机构能具有调节功能或是比例动作，就必须配用定位器。定位器信号0.21bar气源5bar4.50bar04.5bar反馈杆关开活塞缸 配用定位器的活塞式执行机构第四章 调节阀手轮机构 4.1 手轮机构的作用手轮机构是气动隔膜式调节阀的附属装置，它与气动调节阀配套使用，主要有如下用途： （1）当气源（信号）压力故障，执行机构的隔膜，弹簧以及反作用执行机构的密封件损坏时，可采用手轮机构来继续维持调节阀的调节功能。（2）手轮机构还可以用来作调节阀行程的限位器使用，当信号压力为零时，调节阀的开度有二种状态全开、全关，这对某些工艺过程要求调节阀全开或全关时仍有少量的流

12、量来说比较麻烦，因此可利用手轮机构来保持阀门具有一定的开度。（3）手轮机构与调节阀配用，大大增加了调节阀运行的可靠性，以往在调节阀管道上都设有旁通阀门来提高系统的可靠性，因此调节阀的旁路投资费用大，且装置的占地面积亦相当的可观，这时如采用调节阀上配带手轮机构，无论投资费用以及装置的占地面积将大大下降，因此具有手轮机构的产品得到了广泛的应用。4.2 手轮机构的使用指针中性点开关指针中性点位置（1）当调节阀门为“自控”时，手轮机构位置（侧面的指示标牌），应对准标尺的中央，即中性点。 手轮机构指示标尺 （2）手轮机构作阀位限止使用时，可将手轮转动观其指针的位置，是需要关的方向限位还是需要开的方向限位

13、。（3） 手轮机构是一种安全装置，“自控”正常运行或执行机构无故障时不采用手轮机构的，为此必须检查手轮机构的传动是否良好，并注意防锈和必要的润滑。 第五章 附件调整一个完好的调节阀在检修完后想要保证良好的工作性能，必须对以下性能指标进行调整。 5.1 BENCH SET（弹簧初始压缩量调整）对于这个已被正确地调节了的执行机构，维修之后的重新调整只不过将弹簧调节器返回到原来的位置，在维修之前，先测量或记录弹簧调节器和轭架之间的距离（S值），或者在维修过程中，数出并记录弹簧调节器被移动的圈数，在重新组装时，通过将弹簧调节器旋回到原来的被记录的位置即可，合适的弹簧初始压缩量能保证阀门气动头投运后正常

14、有效地工作。弹簧初始压缩量调整是在“BENCH SET”压力下进行的，此时气动头连杆并未与阀杆连结，即气动头处于空载状态，此试验可验证弹簧初始压缩量是否正确，也可检验使用的弹簧是否合适或损坏。BENCH SET调整步骤：阀门要达到成功的操作，执行机构推杆和阀瓣杆必须随隔膜上加载压力变化而发生移动，在阀门维修有动过弹簧或解体检修后要做该工作或在规定行程提供的加载压力范围与执行机构铭牌上标出的压力范围不相符时要做该工作，通过调整弹簧压力来实现铭牌上的“限定整定值”和“隔膜压力”范围，在做“限定整定值”时必须是阀体没有介质或压力并且盘根是松散地装入填料盆的情况下，具体操作如下： 观察并记录气动头铭牌

15、上的“BENCH SET”压力值。 将临时压缩空气气源及相关仪表接入气动头。 推动隔膜动作数次，确信压力表和气动头运行正常，无泄漏。 卸压到0bar，一人摸住气动阀杆，一人缓慢调减压阀升压到铭牌规定“BENCH SET”的初始值，如果气动阀杆动作超前或滞后，则卸压调整弹簧调节螺母，直到在该压力下连杆首先动作。注：BENCH SET值只能保证一个值，需要看阀门的类型，如果是气开阀，则保证刚刚动作的压力值，如果是气关阀，则保证全关的压力值。 如调整的BENCH SET与铭牌规定值相符，则调整结束，如差别较大，无法调整过来，说明弹簧不合适或损坏，需重检查弹簧的性能或更换新的。 BENCH SET 误

