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1、侯可利侯可利 2015.4.62015.4.6 调节阀与关断阀简介 2 调节阀 调节阀的本质就是调节流量(或阀后压力)的阀门。 接受控制器送来的控制信号，调节管道中介质的流量（ 即改变调节量），从而实现生产过程的自动化。 控制器执行器 被控对象 测量变送器 + - 给定值 被调参数 干扰 3 调节阀分类 按用途和作用分类 截断类：主要用于截断或接通介质流。如闸阀 、截止阀、球阀、碟阀、旋塞阀、隔膜阀。 止回类：用于阻止介质倒流。包括各种结构的 止回阀。 调节类：调节介质的压力和流量如减压阀、调 压阀、节流阀。 安全类：在介质压力超过规定值时，用来排放 多余的介质，保证管路系统及设备安全。 分配
2、类：改变介质流向、分配介质，如三通旋 塞、分配阀、滑阀等 4 调节阀分类 按动力能源分类 按能源分 气动：压缩空气作为能源结构简单，输出 推力较大、维修方便，价格低廉，防火防 爆 电动:能源取用方便，信号传递迅速，但结 构复杂、防爆性能差 液动：液动控制阀推力最大，但较笨重， 现已很少使用 常用的气动调节阀又分为：气动薄膜式与气动活塞式 5 调节阀的基本构成 调节阀 调节机构 执行机构 定位器 (附件) 6 常见的调节机构一般分为九个大类： (1)单座调节阀； (2)双座调节阀； (3)套筒调节阀； (4)角形调节阀； (5)三通调节阀； (6)隔膜阀； (7)蝶阀； (8)球阀； (9)偏心
3、旋转阀。 前6种为直行程，后三种为角行程。 调节机构 7 直通单座控制阀 直通单座控制阀：阀 体内只有一个阀芯和 阀座，如图所示。其 特点是结构简单，泄 漏量小，易于保证关 闭甚至完全切断。但 是在压差较大的时候 ，流体对阀芯上下作 用的推力不平衡，这 种不平衡推力会影响 阀芯的移动。因此直 通单座控制阀一般应 用在小口径、低压差 的场合。 8 直通双座控制阀：阀体内 有两个阀芯和阀座，由于 流体流过的时候，作用在 上、下两个阀芯上的推力 方向相反而大小近于相等 ，可以相互抵消，所以不 平衡力小。但是由于加工 的限制，上、下两个阀芯 和阀座不易保证同时密闭 ，因此泄漏量较大。直通 双座控制阀适
4、用于阀两端 压差较大、对泄漏量要求 不高的场合，但由于流路 复杂而不适用于高黏度和 带有固体颗粒的液体。 直通双座控制阀 9 套筒阀(笼式阀) 由套筒阀塞节流代替单双座阀 的阀芯阀座节流 阀体内部阀芯由套筒导向 阀芯上可开有平衡孔,减小不平 衡力 套筒阀可调比大,振动小,不平 衡力小,互换性好, 可适用于大部分单双座阀的应 用场合 不适用于有颗粒及较脏污介质 套筒阀 10 角型控制阀 角型控制阀 的两个接管呈直角形，其 他结构与单座阀相类似。 角型阀的流向一般为底进 侧出，此时其稳定性较好 ；在高压差场合，为了延 长阀芯使用寿命而改用侧 进底出的流向，但容易发 生振荡。角型控制阀流路 简单，阻
5、力较小，不易堵 塞，适用于高压差、高黏 度、含有悬浮物和颗粒物 质流体的控制。 角型控制阀 11 三通控制阀：三通控 制阀共有三个出入口与工 艺管道相连接。其流通方 式有合流型和分流型两种 ，前者是将两种介质混合 成一路，后者是将一种介 质分为两路，分别如图所 示。三通控制阀可以用来 代替两个直通阀，适用于 配比控制与旁路控制。 三通控制阀 合流 分流 12 隔膜控制阀：隔膜控制阀采用耐腐蚀 衬里的阀体和耐腐蚀隔膜代替阀芯阀 座组件，由隔膜位移起控制作用，如 图所示。隔膜控制阀结构简单，流路 阻力小，流量系数较同口径的其他阀 大。由于介质用隔膜与外界隔离，故 无填料，介质也不会泄漏，所以隔膜
