控制阀细节分析之6_气动薄膜执行机构
控制阀细节分析之六—气动薄膜执行机构
李宝华
摘要：控制阀主要由执行机构和阀两大部分以及相关附件组成。执行机构用于力或力矩转换和位移转
换；阀用于将位移转换为阀芯与阀座间的流通截面积变化。最常用的执行机构是气动薄膜执行器，其结构简单、动作可靠、维护方便、价格较低。
关键词：控制阀；气动薄膜执行机构；力平衡关系；结构；技术分析
引言
控制阀是工业过程应用最多的终端控制元件，常常决定着过程控制是否及时有效，是控制回路中较为重要的环节。控制阀主要由执行机构和阀两大部分以及相关附件组成。执行机构用于力或力矩转换和位移转换；阀用于将位移转换为阀芯与阀座间的流通截面积变化。
有数据表明控制阀是一个薄弱环节，控制阀故障在控制回路故障总数中有超过50％的频次。在工业生产过程对控制要求及安全性不断提高的情况下，控制阀的必要性、重要性以及较高的故障频次已引起业内注意。
国内外的控制阀生产厂家众多，造成控制阀品种多、规格多、参数多，且质量参差不齐。不同厂家在同类型控制阀的设计差异及其技术特点和应用情况如何？应是大家关注的问题。针对目前用量最大、多数厂家都在生产的控制阀的气动薄膜执行机构，在技术上试进行一些细节分析。
执行机构
现行国标GB/T17213.1-1998《工业过程控制阀 第1部分：控制阀术语和总则》（等效IEC 60534-1：1987）对执行机构（Actuator ）的定义是：将信号转换成相应的运动，改变控制阀内部调节机构（截流件）位置的装置或机构。该信号或者驱动力可以是气动、电动、液动或它们的任何一种组合。
控制阀的阀门型式多种多样，每一种型式都对其驱动装置（执行机构）有不同的要求，执行机构的通用型式有：
? 气动薄膜执行机构
? 气缸（活塞）式执行机构 ? 电动执行机构 ? 电-液执行机构 ? 手动执行机构 ? 伺服执行机构
其中气动薄膜执行机构以其结构简单、动作可靠、维护方便、价格较低，是直行程控制阀最常用的执行机构。它分为正作用与反作用动作形式以及单弹簧与多弹簧设计结构，如图1、2所示。
气动信号压力引入膜室内，当气压增加将膜片向下推并使执行机构推杆伸出（向下位移）称为正作用执行机构（德国制造厂称之为“Actuator stem retracts （FE ）/执行机构推杆缩回（故障开即气关）”）；反之，当气压增加把膜片向上推并使执行机构推杆缩回（向上位移）称为反作用执行机构（德国制造厂称之为“Actuator stem extends （FA ）/执行机构推杆伸出（故障关即气开）”）。正、反作用的气动薄膜执行机构结构、部件基本相同，都是由上下膜盖、橡胶薄膜膜片、推杆、弹簧及托板等组成，还可
图 1 多弹簧气动薄膜执行机构正作用 反作用信号 图2 单弹簧气动薄膜执行机构膜室盖
膜片托板 执行器弹簧 执行器推杆
弹簧座
弹簧调整 杆连接器 支架 行程指示盘
行程刻度
膜片 反作用正作用信号 信号
根据需要更换作用方向。其净输出力为气动信号压力作用在膜片上产生的力与压缩弹簧力之间的差值。执行机构输入（气动信号）输出（位移）特性基本为线性关系，并能提供较大的位移（行程）。执行机构膜室内的膜片有效面积与推力成正比。需要的输出力和可承受的供气压力就决定了执行机构的尺寸即膜片的有效面积。
传统设计的气动薄膜执行机构是单弹簧结构，壳体多为整体铸造部件，比较笨重和尺寸大，一体的支架并有弹簧调整部件，如Fisher 的657型（正作用）和667型（反作用）、Masoneilan 的37型（正作用）和38型（反作用），还有国产早期统一设计的ZMA 型（正作用）和ZMB 型（反作用），等。目前广泛应用的则是精小型的多弹簧结构，配置不同数量弹簧可组合为不同弹簧范围，一次装配完成。膜盖为钢板冷轧成形，支架可分离可组合，整体重量轻和尺寸高度明显降低，如SAMSON 的3271型/3277型、Fisher 的GX 型、ARCA 的812系列、KOSO 的5200LA 、Masoneilan 的87/88系列，等。
执行机构的力关系
