调节阀与活塞工作原理、作用形式、正反作用方法、优缺点及用途

文件编号：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿版号：＿＿＿＿＿＿＿＿生效日期：＿＿＿＿＿＿＿＿编制人：＿＿＿＿＿＿＿＿日期：＿＿＿＿＿＿＿＿＿审核人：＿＿＿＿＿＿＿＿日期：＿＿＿＿＿＿＿＿＿批准人：＿＿＿＿＿＿＿＿日期：＿＿＿＿＿＿＿＿＿受控印章：＿＿＿＿＿＿＿分发号：＿＿＿＿＿＿＿＿-1-/18目录一、定义： 3二、薄膜执行机构： 3（一）、工作原理： 3（二）、气动薄膜执行机构特点： 4三、带阀门定位器的活塞式执行机构： 5四、碟阀： 6五、隔膜阀： 7六、活塞执行机构： 8七、角型阀： 9八、气动薄膜调节阀： 10九、气动活塞式执行机构： 11十、三通阀： 11十一、凸轮挠曲阀： 12十二、直通单座阀： 12十三、直通双座阀： 13十四、活塞工作原理及作用： 14十五、气动执行器的作用形式： 16（一）、气动执行机构的正、反作用： 16（二）、调节机构的正装和反装： 16（三）、气动执行器的作用形式： 16十六、定位器： 17十七、调节阀的FC气开或FO气关： 18-2-/18一、定义：1、调节阀是用于调节工业自动化过程控制领域中的介质流量、压力、温度、液位等工艺参数。2、根据自动化系统中的控制信号，自动调节阀门的开度，从而实现介质流量、压力、温度和液位的调节。二、薄膜执行机构：（一）、工作原理：1、薄膜调节阀气动执行机构的工作原理当调节器或定位器的输出信号输入薄膜室后，信号压力在薄膜上产生的推力，使推杆部件移动，并压缩弹簧，直至弹簧的反作用力与信号压力在薄膜上产生的推力相平衡为止。这时，推杆的移动就是气动薄膜执行机构的位移，也称行程。2、薄膜调节阀气动执行机构的组成气动执行机构具有结构简3/18单，动作可靠，性能稳定，价格低，维护方便，防火防爆等优点，特别是对于现场有防爆要求时，应选用气动执行机构，且接线盒为防爆型。在许多控制系统中获得了广泛地应用，它分为正作用和反作用两种执行方式。3、正作用执行机构在输入信号增加时，推杆的位移向外；反作用执行机构在输入信号增加时，推杆的位移向内。执行机构尽管在结构上不完全相同，但基本结构都包括放大器、可逆电机、减速装置、推力机构、机械限位组件和位置反馈等部件。4、阀门定位器工作原理阀门定位器是气动执行器的—种辅助仪表，它与气动执行器配套使用。阀门定位器是按力矩平衡原理工作的，来自调节器或输出式安全栅的4～20mA直流信号输入到转换组件中的线圈时，由于线圈两侧各有一块极性方向相同的永久磁铁，所以线圈产生的磁场与永久磁铁的恒定磁场，共同作用在线圈中间的可动铁芯即阀杆上，使杠杆产生位移。5、气动执行机构当输入信号增加时，杠杆向下运动，固定在杠杆上的挡板便靠近喷嘴，使放大器背压增高，经放大后输出气压也随之增高。此输出气压作用在调节阀的膜头上，使调节阀的阀杆向下运动。（二）、气动薄膜执行机构特点：1、正作用和反作用执行机构的结构基本相同，由上膜盖、下膜盖、薄膜膜片、推杆、弹簧、调节件、支架和行程显示板等组成。4/182、正作用和反作用执行机构结构的主要区别是反作用执行机构的输入信号在膜盒下部，引出的推杆也在下部，因此，阀杆引出处要用密封套进行密封，而正作用执行机构的输入信号在膜盒上部，推杆引出处在膜盒下部，由于薄膜片的良好密封，因此，在阀杆引出处不需要进行密封。3、可通过调节件的调整，改变弹簧初始力，从而改变执行机构的推力。4、执行机构的输入输出特性呈现线性关系，即输出位移量与输入信号压力之间成线性关系。输出的位移称为行程，由行程显示板显示。一些反作用执行机构还在膜盒上部安装阀位显示器，用于显示阀位。国产气动薄膜执行机构的行程有lOmm、16mm、25mm、40mm、60mm和lOOmm等六种规格。5、执行机构的膜片有效面积与推力成正比，有效面积越大，执行机构的推力也越大。6、可添加位移转换装置，使直线位移转换为角位移，用于旋转阀体。