6、控制阀无泄漏量。隔膜控制阀耐腐蚀 性强，适用于强酸、强碱、强腐蚀性 介质的控制，也适用于高黏度及悬浮 颗粒状介质的控制。 隔膜控制阀 13 蝶阀：有弹性密封和金属的密 封两种密封型式。弹性密封阀 门，密封圈可以镶嵌在阀体上 或附在蝶板周边。采用金属密 封的阀门一般比弹性密封的阀 门寿命长，但很难做到完全密 封，金属密封能适应较高的工 作温度，弹性密封则具有受温 度限制。 蝶阀 14 球阀：球阀：只需要用旋转90度的操作 和很小的转动力矩就能关闭严密 。完全平等的阀体内腔为介质提 供了阻力很小、直通的流道。球 阀最适宜直接做开闭使用适宜直接做开闭使用，但也 能作节流和控制流量之用。球阀 的主要特
7、点是本身结构紧凑，易 于操作和维修，适用于水、溶剂适用于水、溶剂 、酸和天然气等一般工作介质，、酸和天然气等一般工作介质， 而且还适用于工作条件恶劣的介而且还适用于工作条件恶劣的介 质质，如氧气、过氧化氢、甲烷、 乙烯、树脂等。球阀阀体可以是 整体的，也可以是组合式的。 球阀 15 偏心旋转阀 偏心旋转阀：偏心旋转阀：依靠柔臂的弹 性变形使阀芯球冠表面与阀 座密封面紧密接触，阀门关 闭并保持可靠密封。阀门在 开启瞬间无摩擦力作用，调 节性能好，流量特性为近似 线性。因此，该阀可大量用 作调节阀及耐磨损和耐冲刷 阀，应用于含固体颗粒介质应用于含固体颗粒介质 及中高温、中高压工况中。及中高温、中高
8、压工况中。 16 气动薄膜式执行机构 气动薄膜式：这种机构 输出特性是比例式的， 即输出位移和输入气压 信号成正比关系。当信 号压力输入薄膜气室时 ，在薄膜上产生一个推 力，使推杆移动并压缩 弹簧，当弹簧的反力与 信号在薄膜上产生的力 平衡时，推杆就稳定在 一个新的位置。信号压 力越大，推杆位移量越 大，推杆的位移就是执 行机构的直线位移，也 称行程。 17 气动薄膜式执行机构 18 气动活塞式执行机构 活塞式执行机构：它的 活塞随气缸两侧压差而 移动，在气缸两侧输入 一固定信号和一变动信 号，也可都输入变动信 号。 与薄膜执行机构 相比较，活塞执行机构 的额定行程长(可达 400mM)，输出
9、力大。适 合与大口径、高压差调 节机构配用。 19 信号入 反 作 用 执 行 机 构 信号入 执行机构的正反作用 20 正作用 ：正装 阀，阀 杆下移 ，流量 减少。 反作用 ：反装 阀，阀 杆下移 ，流量 增加。 调节机构的正反作用 21 气开气关组合形式 22 气开与气关 阀门的“气开”与“气关” 气开阀：信号压压力增加，流量增加（FC） pc f (“有气则开”) 气关阀：信号压力增加，流量减小（FO） pc f (“有气则关”) 无气源( pc = 0 )时，气开阀全关，气关阀全开。 23 气开与气关 “气开”与“气关”的选择原则 基本原则： （1）工艺生产安全 （2）介质的特性 （
10、3）保证产品质量，经济损失最小。 若无气源时，希望阀全关，则应选择气开阀； 若无气源时，希望阀全开，则应选择气关阀。 24 附件-阀门定位器 阀门定位器是调节阀的主要辅助单元。它是利用反馈原理来 改善调节阀的定位精度，提高灵敏度，阀门定位器还可以有较 大的输出功率，克服阀杆摩擦力和介质不平衡力等影响，从而 能使其阀位开度准确无误。 阀门反馈连杆 阀门定位器 25 阀门定位器 阀门定位器作用过程：阀门定位器接收DCS输出 的4-20 mA电信号或电/气转换器输出的气信号， 产生一个输出气信号，控制气动执行器，气动执 行器动作后又将阀杆的位移情况反馈到阀门定位 器信号输入端，从而使定位器和执行器组
