岗前培训-执行器(调节阀)基础知识

执行器（调节阀）基础知识海南基地岗前培训班一、基本理念二、调节阀的分类三、调节阀的构成四、调节阀的工作原理五、阀门附件简介一、调节阀的概述目录一、调节阀的概述调节阀在自动控制系统中作用，就是接受调节器发出的控制信号，改变调节参数，把被调参数控制在所要求的范围内，从而达到生产过程自动化。调节阀是流体输送系统中的控制部件，具有截断、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。二、调节阀的分类

1、调节阀分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀三大类。

2、气动调节阀分为薄膜式、活塞式和长行程式。

3、电动和液动调节阀分为直行程和角行程。三、调节阀构成

1、调节阀是由执行机构和调节机构两部分组成。

执行机构调节机构三、调节阀构成执行机构：接受输入的气压调节信号，产生相应的推力，使推杆发生位移，推动阀芯动作。从而改变阀门的开度，最终调节阀内流体的流量变化。调节机构：是一个局部阻力可变的节流元件。它与执行机构相连，在执行机构的作用下带动阀芯在阀体内移动，改变了阀芯与阀座之间的流通面积，即改变了阀的阻力系数，被控介质的流量也就相应地改变，从而达到控制工艺参数的目的。三、调节阀构成

2、气动薄膜调节阀的主要结构由下列零部件组成：1.膜片2.弹簧3.推杆4.阀芯5.阀座四、调节阀工作原理1、调节阀的工作原理

当来自控制器的信号压力通入到薄膜气室时，在膜片上产生一个推力，并推动推杆部件向下移动，使阀芯和阀座之间的空隙减小(即流通面积减小)，流体受到的阻力增大，流量减小。推杆下移的同时，弹簧受压产生反作用力，直到弹簧的反作用力与信号压力在膜片上产生的推力相平衡为止，此时，阀芯与阀座之间的流通面积不再改变，流体的流量稳定，可见，调节阀是根据信号压力的大小，通过改变阀芯的行程来改变阀的阻力大小，达到控制流量的目的。四、调节阀工作原理气动薄膜执行机构主要用作包括一般调节阀的推动装置，分有弹簧和无弹簧两种。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。四、调节阀工作原理正作用反作用四、调节阀工作原理2、执行机构的工作原理

当阀芯下移时阀关小叫正装，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，这四种形式的调节阀如果从信号的控制作用来看，分为两种，即气开和气关形式，在使用中，大口径的阀门一般都用正作用形式，而用改变阀芯的安装方向来获得气开或气关特性。气开、气关的选择与生产安全有关，其原则是：一旦信号中断，调节阀的状态能保证人员和设备的安全。四、调节阀工作原理上图中(b)和(c)为气开式，(a)和(d)为气关式四、调节阀工作原理(1)正作用执行机构+正装调节机构=气关式调节阀(2)反作用执行机构+正装调节机构=气开式调节阀(3)正作用执行机构+反装调节机构=气开式调节阀(4)反作用执行机构+反装调节机构=气关式调节阀气开式－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四、调节阀工作原理四、调节阀工作原理气开式与气关式的选择

气动调节阀在气压信号中断后阀门会复位。

无压力信号时阀全开，随着信号增大，阀门逐渐关小的称为气关式。反之，无压力信号时阀全闭，随着信号增大，阀门逐渐开大称的为气开式。如气动薄膜调节阀的气开式与气关式：四、调节阀工作原理气开气关的选择原则是：信号压力中断时，应保证设备和操作人员的安全，如阀门处于打开位置时危害性小，则应选用气关式；反之，则用气开式。给水阀燃气阀蒸汽例如：

选择蒸汽锅炉的控制阀门时，为保证失控状态下锅炉的安全：给水阀应选气关式燃气阀应选气开式五、阀门附件

阀门要想实现定位，事故状态全开、全关或者保位，以及跳车时阀门回到安全阀位等等功能时，需要与不同种类的阀门附件配合，才能够满足工艺的不同需求。下面，我将对几种常用的阀门附件做讲解。五、阀门附件1、电气阀门定位器

阀门定位器是调节阀的主要附件，为了保证从调节器来的控制信号与调节阀阀杆的行程位置相联系，提高调节特性的品质，必须利用阀门定位器。五、阀门附件阀门定位器与气动执行机构构成一个负反馈系统。阀门定位器可用更高的气源压力，可增大执行机构的输出力。在什么情况下需要使用阀门定位器？答：大口径阀门，或者要求由较大输出力的阀门等（小口径阀门一般较少使用）。阀门定位器与执行机构安装在一起，因而可减少调节信号的传输滞后。五、阀门附件