7、可添加阀门定位器，实现阀位检测和反馈，提高控制阀性能。8、可添加手轮机构，在自动控制失效时采用手轮进行降级操作，提高系统可靠性。9、可添加自锁装置，实现控制阀的自锁和保位。三、带阀门定位器的活塞式执行机构：5/18四、碟阀：1、蝶阀的阀瓣是圆盘,围绕阀座内的一个轴旋转,旋角的大小,便是阀门的开闭度。2、优点：轻巧、结构简单、比其他阀门要节省材料、开闭迅6/18速，切断和节流都能用,流体阻力小,操作省力，可以做成很大口径。3、应用：蝶阀在热水管路得到广泛的使用。能够使用蝶阀的地方,最好不要使用闸阀,因为蝶阀比闸阀经济,而且调节性好。五、隔膜阀：1、隔膜阀是利用阀杆将弹性体薄膜紧压在阀座上用来隔断气路。转动手轮可带动阀杆上、下移动，使隔膜离开阀座打开阀门或使隔膜紧压在阀座上关闭阀门。2、应用场合：⑴、一是超纯水，超纯水要求流通管路内没有死角；⑵、二是有杂质的污水，溶液等，液体内有颗粒球阀容易磨损出现内漏，隔膜阀上下闭合极大的避免这个问题，长期使用后还可以更换隔膜片。3、通常，使用条件或要求密封性能严格、泥浆介质、磨损、轻型结构、低压截止(压差小)、向大气少量渗漏、磨蚀性的介质7/18时，推荐选用隔膜阀。4、在双位调节、节流、调节、通道缩口、低噪声、有气穴和汽化现象、操纵转矩小的场合，可以选用隔膜阀。5、在高温介质、高压介质、高压截止(压差大)、启闭动作快、结构长度短的条件下，不选用隔膜阀。六、活塞执行机构：1、通过燃烧气缸内的燃料，产生动能，驱动发动机气缸内的活塞往复的运动，由此带动连在活塞上的连杆和与连杆相连的曲柄，围绕曲轴中心作往复的圆周运动，而输出动力的。2、汽油机主要由曲柄连杆机构、配气机构、驱动机构，燃料供给系、冷却系、润滑系、启动和点火系统组成。3、曲柄连杆机构：曲柄连杆机构的作用是将活塞在做功冲程中，由于燃气膨胀做功产生的直线运动转变为曲轴的旋转运动；而在其他冲程（进气、压缩、排气）中，曲柄连杆机构则执行着相反的任务，即把曲轴的旋转力传给活塞，使活塞产生直线运动。4、配气机构：配气机构的作用是保证活塞在一定的位置时，8/18开启和关闭气门，使可燃混合气进入气缸内，并使废气排出气缸。驱动机构的作用是用来驱动配气机构以及分电器、发电机、水泵、机油泵等机件。5、燃料供给系：燃料供给系的作用是将空气与汽油形成可燃混合气，并根据发动机负荷大小定量，均匀地将混合气分配到各气缸，并将燃烧过的废气排出气缸外。6、冷却系：冷却系的作用是对发动机中与高温气体接触的气缸体、气缸盖、气门、活塞等机件进行冷却，以保证这些零件不因过热而损坏，从而使发动机工作可靠。7、润滑系：润滑系的作用是保证润滑油不断地供给到发动机各摩擦副之间，以减少各摩擦副机件的磨损和摩擦损失，并降低其温度。8、启动系：启动系的作用是启动发动机。点火系的作用是保证在一定的时刻点燃气缸内的可燃混合气。七、角型阀：9/181、角型阀：阀体为直角形，阀体内有一个阀座和密封面，一般为底进侧出。2、优点：结构简单，密封效果好。具有自洁净功能，阀体内不易存积污物，不宜堵塞，适用于控制高粘度介质，高压差以及含有悬浮物和颗粒物的介质。3、缺点：容易发生阀芯振荡不稳定的现象。八、气动薄膜调节阀：10/181、气动薄膜式执行机构有正作用和反作用。2、正作用：当压力增大时，阀杆向下动作，压力是通入波纹膜片上方的薄膜气室。3、反作用：当压力增大时，阀杆向上动作，压力是通入波纹膜片下方的薄膜气室。九、气动活塞式执行机构：十、三通阀：11/181、阀体有三个接管口，适用于三个方向流体的管路控制系统，大多用于热交换器的温度调节、配比调节和旁路调节。2、在使用中应注意流体温差不宜过大，通常小于是150℃，否则会使三通阀产生较大应力，否则会使三通阀产生较大应力而引起变形，造成连接处泄漏或损坏。3、三通阀有三通合流阀和三通分流阀两种类型，三通合流阀为介质由两个输入口流进混合后由一出口流出，三通分流阀为介质由一入口流进，分为两个出口流出。十一、凸轮挠曲阀：凸轮挠曲阀又称偏心旋转阀，阀芯呈扇形球面状，与挠曲臂及轴套铸成一体，固定在转动轴上。