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调节阀的工作原理
2013-11-6 9:32:03

调节阀用于调节介质的流量、压力和液位。根据调节部位信号,自动控制阀门的开度,

从而达到介质流量、压力和液位的调节。调节阀分电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀等。

 调节阀由电动执行机构或气动执行机构和调节阀两部分组成。调节阀通常分为直通单座式调节阀和直通双座式调节阀两种,后者具有流通能力大、不平衡办小和操作稳定的特点,所以通常特别适用于大流量、高压降和泄漏少的场合。

流通能力Cv是选择调节阀的主要参数之一,调节阀的流通能力的定义为:当调节阀全开时,阀两端压差为0.1MPa,流体密度为1g/cm3时,每小时流径调节阀的流量数为流 通能力,也称流量系数,以Cv表示,单位为t/h,液体的Cv值按下式计算。 根据流通能力Cv值大小查表,就可以确定调节阀的公称通径DN。 

调节阀的流量特性,是在阀两端压差保持恒定的条件下,介质流经调节阀的相对流量与它的开度之间关系。调节阀的流量特性有线性特性,等百分比特性及抛物线特性三种。三种注量特性的意义如下:

 (1)等百分比特性(对数)等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系,在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比,流量变化的百分比是相等的。所以它的优点是流量小时,流量变化小,流量大时,则流量变化大,也就是在不同开度上,具有相同的调节精度。

(2)线性特性(线性)线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。流量大时,流量相对值变化小,流量小时,则流量相对值变化大。

 (3)抛物线特性流量按行程的二方成比例变化,大体具有线性和等百分比特性的中间特性。

 从上述三种特性的分析可以看出,就其调节性能上讲,以等百分比特性为最优,其调节稳定,调节性能好。而抛物线特性又比线性特性的调节性能好,可根据使用场合的要求不同,挑选其中任何一种流量特性。

(一)调节阀不动作。故障现象及原因如下:

 1.无信号、无气源。①气源未开,②由于气源含水在冬季结冰,导致风管堵塞或过滤器、减压阀

堵塞失灵,③压缩机故障;④气源总管泄漏。

2.有气源,无信号。①调节器故障;③定位器波纹管漏气;④调节网膜片损坏。

 3.定位器无气源。①过滤器堵塞;②减压阀故障I③管道泄漏或堵塞。

 4.定位器有气源,无输出。定位器的节流孔堵塞。

 5.有信号、无动作。①阀芯脱落,②阀芯与社会或与阀座卡死;③阀杆弯曲或折断;④阀座阀芯冻结或焦块污物;⑤执行机构弹簧因长期不用而锈死。

(二)调节阀的动作不稳定。故障现象和原因如下:

1.气源压力不稳定。①压缩机容量太小;②减压阀故障。

2.信号压力不稳定。①控制系统的时间常数(T=RC)不适当;②调节器输出不稳定。

3.气源压力稳定,信号压力也稳定,但调节阀的动作仍不稳定。①定位器中放大器的球阀受脏物磨损关不严,耗气量特别增大时会产生输出震荡;②定位器中放大器的喷咀挡板不平行,挡板盖不住喷咀;③输出管、线漏气;④执行机构刚性太小;⑤阀杆运动中摩擦阻力大,与相接触部位有阻滞现象。

(三)调节阀振动。故障现象和原因如下:

1.调节阀在任何开度下都振动。①支撑不稳;②附近有振动源;③阀芯与衬套磨损严重。

2.调节阀在接近全闭位置时振动。①调节阀选大了,常在小开度下使用;②单座阀介质流向与关闭方向相反。

(四)调节阀的动作迟钝。迟钝的现象及原因如下:

1.阀杆仅在单方向动作时迟钝。①气动薄膜执行机构中膜片破损泄漏;②执行机构中“O”型密封泄漏。

2.阀杆在往复动作时均有迟钝现象。①阀体内有粘物堵塞;②聚四氟乙烯填料变质硬化或石墨一石棉填料润滑油干燥;③填料加得太紧,摩擦阻力增大;④由于阀杆不直导致摩擦阻力大;⑤没有定位器的气动调节阀也会导致动作迟钝。

(五)调节阀的泄漏量增大。泄漏的原因如下:

1.阀全关时泄漏量大。①阀芯被磨损,内漏严重,②阀未调好关不严。

2.阀达不到全闭位置。①介质压差太大,执行机构刚性小,阀关不严;②阀内有异物;③衬套烧结。

(六)流量可调范围变小。主要原因是阀芯被腐蚀变小,从而使可调的最小流量变大。

 了解气动调节阀的故障现象及原因,可以对症采取措施予以解决。动调节阀动作分气开型和气关型两种。气开型(Air to Open)是当膜头上空气压力增加时,阀门向增加开度方向动作,当达到输入气压上限时,阀门处于全开状态。反过来,当空气压力减小时,阀门向关闭方向动作,在没有输入空气时,阀门全闭。故有时气开型阀门又称故障关闭型(Fail to Close FC)。气关型(Air to )动作方向正好与气开型相反。当空气压力增加时,阀门向关闭方向动作;空气压力减小或没有时,阀门向开启方向或全开为止。故有时又称为故障开启型(Fail to Open FO)。

气动调节阀的气开或气关,通常是通过执行机构的正反作用和阀态结构的不同组装方式实现。气开气关的选择是根据工艺生产的安全角度出发来考虑。当气源切断时,调节阀是处于关闭位置安全还是开启位置安全?

举例来说,一个加热炉的燃烧控制,调节阀安装在燃料气管道上,根据炉膛的温度或被加热物料在加热炉出口的温度来控制燃料的供应。这时,宜选用气开阀更安全些,因为一旦气源停止供给,阀门处于关闭比阀门处于全开更合适。如果气源中断,燃料阀全开,会使加热过量发生危险。

又如一个用冷却水冷却的的换热设备,热物料在换热器内与冷却水进行热交换被冷却,调节阀安装在冷却水管上,用换热后的料温度来控制冷却水量,在气源中断时,调节阀应处于开启位置更安全些,宜选用气关式(即FO)调节阀。

气开式改变为气关式或气关式改变为气开式,如调节阀安装有智能式阀门定位器,在现场可以很容易进行互相切换。

但也有一些场合,故障时不希望阀门处于全开或全关位置,操作不允许,而是希 望故障时保持在断气前的原有位置处。 这时, 可采取一些其它措施, 如采用保位阀或设置事 故专用空气储缸设施来确保。