16、差范围为0.05bar。 测量调整后弹簧调节螺母底部到轭架的S值，记录到检修报告中。 调行程和装联轴器。注：专用工具组成和安装示意图手动减压阀、压力表、高压软管、相应的压缩空气快速接头及固定管子用的卡环。此专用工具用于调整阀门刚刚开始动作压力和全开压力与铭牌规定压力（BENCH SET）一致。 5.2 调行程在执行机构运动过程中，当观察到行程与执行机构铭牌上标出的行程不同时，则要进行行程调整。 把阀杆锁紧螺母和指示器盘退出阀杆联轴器，并稍微松开阀杆联轴器的螺钉。 背死两锁紧螺母，用扳手借助两锁紧螺母把阀杆拧进联轴器或拧出联轴器以达到延长或缩短行程。注：不允许在阀杆上直接使用扳手或其它工具，否则

17、可能导致损坏阀杆表面从而损坏阀门填料而外漏。 循环操作几次执行机构，检查行程与铭牌规定一致，如果不符则继续调整和检查行程，直到正确为止。 当获得正确的行程时，上紧阀杆联轴器螺钉。 固定行程指示盘和锁紧螺母。5.3调供气减压阀该减压阀主要是将气源进行过滤净化。并能调整到所需要的压力值，具有自动稳压的功能，为各类气动仪表提供洁净及稳定的气源压力。假如我们的阀门有一点内漏，而内漏量不是很大时，即可通过该减压阀增加其流量可达到阀门不漏，该工作由仪控人员来调整，所以详细调整不做太多讲解。5.4联调所谓联调就是机械与仪控人员联合调整，根据现场阀门的性能状况，对阀门的性能指标进行检测即品质再鉴定，主要指标有

18、行程、开关时间、盘根力矩、气源压力、中性点设置、隔膜和供气管有无漏气等，一个认真、仔细的联调，对阀门的整个周期安全运行起着至关重要的作用。5.5 中性点的设置 定义：气动功能处于正常动作时，手动机构不影响阀门的自由开关。 条件：中性点设置必须是在失气状态下。 调整：以气开阀为例1) 确认阀门是关的状态2) 逆时针转动手轮使阀门缓慢打开，感觉有阻力（此时手动执行机构在下止点位置），然后再顺时针回两圈。3) 给阀门通气开启，满行程后摇手轮无阻再摇回位。4) 断气关阀，到位后再摇手轮无阻，再回位。5) 此时手轮位置就是中性点。另外，在标尺上有一个Neutral区域的标示，就是阀门中性点的位置区域，只

19、要把手轮指针摇至Neutral区域上即可。 第六章 特例RCV 046 VP的拆装及调整 在我们拿到一张工作票时，不是马上到工作现场进行开工，而是要对工作包文件进行认真仔细地研究、分析，包括工作内容、工作风险、工具备件准备，特别是图纸，图纸上的每一个零部件必须明白其作用和安装方向。- 对照图纸，对阀门进行总体研究，确定它的拆卸步骤。- 看铭牌。- 拆卸。因为阀门的每个零部件都比较精密，所以在折过程中不允许有野蛮做法，杜绝不规范动作，拆卸过程中注意尺寸，方位等的记录，清洁检查。- 安装。勤看图纸，确定组件完好无损。- 检测。包括测弹簧力，检查调整行程看铭牌上的试验压力 看铭牌行程- 调节1) 气

20、动头2) 连接器3) 行程- 再鉴定调节阀的检修流程确定检修方案订购备件在线诊断检测阀门有无问题调校修前准备修理检验检测检测结束无有RCV 046 VP的拆装步骤（一） 概要- 此阀门为FISHER产品的气动控制阀，具有手动控制操作器，当执行机构内失去空气时，弹簧促使阀瓣提升开启阀，执行机构内的空气压力克服弹簧压力使阀瓣下降与座环接触，关闭阀门。- 需要时可用手动控制操作器，操作阀瓣的上升和下降。- 备品备件的核实与检查。执行机构的组成：隔膜压盖、隔膜压板、隔膜、隔膜支撑板、弹簧、弹簧座、阀杆、轭架、手轮装置、联轴器和相关的仪表设备等。- 阀体部分：阀瓣和阀杆组件、阀笼、密封填料环等。（二）

