手动气动调节阀 气动控制阀

气动控制阀是广泛应用于石油、化工、电力、冶金等工业企业的工业过程控制仪表之一。在化工生产中，调节阀是调节系统中必不可少的。它是工业自动化系统的重要组成部分，就像生产过程自动化的手脚。下面，我将为您全面了解气动控制阀。…

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工作原理

气动控制阀以压缩空气体为动力源，以气缸为执行机构，借助电动阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件驱动阀门实现通断或比例调节，并接受工业自动化控制系统的控制信号，完成管道介质的流量、压力、温度等各种工艺参数的调节。气动控制阀的特点是控制简单、响应迅速和本质安全，不需要额外的防爆措施。

气动控制阀的工作原理（图）

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气动控制阀通常由气动执行机构和控制阀连接、安装和调试而成。气动执行机构可分为单作用式和双作用式。单动执行器中有一个复位弹簧，但双动执行器中没有复位弹簧。其中，单作用执行机构在失去原点或突然发生故障时，可自动恢复到阀门的初始开启或关闭状态。

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根据作用形式，气动控制阀可分为两种类型，即所谓的常开型和常闭型。气动控制阀的空气打开或关闭通常是通过执行机构的正反作用和阀状态结构的不同装配方法来实现的。

气动调节阀的动作方式

气开型（常闭型）是指当膜头上的空气压力增加时，阀门沿增加开口的方向移动，当达到输入空气压力的上限时，阀门完全打开。相反，当空气体压力降低时，阀门向关闭方向移动，当空气体未输入时，阀门完全关闭。通常，我们称气开控制阀为故障关闭阀。

气闭型（常开型）的运动方向与气开型相反。当空气体压力增加时，阀门向关闭方向移动；空当气压降低或不存在时，阀门将打开或完全打开。通常，我们称气闭控制阀为故障开启阀。

气体开关的选择基于工艺生产的安全性。当气源切断时，无论调节阀处于关闭位置还是打开位置都是安全的。

例如，对于加热炉的燃烧控制，调节阀安装在燃气管道上，以根据炉子的温度或加热炉出口处被加热材料的温度来控制燃料供应。此时，使用气动阀门更安全，因为一旦停止供气，阀门关闭比完全打开更合适。如果气源中断且燃油阀完全打开，将导致过热危险。另一个例子是由冷却水冷却的热交换设备。热材料通过在热交换器中与冷却水进行热交换而被冷却。调节阀安装在冷却水管上，冷却水量由热交换后物料的温度控制。供气中断时，调节阀应处于开启位置，这样更安全，宜选择气闭（FO）调节阀。

阀门定位器

阀门定位器是调节阀的主要附件，主要与气动调节阀配套使用。它接收调节器的输出信号，然后用其输出信号控制气动调节阀。调节阀动作时，阀杆的位移通过机械装置反馈给阀门定位器，阀位状态通过电信号传递给上位系统。阀门定位器按其结构和工作原理可分为气动阀门定位器、电-气阀门定位器和智能阀门定位器。

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阀门定位器可以增加调节阀的输出功率，减少调节信号的传输滞后，加快阀杆的移动速度，提高阀门的线性度，克服阀杆的摩擦力，消除不平衡力的影响，从而保证调节阀的正确定位。

执行器分为气动执行器和电动执行器，电动执行器又可分为直行程和角行程。用于自动和手动开启和关闭各种切割门、挡风板等。

气动控制阀的安装原则

（1）气动控制阀的安装位置应离地一定高度，阀的上部和下部之间应留有一定的空空间，以便于拆卸和维修。对于配有气动阀门定位器和手轮的调节阀，必须保证操作、观察和调节方便。

（2）控制阀应安装在水平管道上，并从上到下垂直于管道，一般支撑在阀门下方，以确保稳定性和可靠性。对于特殊场合，当控制阀需要水平安装在垂直管道上时，也应支撑控制阀（小直径控制阀除外）。安装时，避免给控制阀带来额外的应力）。

（3）控制阀的工作环境温度应为（-30 ~+60），相对湿度不得大于95%和95%。

（4）控制阀前后应有一段管径不小于10倍（10D）的直管段，以免阀门直管段过短影响流量特性。

（5）当调节阀直径与工艺管道直径不同时，应采用异径管连接。安装小口径调节阀时，可用螺纹连接。阀体上的流体方向箭头应与流体方向一致。

（6）设置旁路管道。目的是便于开关或手动操作，控制阀可以不停机检修。

（7）调节阀安装前应彻底清除管道中的异物，如污垢和焊渣。

常见故障及其处理

调节阀不起作用。

首先确认供气压力是否正常，查找供气故障。如果气压正常，判断定位器或电/气转换器的放大器是否有输出；如果没有输出，放大器的恒定节流孔被堵塞，或者压缩空气体中的水积聚在放大器的球阀上。用细钢丝疏通恒力孔，清除污垢或清洁气源。如果以上都正常，有信号但无动作，则执行机构有故障或阀杆弯曲或阀芯卡住。在这种情况下，必须拆下阀门进行进一步检查。