执行机构产生的力（运动）用于克服负荷的有效力，负荷则是流体在阀体阀内件造成的不平衡力、以及摩擦力（填料函及填料）、密封压紧力（阀座）、阀杆阀芯等部件的自重等有关的力作用。为了使控制阀能正常工作，配用的执行机构要能产生具有一定安全系数的力（力矩），来保证控制阀紧密关闭和顺利开启及将控制指令转换为行程。
直行程单座直通控制阀主要配用气动薄膜执行机构，气动信号作用在薄膜有效面积上，其信号增加或减少形成一个力，去克服弹簧力和控制阀上出现的力，并与一定的阀开度对应。在相应的阀门开度下，力的关系是平衡的，气动薄膜执行机构产生的推动力与负荷力相等，没有净输出力。只有配用了阀门定位器形成阀位反馈调节闭合回路后，才能使气动薄膜执行机构行程精度提升并能在阀全关或全开时具有净输出力。
参见图3，说明控制阀执行机构整体考虑的力的关系： 设执行器的输出力为F A （单位N ），其力的关系为：
F A ＝ F t ＋ F 0 ＋ F f ＋F M （1）
式中：F t － 流体作用在阀芯上的力（不平衡力），主要与阀压差、
阀芯受力面积有关；
F 0 － 阀全关时密封压紧力，主要与阀座孔径、泄漏等级有关； F f － 阀杆所受的摩擦力，主要与阀杆直径、填料型式、行程
速度有关；
F M － 阀芯阀杆等运动部件的重量，为-mg
这个F A 也就是控制阀计算书中的req.act.force （F O req ）。
对于弹簧作用在执行器膜片上，弹簧力F S 与膜片有效 面积A e 、位移量L 和弹簧预压紧量及刚度有关，执行机构 的净输出力为气动信号P 作用在膜片上产生的力与弹簧作用 力之间的差值，由此执行机构的力关系式为；
正作用执行机构： F AD ＝A e (P –P 0 – P r
（2a ）
反作用执行机构： F AR ＝A e (–P ＋P 0 ＋P （2b ）
式中：A e － 膜片有效面积，cm 2；
P － 气动信号压力，100kPa(bar)； P 0 － 弹簧启动压力，100kPa(bar)； P r － 弹簧范围，100kPa(bar)； l － 推杆位移（阀行程），mm ； L － 全位移（全行程），mm
注：在计算时，请注意膜片有效面积和行程及压力的单位换算：面积〔m 2〕、长度〔m 〕、压力〔Pa 〕、力〔N 〕
在执行机构推杆位移（行程）各点上，气动信号压力P 产生的推力与弹簧的反作用力F S 相抵消，因而没有净输出力。当配用阀门定位器后，只要各行程点没有与阀门定位器的输入控制信号相对应，即给定信号w 与行程反馈信号x 之间出现的偏差e ，则为了保证准确定位，其输出的气动信号压力就会继续变化直到趋于零压力或接近气源压力，此时执行机构会产生净输出力。
以配合正装式阀（阀杆向下移，阀门关闭）为例，正作用气动薄膜执行机构在阀全关时走完全行程，l ＝L ，气动信号压力P 可接近气源压力P 气源，P 0 ＋ P r 为弹簧上限压力，其输出力为：
F A F f F 0
F t
F M P
L
F S 图3 控制阀力的关系
（图为反作用执行机构）
F AD ＝A e (P–P0 – P r)＝A e (P气源–P弹簧上限) （3）
可看出，此类气关型控制阀通常是靠提高气源压力来保证紧密关闭和克服不平衡力的，而弹簧范围通常为20kPa至100kPa或更小。一些厂家在执行机构样本中所说的最大允许输出力（如fisher的657/667样本），通常是指气关型控制阀和按执行机构膜室所能承受的最大气压与膜片有效面积进行计算的结果，其数值远比气开型控制阀配反作用执行机构输出力的值大出很多。
以配合正装式阀（阀杆向下移，阀门关闭）为例，反作用气动薄膜执行机构在阀全关时为行程零点，气动信号压力P可趋于零，其输出力为：
F AR ＝A e P0（4）
此种情况下，只要知道膜片有效面积A e和弹簧启动压力P0就能推算出该执行机构的输出力。反作用执行机构通常有较多的弹簧范围可选，弹簧启动压力P0则可通过对弹簧预压紧进行提高，如3271型气动执行机构的弹簧启动压力P0可达260kPa（700cm2、弹簧范围260kPa-430kPa/2.6-4.3bar）。