挠曲臂在压力作用下能产生挠曲变形，使阀芯球面与阀座圈紧密接触，密封性好。优点：重量轻、体积小、安装方便，适用于高粘度和带有悬浮物的介质流量控制。十二、直通单座阀：12/181、直通单座阀：阀体内只有一个阀座和阀芯。2、优点：结构简单，密封效果好，是使用较多的一种阀体类型。3、缺点：流通能力差，不平衡力大，不适合高差压、大口径的场合十三、直通双座阀：13/181、直通单座阀：阀体内只有两个阀座和阀芯。2、优点：因为流体对上、下两阀芯的作用力可以相互抵消，因此双座阀具有允许压差大。3、缺点：上、下两阀芯不宜同时关闭，因此泄漏量较大。4、应用场合：适用于阀两端压差较大，泄漏量要求不高的干净介质场合，不适用于高粘度和含纤维的场合。5、调节阀的正作用－反作用是相对气动薄膜调节阀的执行机构而言，膜头上部进气，推杆向下运动叫正作用。下部进气，推杆向上运动叫反作用。6、调节阀的气开－气闭是相对调节阀整机而言。随着信号的增加，阀门逐渐打开为气开阀，随着信号的增加，阀门逐渐关闭为气闭阀。没有信号时气开阀为关闭状态，气闭阀为全开状态。7、流开－流闭是对介质而言的。在节流口介质的流动方向向着阀门打开方向流动时称为流开型，反之，向着阀门的关闭方向流动时为流闭型。十四、活塞工作原理及作用：14/181、整个活塞主要可以分为活塞顶、活塞头和活塞裙3个部分。活塞的主要作用是承受汽缸中的燃烧压力，并将此力通过活塞销和连杆传给曲轴。此外，活塞还与汽缸盖、汽缸壁共同组成燃烧室。2、活塞顶是燃烧室的组成部分，因而常制成不同的形状，汽油机活塞顶多采用平顶或凹顶，以便使燃烧室结构紧凑，散热面积小，制造工艺简单。凸顶活塞常用于二行程汽油机。柴油机的活塞顶常制成各种凹坑。3、活塞头部是活塞销座以上的部分，活塞头部安装活塞环，以防止高温、高压燃气窜入曲轴箱，同时阻止机油窜入燃烧室；活塞顶部所吸收的热量大部分也要通过活塞头部传给汽缸，进而通过冷却介质传走。4、活塞头部加工有数道安装活塞环的环槽，活塞环数取决于密封的要求，它与发动机的转速和汽缸压力有关。高速发动机的环数比低速发动机的少，汽油机的环数比柴油机的少。一般汽油机采用2道气环、1道油环；柴油机为3道气环、1道油环；低速柴油机采用3～4道气环。为减少摩擦损失，应尽量降低环带部分高度，在保证密封的条件下应力争减少环数。5、活塞环槽以下的所有部分称为活塞裙。其作用是引导活塞在汽缸中作往复运动并承受侧压力。发动机工作时，因缸内气体压力的作用，活塞会产生弯曲变形，活塞受热后，由于活塞销处的金属多，因此其膨胀量大于其他各处。此外，活塞在侧压力作15/18用下还会产生挤压变形。上述变形的综合结果，使得活塞裙部断面变成长轴在活塞销方向上的椭圆。此外，由于活塞沿轴线方向温度和质量的分布都不均匀，导致了各断面的热膨胀是上大下小。十五、气动执行器的作用形式：（一）、气动执行机构的正、反作用：⑴、当气动执行机构的输入气压增加时，推杆向下运动，称为正作用；⑵、相反，输入气压增加时，推杆向上运动，称为反作用。（二）、调节机构的正装和反装：⑴、阀芯有正装和反装两种形式。⑵、阀芯下移，阀芯与阀座间的流通截面积减小的称为正装阀；相反，阀芯下移时，流通截面积增加的称为反装阀。如下图所示。⑶、对于双导向正装阀，只要将阀杆与阀芯下端相接，即为反装阀。⑷、公称直径Dg<25mm的阀，一般为单导向式，因此只有正装阀。（三）、气动执行器的作用形式：⑴、气动执行器有气开式气动执行器和气关式气动执行器两种形式。⑵、信号压力增加时阀开，称为气开式;反之，信号压力增大时阀关，称为气关式，如下图所示。16/18⑶、由于执行机构有正、反作用，调节阀(具有双导向阀芯)也有正、反作用，因此气动执行器的气开或气关即由此组合而成，如下图所示。⑷、对于小口径调节阀，通常采用改变执行机构的正、反作用来实现气开或气关。⑸、对于大口径调节阀，则通常是改变调节阀的正、反作用来实现气开或气关。十六、定位器：1、定位器是配合气动薄膜执行机构使用的。2、阀门定位