调节阀卡住

如果阀杆往复行程缓慢，则可能是阀体内有粘性物质、结焦堵塞或填料压得太紧，或PTFE填料老化、阀杆弯曲和划伤等。控制阀堵塞故障大多发生在新投运系统和大修初期。由于管路中的焊渣、铁锈等造成节流、导向部件堵塞，介质循环不畅，或在检修控制阀时填料过紧，造成摩擦增大，导致小信号不动作，大信号动作过大的现象。

在这种情况下，辅助管线或调节阀可以快速打开和关闭，使得被盗物品可以被来自辅助管线或调节阀的介质冲走。此外，可以用管钳夹住阀杆，在外部信号压力的情况下，阀杆可以正反转，使阀芯闪过卡。如果不能解决问题，可以通过增加气源压力和增加驱动力反复上下移动几次来解决问题。如果它仍然不能移动，则需要拆卸控制阀。当然，这项工作需要很强的专业技能，必须在专业技术人员的协助下完成，否则后果会更严重。

阀门泄漏

控制阀的泄漏一般包括控制阀内部泄漏、填料泄漏和阀芯、阀座变形引起的泄漏，下面分别进行分析。

1.阀门泄漏

阀杆长度不合适，气动阀的阀杆太长，阀杆向上（或向下）的距离不够，导致阀芯与阀座之间有空间隙，不能充分接触，造成松动和内漏。同样，气体截止阀的阀杆过短，也可能导致阀芯和阀座之间存在空间隙，无法充分接触，从而因关闭不严而导致内部泄漏。解决方法:阀杆应该缩短（或延长）以使控制阀的长度合适，这样它就不会内部泄漏。

2、填料泄漏

将填料放入填料函后，通过压盖对其施加轴向压力。由于填料的塑性变形，它产生径向力并与阀杆紧密接触，但这种接触不是很均匀，有些部分处于松散接触状态，有些部分处于紧密接触状态，甚至有些部分根本没有接触。在控制阀的使用过程中，阀杆和填料之间存在相对运动，这种运动称为轴向运动。在使用过程中，受高温、高压和高渗透性流体介质的影响，控制阀的填料箱也是发生泄漏较多的部位。填料泄漏的主要原因是界面泄漏，对于纺织填料也会有泄漏（压力介质沿着填料纤维之间的微小间隙向外泄漏）。阀杆和填料之间的界面泄漏是由填料接触压力的逐渐衰减和填料本身的老化引起的。此时，压力介质将沿着填料和阀杆之间的接触间隙向外泄漏。

为了便于填充，将填料函顶部倒角，并在填料函底部放置一个间隙小且耐侵蚀的金属保护环。注意保护环和填料之间的接触面不能倾斜，以防止填料被介质压力推出。填料函与填料接触部分的表面应进行抛光处理，以提高表面光洁度并减少填料的磨损。填料选用柔性石墨，因为它的气密性好，摩擦小，长期使用后变化不大，磨损和烧损小，易于维护，压盖螺栓重新拧紧后摩擦不变，所以它具有良好的耐压性和耐热性，不受内部介质的腐蚀，不点蚀或腐蚀与阀杆和填料箱接触的金属。这样有效地保护了阀杆填料箱的密封，保证了填料密封的可靠性，大大提高了使用寿命。

3、阀芯、阀座变形泄漏

阀芯和阀座泄漏的主要原因是调节阀生产过程中的铸造或锻造缺陷会导致腐蚀的加强。腐蚀性介质的通过和流体介质的冲刷也会造成控制阀的泄漏。腐蚀主要以侵蚀或气蚀的形式存在。当腐蚀性介质通过调节阀时，会腐蚀和冲击阀芯和阀座的材料，使阀芯和阀座呈椭圆形或其他形状。随着时间的推移，阀芯和阀座不匹配，存在间隙，并因关闭不严而发生泄漏。

确保阀芯和阀座的材料选择。选择耐腐蚀材料，坚决淘汰有凹坑、沙眼等缺陷的产品。如果阀芯和阀座的变形不太严重，可以使用细砂纸进行打磨，以消除痕迹并提高密封光洁度，从而提高密封性能。如果损坏严重，应更换新的阀门。

震动

控制阀的弹簧刚度不足，控制阀的输出信号不稳定且变化剧烈，容易造成控制阀振荡。此外，所选阀门的频率与系统频率相同，或者管道和底座剧烈振动，因此调节阀也随之振动。选择不当，当控制阀在小开度下工作时，流阻、流量和压力会发生剧烈变化。当它超过阀门的刚度时，稳定性会变差，严重时会发生振荡。