在控制阀全关时的F AD和F AR数值也就是一些厂家计算书上的“Actutor force F a”和产品样本给出的“spring force at 0mm travel（等于F AR）”及“Thrust[kN] at rated travel and a supply pressure〔bar〕of（等于F AD）”条目中的数值。
浏览国内外各品牌公司的气动薄膜执行机构产品样本，只有少数公司如SAMSON（样本T 8310-1 ZH、T 8310-2 ZH）和ARCA（样本DS ECOTROL-gb），在样本中正确地给出了执行机构输出推力数据，而多数厂家的样本则使人一头雾水，不能参考或计算。
考虑到满足控制阀的正常使用和紧密关闭，应使F AD 或F AR≥F A，使气动信号压力P产生的推力与弹簧的反作用力F S相抵后仍有净输出力用于克服阀的流体力（不平衡力）和摩擦力，还要在阀关闭时有一定的压紧力。在计算选型时，对气动薄膜执行机构所需推力还应留有安全系数，如SAMSON 是按1.3倍，如式（5）：
F AD 或F AR≥1.3F A或按SAMSON表示F a/F o≥1.3 （5）
F a－执行机构力（Actutor force）
F o－所需的执行机构力（req.act.force）
而对于阀芯阀座软密封情况（泄漏等级VI）的安全取值还要大一些，约1.5倍。国内有的标准只规定了1.1倍的设计原则，这也可能是国产控制阀在工况使用时容易出现全关阀位关闭不严的原因。
由于各厂家控制阀和气动薄膜执行机构产品设计不同，其阀门填料函/填料/阀杆的摩擦力、执行机构推杆出轴密封的摩擦力、阀杆阀芯等内件重力等有所不同，加之阀的流路、阀管路系数、阀内件形状系数、流量系数、特性压差比也不同，即便使用相同的流量方程、计算公式，有着同样的公称通径、流通能力，各厂家只能使用各自的控制阀计算选型软件进行计算，目前还没有适用于不同厂家全部具体型号产品的计算选型通用软件。
气动薄膜执行机构结构
对于传统的单弹簧结构气动薄膜执行机构（参见图2），不再赘述。本文仅对精小型多弹簧结构的气动薄膜执行机构探讨分析，图4示出其典型产品结构，图为反作用的多弹簧结构的气动薄膜执行机构，均出自国外知名品牌厂家。
多弹簧结构的气动薄膜执行机构属于轻型执行机构，国内称之为精小型，具有重量轻、高度低、结构紧凑、装配简便、动作可靠等特点，没有弹簧调整部件，根据需要组合弹簧范围和进行预压紧，一次装配完成，不必调整弹簧。各厂家该类产品都是由上下膜盖、膜片、弹簧、弹簧托板、推杆、出轴密封和轴套等主要部件组成，外形看起来都相差不多。知名品牌的3271/3277型、GX型和812系列都是模块化设计，部件功能优化，减少了结构的复杂性和部件数量，改变作用方向和维修都很方便。
在支架的配合和气路连接方面：
3277型的下膜盖上焊接一个专用于阀门定位器集成安装方式并带内置气路的小支架，与阀门支架连接用锁紧螺母固定，部分正作用型号需外配气管路。
3271型与支架连接用锁紧螺母固定，正反作用都要外配气管路。
GX型是将支架直接焊接在下膜盖上，支架内置气路用于反作用执行机构，支架满足阀门定位器集成安装方式，正作用需外配气管路。
87/88系列是用螺丝固定在支架上，正反作用都需要外配气管路。
812系列是用松套螺丝将执行机构固定在支架上，执行机构正反装配就可实现正反作用，支架内
置气路正反作用都可利用并满足阀门定位器集成安装方式。
812系列和3271/3277型还都有在弹簧膜（气）室引入阀门定位器排气的选项，目的是使执行机构的弹簧膜室稍有一定的正压并吹扫弹簧，使膜室内部元件免受外部有害气体的侵蚀。
薄膜（膜片）基本是用NBR或EPDM材料成形，有较好的强度和密封性。有明显区别的是3271/3277型的膜片不是整张的，是一个轧制波纹的膜片圈，用管箍固定（见图4-2b）。若是气动薄膜执行机构采用整张膜片，其覆在弹簧托板上并需一定的固定，而固定板边缘是膜片伸张或大冲击时易漏气易损坏的部位。用管箍将膜片圈固定在弹簧托板的外侧面，对保护膜片和提升耐用性有一定作用。还有，弹簧托板也是可利用的有效面积，只要能保证气密性，不用整张膜片覆盖弹簧托板也是可取的。这样设计的整体高度要小一些，膜室气容积更小，动作更灵敏，结构也较简洁。3271/3277型气动薄膜执行机构均通过超过100万次全行程动作的耐用试验以及满足气密性要求。