11、成一个 闭环回路，其主要作用是：消除执行器薄膜和弹 簧的不稳定性及可动部分摩擦的影响，提高调节 阀的精度和可靠性，实现准确定位；增大执行器 的输出功率，减少系统传递滞后，加快阀杆移动 ；改变调节阀的流量特性。 26 当通过波纹管的压力信号增加 时，使杠杆2热爱支点偏转， 挡板靠近喷嘴，放大器被压升 高，此背压经放大器输入到气 动薄膜室，阀杆下移，并带动 摆杆绕轴偏转，反馈凸轮也跟 着逆时针转动，通过滚轮使杠 杆1绕支点顺时针转动，从而 使反馈弹簧拉伸，弹簧对杠杆 2的拉力与信号压力作用在波 纹管上的力达到力矩平衡时阀 门达到平衡状态。此时，一定 的信号压力就与一定的阀门位 置相对应。 阀门定位
12、器工作原理 27 调节阀的维护 1. 定位器、减压阀定期排污（油、水） 2. 反馈杆是否松动与脱落 3. 附件各压力表是否损坏，气源压力是否符合调节阀铭牌 上的额定值 4. 调节阀膜头是否漏气，气源管是否破裂、漏气 5. 调节阀的填料是否有泄漏 6. 调节阀的上阀盖与阀体接触面是否泄漏 7. 定位器进线口是否密封，各螺栓连接件部分是否锈蚀， 是否需要防腐 8. 调节阀的手轮是否处于自动位置，未处于自动位置的是 否属于限位 9. 保持调节阀的整体卫生清洁 28 自力式阀前压力控制，其初始阀芯的位置 在关闭状态。 当阀前压力P1通过阀芯、 阀座的节流后变为阀后压力P2，同时P1 通过管线输入上膜室
13、作用在膜片上，其作 用力与弹簧的反作用力相平衡时阀芯位置 决定了阀的开度，从而控制阀前压力。当 阀前压力P1增加时，P1作用在膜片上的 作用力也随之增加。此时，膜片上的作用 力大于设定弹簧的反作用力，使阀芯向离 开阀座方向移动，导致阀的开度变大，流 阻变小，P1向阀后泄压，直到膜片上的 作用力与弹簧反作用力相平衡为止，从而 使P1降为设定值。同理，当阀前压力P1 降低时动作方向与上述相反，这就是阀前 压力调节的工作原理。 自力式调节阀 29 自力式阀后压力控制（B），其初始阀芯的 位置在开启状态。当阀前压力P1通过阀芯 、阀座的节流后变为阀后压力P2，同时P2 经过管线输入上膜室作用在膜片上，
14、其作 用力与弹簧的反作用力相平衡时阀芯位置 决定了阀的开度，从而控制阀后压力。当 阀后压力P2增加时，P2作用在膜片上的作 用力也随之增加。此时，膜片上的作用力 大于设定弹簧的反作用力，使阀芯关向阀 座的位置，导致阀的开度减小，流阻变大 ，P2降低，直到膜片上的作用力与弹簧反 作用力相平衡为止，从而使P2降为设定值 。同理，当阀后压力P2降低时，动作方向 与上述相反，这就是阀后压力调节的工作 原理。 自力式调节阀 30 自力式调节阀 31 自力式调节阀 32 SDV阀（关断阀） 正常情况下，紧急关断阀气 路上的电磁 阀接受中控信号 得电动作，仪表气路导通， 气源进入紧急关断阀气缸， 在气源推动下，执行机构带 动阀体旋转打开，当发生异 常状况，电磁阀接受中控控 制信号失电关闭，切断气源 回路，同时紧急关断阀气缸 内仪表气泄掉，执行机构在 弹簧反作用力下带动阀体旋 转关闭。 手动放气阀 33 SDV阀（正常） 34 SDV阀（电磁阀失电） 35 SDV阀（非全关测试） 谢 谢