来自调节器或输出安全栅送来的4~20mADC电流输入线圈时，使位于线圈中的可动铁芯（即杠杆2）磁化，因为可动铁芯位于永久磁钢1所产生的磁场中，因而，两磁场相互作用，使杠杆2产生偏转力矩。它以中心支点为中心发生偏转，固定在杠杆2上的挡板13靠近或远离喷嘴15，使放大器14背压增大或减小，经放大后的输出气压作用于调节阀的膜头8上，使其阀杆下移或上移。阀杆的位移通过反馈杆9转换为反馈轴和反馈板5的角位移，再通过调量程支点7使反馈机体10移动。固定在杠杆2上的弹簧11被拉伸，产生了一个负的反馈力矩，使杠杆2产生位移，当反馈力矩和输入力矩相等时，使杠杆2平衡，同时，阀杆也稳定在一个相应的位置上，从而实现了电流信号与乏味之间的比例关系。电／气阀门定位器工作原理五、阀门附件五、阀门附件举例：I↑杠杆上端右移挡板靠近喷嘴P压力↑阀杆下移反馈凸轮右转反馈弹簧右拉杠杆平衡五、阀门附件

阀杆位移和输入信号之间的关系取决于转换系数、力臂长度以及反馈部分的反馈系数，而与执行机构的时间常数和放大系数，即执行机构的膜片有效面积和弹簧刚度无关，因此阀门定位器能消除执行机构膜片有效面积和弹簧刚度变化的影响，提高执行机构的线性度，实现准确定位。

改变阀门定位器反馈凸轮的几何形状，即可改变反馈部分的反馈系数，从而改变执行机构的特性，进而可以改变整个调节阀的特性。因此，可以通过改变反馈凸轮的几何形状来修正调节阀的流量特性。

根据系统的需要，阀门定位器也能实现正反作用。正作用阀门定位器是输入信号压力增加，输出压力也增加；反作用阀门定位器与此相反，输入信号压力增加，输出压力则减小。五、阀门附件

空气过滤减压器是最典型的附件。它用于净化来自空气压缩机的气源，并能把压力调整到所需的压力值，具有自动稳压的功能。2、空气过滤减压器压力表减压阀过滤器排放杂质油污和水分五、阀门附件

当来自空气压缩机的空气输入到减压器的输入端后，进入过滤器室A，由于旋风盘5的作用，使气流旋转并将空气中的水分分离出一部分，在壳体沉降下来。当气体流过过滤器件4时，将进行除水、除油、除尘得到进化后输出。

当调节手轮按逆时针方向拧到不动的时候过滤器减压器没有输出压力，气路被球体阀瓣3切断。如果按顺时针方向转动手轮，则活动弹簧座把给定弹簧1往下压，弹簧力通过膜片2，把球体阀瓣打开，使气流经过球体阀瓣而流到输出管路。于此同时，气压通过反馈小孔一个向上的力。当此力与给定弹簧所产生进入反馈气室B，压力作用在膜片上，将产生的力相等是，过滤减压器达到力平衡，输出压力就稳定下来。给定弹簧的作用力越大，输出压力就越高。所以调节手轮就可以调节给定值。空气过滤器工作原理五、阀门附件

气动继动器本质上是一种气动放大器。它与气动薄膜式或气动活塞式执行机构配套使用，用以提高执行机构的动作速度。当仪表远距离传送压力信号，或执行机构气室容量很大时，由于将产生较明显的传递时间滞后。因此，使用这种附件能够显著提执行机构响应特性。3、气动继动器五、阀门附件气动继动器工作原理

由阀门定位器来的控制信号压力输入到气室A时，在膜组件1上产生一个向下的推力，膜片组件1向下转动，打开阀芯2。此时气源压力由阀芯、阀座之间的间隙流入到反馈气室B，同时经由输出端被送到执行机构。当上下两侧所产的作用力相平衡时，输入信号与输出关系一定比例关系，一般为1:1。输入信号端的气流量较小，而输出信号测气流量较大，控制信号与输出信号压力相同，即实现了功率放大作用。五、阀门附件4、电磁阀

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