为了满足消防特殊要求，3271/3277型还设计有火灾锁住部件供选用，参见图5。
图4 多弹簧结构的气动薄膜执行机构（
反作用）
(4)Masoneilan 87/88系列
(5)ARCA 812系列
(1)SAMSON 3271型
(2a)SAMSON 3277型
图左半部为正作用
图右半部为反作用
(2b)SAMSON 3277型结构
弹簧
上膜盖
弹簧托板
膜片
固定螺母
嵌有密封圈
锁紧螺母
推杆
出轴密封圈/轴套
上膜盖
下膜盖
弹簧
膜片及弹簧托板
推杆
图5 用于消防安全的特殊设计
安全部件
装在气室内部
遇火情后，安全
部件受热伸出，
实现保护动作
图6 推力更大的3271型双重执行机构
为了获得更大推力，3271型还拥有2 x 2800 cm2的双重结构气动薄膜执行机构，见图6。其反作用类型的净输出力最高到72.8kN（弹簧范围180-380kPa(1.8-3.8bar)），正作用在600kPa(6bar)气源下的输出力可有151.2kN。
气动薄膜执行机构的膜片有效面积和弹簧范围都是重要的技术数据，表1列举出一部分厂家产品的技术数据。
表1
型号Fisher
GX Masoneilan
87/88
ARCA
812
SAMSON
3271/3277
膜片有效面积225、
750、
1200 [cm2]
60/387、
100/645、
160/1032、
230/1484
[平方英寸/cm2]
320、720 [cm2] 60、80、120、
240、350、700、1400、2800、
2X2800 [cm2]
基本弹簧范围样本未提供
弹簧数据
3-15/0.21-1.05、
6-30/0.42-2.1、
11-23/0.77-1.61、
21-45/1.47-3.15
[psi/bar(100kPa)]
0.75-1.5、1.5-3.0、
1.0-1.5、
2.0-
3.0、
1.8-3.7、
2.2-4.4、
1.1-1.5、
2.2-
3.0、
2.7-
3.6、3.1-
4.3
[bar(100kPa)]
0.2-1.0、0.4－0.8、0.4-2.0、0.6-3.0、0.8-1.6、
1.4-
2.3、1.7-2.1、2.1-
3.3、2.35-3.8、2.4-3.2、2.6-
4.3
0.8-2.4、1.0-3.0、1.1-1.8、1.2-3.6、1.25-2.35、
1.4-
2.6、1.4-2.7、1.6-6.2、1.5-
3.0、1.6-3.2、1.7-3.2、
1.8-3.8
[bar(100kPa)]
行程20、40、
60[mm]
0.8/20、 1.5/38、
2.0/51、2.5/64
[英寸/mm]
20、30、60[ mm] 7.5、15、30、60、120 [mm]
(最大行程可到160mm)
引用样本51.1：GX
2009.8
CR 87/88
1998.10
DS ECOTROL-gb
2004.6
T 8310-1 ZH 2009.12
T 8310-2 ZH 2009.4
注：表中所列的基本弹簧范围并不能适用于所有执行机构尺寸，具体可查相关产品样本。
结束语
气动薄膜执行机构是应用广泛，各制造厂家都有多种型号规格、范围供用户选用，它也是市场上可选购的低成本执行机构，有很多值得探讨的地方。笔者视角有限，本文也仅触及了部分技术细节。不同厂家和不同需求及应用实践使气动薄膜执行机构以及执行机构类别有着不同的设计理念、解决方案和不断推出新产品，重要的是如何优化设计、适应各种工况，安全可靠和耐用。
注意和分析每一个细节，细节决定成败。以整体优化为出发点，多个考虑细致、创新技术、功能优化、质量可靠的细节就能组成应用方便、灵活、安全、用户易于接受并满意的气动薄膜执行机构以及控制阀。
参考文献：
1. 何衍庆等编著.控制阀工程设计与应用.北京：化学工业出版社，2005.