21、解体阀门- 拆除执行机构与阀门全面解体。1) 拆除103测量图中S值，记录在检修报告中，以便安装时恢复。2) 拧松锁紧装置101，释放弹簧力。3) 松锁紧螺帽135、136。4) 旋掉134，拆走133连接器。5) 拆掉螺母60。6) 挂好葫芦，起吊执行机构，要求对中和垂直。7) 从阀杆旋出锁紧螺母135、136。8) 拆除5。9) 将阀杆9阀瓣8密封填料环54、53，填料压盖55，压盖法兰56，压盖法兰螺母58，取走。10) 取出盘根套环51、52，底环50。11) 取出阀盖密封存垫12，隔套7，座环6，座环密封垫11。- 全面检查1) 阀门的重要部分和加工部分用威第尔清洗，除去油脂并干燥。

22、2) 检查下列零部件有无刮痕，缺口等缺陷。阀瓣，座环的密封存面，检查阀杆9，隔套7，套环51，52，底环50有无刻痕，剥蚀，变形等缺陷。3) 测阀杆的不同度。4) 注：如果阀瓣损坏更换，则阀杆也要一起更换，如果阀杆损坏更换，可拆槽销10后，旋出阀杆，然后旋上新阀杆后（应将阀杆的螺纹进足）按原位对阀瓣和阀杆同钻孔3/16装好槽销10。5) 如果密封面（包括填料盒内壁和阀杆外园表面）导向有毛刺或细划痕，可用0#砂布或晶相砂纸或油石打光。阀瓣，座环密封面的修理说明：用金属和金属接触的座面，允许有少量的泄漏，当泄漏过大应对阀瓣，座环密封面进行研磨，如密封面有稍大的划痕，应先进行机械加工，然后研磨，研磨

23、可以在工作台上进行。1) 确保台钳中的座环可靠地卡住靠着座环的隔套（便于研磨时阀瓣和座环对中）。2) 研磨剂为600粒度的碳化硅和固态植物油混合剂。3) 先用白钻粉涂在座面上（防止座面撕裂或过大的磨削量），研磨时母指和食指交叉按住阀瓣走8字。4) 研磨后应清洁研磨的座面。重装阀门- 重装时密封垫片11，12必须使用新的密封垫片，并用清洁不起毛的布擦干净全部密封面。- 装阀门内部零件1) 在阀体1中依次安装下列零件：座环密封垫片11座环6隔套7注：隔套7要可靠地靠入座环6的凸起部分。2) 将阀瓣/阀杆组件装入隔套7。3) 放好阀盖密封垫片12。4) 用N-5000或其它润滑螺栓螺母油脂润滑4，5

24、。5) 装阀盖2，慢慢垂直下移装在阀体上。6) 装螺母5，并用手紧。7) 对角用力矩扳手打到规定力矩。注：在紧的过程中，用千分塞尺测量两法兰凸缘的平行度。- 装盘根1) 保证阀杆，密封盒壁表面和填料压盖55清洁，并没有毛刺和刮痕。2) 为避免在填料环之间有空气，所以一次只能安装一个填料环（图3）。3) 密封填料环安装顺序（图4）。4) 填料全部装入后，压入填料压盖55，压盖至少要下1/32/3。5) 力矩紧固。螺母58。- 装执行机构1) 确定阀瓣在底部座环6上。2) 润滑螺栓59和螺母60。3) 吊起执行机构，从阀杆顶端慢慢向下至适当位置，停止向下，在阀杆上装入下列零件。- 锁紧螺母135、

25、136（尽量向下旋）- 指示盘137（指示盘凹面朝向阀门）4) 继续将执行机构轭架放下，安装在阀盖上，同时执行机构杆套入阀杆。5) 力矩紧60。6) 力矩紧58。7) 装仪表管路部分。8) 将阀瓣8提起离开阀座，提起的行程，在阀门的铭牌上规定。- 注：当阀瓣在座上时，不要转动阀瓣，以防损坏密封座面。- 在调整行程期间，不要在阀杆/阀瓣组杆上直接使用工具，防止损坏组件和填料环。9) 装连接器133，使其夹住执行机构和阀杆，一定要确保执行机构螺纹完全嵌入杆连接器中。10) 拧上螺钉134，并上紧。11) 将指示器盘137提开到与杆连接器133相接触。12) 用锁紧螺母135、136使指示盘137上