因为振荡的原因很多，所以要具体问题具体分析。对于轻微的振动，可以增加刚度来消除它，如选择大刚度弹簧的调节阀，改用活塞执行机构；管道和基座剧烈振动，可通过增加支撑消除振动干扰；当阀门的频率与系统的频率相同时，更换不同结构的调节阀；在小开度下工作引起的振荡是由于选择不当造成的，具体来说，由于阀门的流通能力C值过大，因此需要重新选择，选择流通能力C值较小的阀门，或采用分程控制或主从阀来克服阀门在小开度下工作引起的振荡。

控制阀有噪音

当流体流经调节阀时，如果前后压差过大，会对阀芯、阀座等部件产生气穴现象，使流体产生噪声。如果流通能力值较大，则需要重新选择具有适当流通能力值的调节阀，以克服调节阀在小开度下运行时产生的噪声。这里有几种消除噪音的方法。

1、消除共振噪声的方法

只有当控制阀共振时，能量才能叠加产生超过100分贝的强烈噪音。有些表现出强烈的振动，噪音很小，有些表现出微弱的振动，但噪音很大；有些振动和噪音很大。这种噪音产生频率为3000 ~ 7000赫兹的单声道声音。显然，如果消除了共振，噪音自然会消失。

2、消除空化噪声的方法

空化是水动力噪声的主要来源。空，气泡破裂产生高速冲击，局部产生强烈湍流和空化噪声。这种噪音的频率范围很宽，并产生卡嗒声，类似于流体中包含的沙子和砾石发出的声音。消除和减少气蚀是消除和降低噪声的有效途径。

3、采用厚壁管道法

使用厚壁管是声道处理方法之一。使用薄壁可增加噪音5分贝，使用厚壁管可降低噪音0 ~ 20分贝。相同管径的管壁越厚，相同壁厚的管径越大，降噪效果越好。例如，当DN200管道的壁厚分别为6.25、6.75、8、10、12.5、15、18、20和21.5毫米时，噪声可分别降低-3.5、-2（即增加）、0、3、6、8、11、13和14.5分贝。当然，墙越厚，成本越高。

4、使用吸音材料法

这也是一种常见且最有效的声音路径处理方法。可以使用吸声材料包裹噪声源和阀门后面的管道。必须指出的是，噪音将通过流体流动传播很远，因此消除噪音的有效性将在包裹吸音材料和使用厚壁管道的地方结束。这种方法适用于噪声不是很高和管道不是很长的情况，因为这是一种更昂贵的方法。

5、串联消声器法这种方法

适用于消声空气动噪声，可有效消除流体内部的噪声，抑制传递到固体边界层的噪声级。这种方法对于阀门前后具有高质量流量或高压降比的地方是最有效和最经济的。采用吸收式串联消声器可以大大降低噪声。然而，从经济上来说，它通常仅限于衰减到25分贝左右。

6.隔声箱法

使用隔音箱、房屋和建筑物来隔离内部的噪音源，这样可以将外部环境的噪音降低到可接受的范围内。

7、串联节流法

当调节阀的压力比较高（△P/P1≥0.8）时，采用串联节流方式，即总压降分散在调节阀和阀后的固定节流元件上。例如，使用扩散器和多孔限流器是降低噪音的最有效方法。为了获得最佳的扩散器效率，扩散器（实体的形状和尺寸）必须根据每个部件的安装进行设计，以使阀门产生的噪声水平与扩散器产生的噪声水平相同。

8、选用低噪音阀门。

低噪声阀根据流体通过阀芯和阀座的曲折流动路径（多通道和多通道）逐渐减速，以避免在流动路径的任何一点产生超音速。有许多类型和结构的低噪音阀门（专为特殊系统设计）可供使用。当噪声不是很大时，低噪声套筒阀可降低噪声10 ~ 20分贝，是最经济的低噪声阀。

阀门定位器故障

常见的定位器基于机械力平衡原理工作，即喷嘴挡板技术，主要有以下几种故障类型:

（1）由于机械力平衡原理，它具有许多运动部件，这些部件容易受到温度和振动的影响，从而导致控制阀的波动；

（2）采用喷嘴挡板技术，由于喷嘴孔很小，容易被灰尘或不干净的气源堵塞，使定位器无法正常工作；

（3）利用力平衡原理，弹簧的弹性系数在不良现场会发生变化，从而导致调节阀的非线性和控制品质的下降。

（4）智能定位器由微处理器（CPU）、A/D、D/A转换器等部件组成。其工作原理与普通定位器完全不同。给定值和实际值之间的比较纯粹是电信号，它不再是力平衡。因此，可以克服传统定位器的力平衡的缺点。然而，当用于紧急停车场合时，如紧急切断阀、紧急释放空阀，这些阀需要停留在某个位置，只有当紧急情况发生时，它们才需要可靠地动作，并且长时间停留在某个位置，这容易使电动转换器失控并造成小信号不动作的危险情况。再说了。由于阀门用位置感应电位器在现场工作，电阻值容易变化，导致小信号不动作，大信号全开的危险情况。因此，为了确保智能定位器的可靠性和可用性，必须经常对其进行测试。

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