2. SAMSON.气动执行机构.T 8310-1 EN，2009.12
3. SAMSON. 气动执行机构. T 8310-2 EN，2009.4
4. fisher.GX控制阀和执行机构.51.1:GX.D103171X012，2009.8
5. fisher.657和667气动薄膜执行机构. 61.1：657，200
6.8
6. ARCA.ECOTROL系列控制阀.DS ECOTROL-gb，2004.6
7. Masoneilan.87/88型执行机构. CR8788，1998.10
气动薄膜执行机构输出力
气动薄膜执行机构输出 力 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
气动薄膜执行机构输出力 气动控制阀是由气动执行机构和阀两部分组成的，气动执行机构是阀的推动装置，它是将气压信号转换成相应的运动，改变阀内部调节机构位置的机构。 气动执行机构通常又分为气动薄膜执行机构和气动活塞执行机构，其中气动薄膜执行机构结构简单、动作可靠，维修制造方便，通常具有弹簧复位功能，是应用最广泛的气动执行机构。气动薄膜执行机构按作用方式分为正作用执行机构（随操作压力增大，输出杆向外伸出，压力减小又自行向里退回的执行机构）、反作用执行机构（随操作压力增大，输出杆向里退回，压力减小又自行向外伸出的执行机构）。气动薄膜执行机构按弹簧数量又分为单弹簧气动薄膜执行机构和多弹簧气动薄膜执行机构。单弹簧气动薄膜执行机构结构简单，具有弹簧范围调整功能，但重量和尺寸偏大，目前仍是气动控制阀常用的气动薄膜执行机构之一，多弹簧气动薄膜执行机构（俗称：精小型气动薄膜执行机构），它具有体积小，重量轻，但弹簧范围不可调整，它也是气动控制阀常用的气动薄膜执行机构之一。具体结构见图1、2。
单 弹 簧 气 开 型 薄 膜 执 行 机 构簧气关型薄膜执行机构 图1 单弹簧气动薄膜执行机构 多弹簧气开型薄膜执行机构多弹簧气关型薄膜执行机构
图2 多弹簧气动薄膜执行机构 李宝华同志在《控制阀信息》第39期发表的《控制阀细节分析之一气动薄膜执行机构》一文中对多弹簧气动薄膜执行机构的结构及执行机构力的关系做了详细分析，本文不再赘述，本文针对美国Fisher公司生产的657（正作用执行机构）和667（反作用执行机构）的弹簧范围和执行机构输出力计算进行分析。 执行机构的膜片有效面积 膜片有效面积定义为：膜片受压力作用而产生有效力的当量面积，有效面积越大，当超气压或弹簧范围下限一定时出力就越大，在执行机构设计中，为了对弹簧进行准确的计算，就必须要了解膜片有效面积的大小及变化情况，影响膜片有效面积的因素很多，例如膜片的d/D(d—膜片的托盘直径；D—膜片安装法兰的圆周直径)，膜片的L/D（L—行程），膜片的几何形状，制造膜片橡胶的软硬和夹层材料等。由几何形状的关系可以得 （D2+Dd+d2） 出如下关系式：A= 12 式(1)中 A—膜片有效面积 国内目前所有生产气动控制阀的生产厂家生产的气动薄膜执行机构的有效面积均是计算得出的，具体生产企业并未认真研究过膜片有效面积的变化情况，根据
调节阀知识培训试题
控制阀知识培训试题 一、填空题 1、一个简单的控制系统是由检测元件和变送器、调节器 和控制阀（亦称调节阀）基本组成。 2、控制阀由执行机构和阀部分组成。 3、控制阀按驱动方式可分为气动控制阀，电动控制阀和液动控 制阀。 4、控制阀按动作方式分类有直行程控制阀和角行程控制阀。 5、控制阀按调节方式分类有调节型、切断型和调节切断型。 6、气动控制阀按作用方式分类有气关式和气开式 7、气动执行机构按结构分为气动薄膜式执行机构和气动活塞 式执行机构。 8、气动执行机构按输出方式分为直行程气动执行机构和角行 程气动执行机构。 9、阀部分与介质直接接触，在执行机构的推动下，改变阀芯与