26、紧在此位置。13) 旋调节螺母101，恢复到拆前的S值，装板103。14) 使执行机构上下动作，检查行程。若行程有问题，进行下列操作。1) 松134。2) 退回锁紧螺母135、136离开连接器。3) 迸紧135、136。4) 转动135、136使阀杆旋进或旋出连接器133，进行少量的行程调节。5) 满足要求后上紧134、135、136，锁住137，调整行程指示器刻度盘131。更换隔膜1) 使控制阀旁路，将执行机构内的气体降到大气压。2) 拆去相关管路和一些仪表控制阀。3) 拆下103，做好相关记号。4) 测弹簧调节螺母101，相对轭架100的位置值S，并记在检修报告中。5) 松101，消除弹簧

27、130全部压缩力。6) 拆下隔膜壳盖的螺钉142和螺母141。7) 拆下127隔膜壳盖。8) 取出隔膜128。9) 旋下隔膜板螺钉125，垫片126。10) 取下隔膜板129。11) 取下弹簧130、105、104、101进行清洁检查。12) 确认一切良好无损，顺次回装101、104、105、102、130。13) 润滑125、141、142。14) 将隔膜板129装在执行机构138上。15) 放好垫圈126，旋紧125，力矩紧上。16) 装新隔膜128。17) 装隔膜壳盖127。18) 润滑141、142。19) 装所有141、142并力矩紧之。20) 调整101到拆前S值。21) 装103

28、。22) 装相关管阀。23) 检查行程并用手轮摇到中性点位置。 （三）行程设置1) 看程序或铭牌给出的行程。2) 从143处接带减压阀和电子压力表的专用工具。3) 通气增压，在气动杆和阀杆中间放一块木块，保证阀瓣已关到底，然后卸压。4) 再通气，缓慢增压，测量气动头阀杆伸出尺寸。5) 伸出尺寸达到规定值后稳定压力。6) 装联轴器133，装联轴器时两半的螺纹一定要合适地镶入。7) 装螺栓134，拧紧。8) 再卸压，再增压重复检查行程几次，如行程不够或超出。可借助135、136两并帽进行微调，直到合适为止。9) 拆除专用工具，固定143。（四） 可能出现的故障及处理故障原因处理方法内漏行程不够调节

29、行程阀瓣密封面损坏研磨或更换阀座密封面磨损研磨外漏盘根松脱或盘根老化紧固盘根或更换盘根腔有划痕打磨修复盘根腔阀体损坏修复阀体开关时有间歇式跳动盘根过紧松盘根阀杆弯曲校验阀杆弹簧预紧力不够调弹簧预紧力开关不到位气压不够检查连接管路，校定压力与铭牌压力相符隔膜破损更换隔膜行程不够调行程与铭牌规定行程一致弹簧力不够调整弹簧压力阀体有异物解体检查盘根过紧松盘根摩擦过大给阀杆加适量的润滑剂中性点不正确调合适的中性点手动无法操作蜗轮蜗杆锈死解体清洗并补油手轮空转手动杆脱落解体装复（五）阀门零件的研磨与切削对损坏的零件采用研磨还是切削的方法取决其损坏程度。如果零件损坏程度较重，应采用机加工方法修复或更换新件。如果阀芯阀座轻微损坏并引起泄漏，可采用研磨的办法改善其关闭性能。当阀门泄漏时，研磨并非适合所有情况而且研磨不能保证阀门绝对密封。阀门的密封原理i. 密封面在宏观上观察是贴合紧密的，其实在微观上仅仅是每个表面的最高点在接触。ii. 由各接触的点和未接触的点形成既长又曲折的微观通道。通过节流作用，阻止介质的泄漏。理论上讲，如果所有的微观通道尺寸都比介质分子直径小，就