阀座之间的流通面积，从而达到调节流量的目的。 10、控制阀的固有流量特性有直线特性、等百分比(或抛物线) 特性和快开特性。 11、控制阀常用的附件有：阀门定位器、电磁阀、空气过滤减压 阀、手轮机构、限位开关、电气转换器、气动保位阀等。 12、12、电-气阀门定位器常用的防爆等级有：本安型（如ExiaIIBT6、ExibIICT5）、隔爆型（如ExdIIBT5）。 二、问答题： 1、执行机构按其使用的能源分哪几种不同的执行机构？气动薄膜执行机构按动作方式可分哪两种？ 答:有气动执行机构,电动执行机构,液(电) 执行机构. 气动薄膜执行机构按动作方式可分:正作用和反作两种. 2、控制阀基本类型有哪些？（写出10种即可） 答:（也可参看样本） 如：a、直行程调节阀：单座阀,双座阀,笼式阀,三通(合流/分流)阀, 角形阀, 波纹管密封阀，小流量调节阀,保温夹套阀,低噪音笼阀, 低温单座/双座阀，衬氟(F4或F46) 单座阀, 闸板阀，隔膜阀，自力式调节阀等； b、角行程调节阀：“O”型球阀，“V”型球阀, 蝶阀, 偏心旋转阀等。
控制阀细节分析之7_阀门定位器的连接
控制阀细节分析之七——阀门定位器与控制阀的连接 李宝华 摘要：阀门定位器是控制阀的重要附件，与执行机构配合使用，可以改善控制阀的静态特性和动态特性，克服阀杆的摩擦力并消除不平衡力的影响，实现控制信号对控制阀的准确定位，最终保证控制系统及工业过程的有效运行。对于阀门定位器与控制阀的连接，长期以来各个厂家各自设计配套，相互配用困难。随着控制系统和控制阀诊断技术的发展及最终用户需求的提高，阀门定位器与控制阀的连接标准化是对制造厂家的基本要求，而国际国内也早有相关标准发布实施。 本文试对阀门定位器与控制阀连接的技术细节进行分析探讨。 关键词：连接；阀门定位器；控制阀；标准化；技术细节；分析 引言 对于调节型的控制阀，配置阀门定位器已是用户普遍选择。阀门定位器与控制阀执行机构（主要是气动执行机构）配合使用，可以改善控制阀的静态特性和动态特性，克服阀杆的摩擦力并消除不平衡力的影响，实现控制信号对控制阀的准确定位，最终保证控制系统及工业过程的有效运行。在摩擦力大需要精确定位、缓慢过程需要提高控制阀响应速度、需要提高执行机构输出力和切断能力、分程控制和控制阀运行中有时需要改变正反作用形式、需要改变控制阀流量特性以及阀前后高压差的场合，都适用阀门定位器。控制阀预测性维护和使控制阀成为现场智能设备更是通过配置数字式阀门定位器来实现。 阀门定位器与控制阀的连接标准化符合工业产品先进制造技术的要求。同时，随着控制系统和总线技术的快速发展，终端控制元件及其配套的阀门定位器也要快速跟进，加之控制阀诊断技术的推出，对不同厂家的控制阀使用相同类型/型号的阀门定位器已是用户进行预测性维护和降低运行成本的手段之一。符合标准的产品也能增加制造厂家的市场竞争力。 国内外的控制阀生产厂家众多，造成控制阀品种多、规格多、参数多。仅此连接的问题而言，目前只有SAMSON、ARCA等一小部分制造厂家生产符合阀门定位器与控制阀连接标准的产品。笔者结合相关标准和部分控制阀产品试对阀门定位器与控制阀连接的技术细节进行分析探讨。 阀门定位器与控制阀的连接标准 对于阀门定位器与控制阀的连接，长期以来各个厂家各自设计配套，相互配用困难，有的连接结构也不太适合复杂现场环境、反馈部件和外管路繁杂、易碰损、抗震性差、维护不方便。欧洲国家尤其是德国很早就开始推动此项标准化工作。德国测量与控制标准协会（NAMUR）30多年前就制定有NE 04标准，业内称为NAMUR连接（NAMUR有一系列有关过程控制仪表连接的标准规范，国内控制仪表行业统称之为NAMUR连接），基本解决了不同厂家的控制阀执行机构与阀门定位器相互组合、方便互换的问题；后来在此基础上演变形成了IEC标准IEC 60534-6-1和IEC 60534-6-2。中国于2005年发布了等同于IEC的GB/T标准（GB/T 17213.6-2005和GB/T 17213.13-2005）并于2006年开始实施。而在德国，其德国工程师协会/德国电气工程师协会（VDI/VDE）也发布有阀门定位器与控制阀连接的VDI/VDE 3847标准和VDI/VDE 3845标准， IEC 60534-6-1《工业过程控制阀第6-1部分定位器与控制阀执行机构连接的安装细节定位器在直行程执行机构上的安装》，目的是构筑阀门定位器在执行机构侧面连接的标准化，使各种阀门定位器能直接地或利用过渡支架安装于直行程执行机构上，以满足各种控制阀执行机构与阀门定位器能互换的要求。标准化安装方式适用于铸造支架、杆型（立柱）支架或某种中心管支架，结构规范了带有安装孔的凸缘（即NAMUR NE04标准中的NAMUR rib）、带安装螺孔的平面以及利用U形螺栓固定安装板。其中，带凸缘的铸造支架结构的规范尺寸见图1。 IEC 60534-6-2《工业过程控制阀第6-2部分定位器与控制阀执行机构连接的安装细节定位器在角行程执行机构上的安装》，适用于角行程执行机构，其基本结构和通用结构的规范尺寸见图2。 德国VDI/VDE 3847标准有两个部分，其第1部分针对直行程执行机构提出三种情况的连接标准：直接安装的集成连接方式、铸造支架的连接方式、杆型支架的连接方式。带有凸缘的铸造支架连接型式也就是NAMUR连接。VDI/VDE 3847第1部分中的铸造支架和杆型支架连接方式是与IEC 60534-6-1标准（GB/T 17213.6-2005）基本相同的。第1部分中的直接安装集成连接方式在IEC标准中并没有，但其具有的隐藏保护的反馈连接、无需外部配管的内置气路、很好的防碰撞抗震防护等特征受到大多最终用户的青睐，德国的控制阀和阀门定位器制造厂家基本都有符合直接安装集成连接的产品，计算选型配置时也优先选择直接集成连接方式。
控制阀细节分析之6_气动薄膜执行机构
控制阀细节分析之六—气动薄膜执行机构 李宝华 摘要：控制阀主要由执行机构和阀两大部分以及相关附件组成。执行机构用于力或力矩转换和位移转 换；阀用于将位移转换为阀芯与阀座间的流通截面积变化。最常用的执行机构是气动薄膜执行器，其结构简单、动作可靠、维护方便、价格较低。 关键词：控制阀；气动薄膜执行机构；力平衡关系；结构；技术分析 引言 控制阀是工业过程应用最多的终端控制元件，常常决定着过程控制是否及时有效，是控制回路中较为重要的环节。控制阀主要由执行机构和阀两大部分以及相关附件组成。执行机构用于力或力矩转换和位移转换；阀用于将位移转换为阀芯与阀座间的流通截面积变化。 有数据表明控制阀是一个薄弱环节，控制阀故障在控制回路故障总数中有超过50％的频次。在工业生产过程对控制要求及安全性不断提高的情况下，控制阀的必要性、重要性以及较高的故障频次已引起业内注意。 国内外的控制阀生产厂家众多，造成控制阀品种多、规格多、参数多，且质量参差不齐。不同厂家在同类型控制阀的设计差异及其技术特点和应用情况如何？应是大家关注的问题。针对目前用量最大、多数厂家都在生产的控制阀的气动薄膜执行机构，在技术上试进行一些细节分析。 执行机构 现行国标GB/T17213.1-1998《工业过程控制阀 第1部分：控制阀术语和总则》（等效IEC 60534-1：1987）对执行机构（Actuator ）的定义是：将信号转换成相应的运动，改变控制阀内部调节机构（截流件）位置的装置或机构。该信号或者驱动力可以是气动、电动、液动或它们的任何一种组合。 控制阀的阀门型式多种多样，每一种型式都对其驱动装置（执行机构）有不同的要求，执行机构的通用型式有： ? 气动薄膜执行机构 ? 气缸（活塞）式执行机构 ? 电动执行机构 ? 电-液执行机构 ? 手动执行机构 ? 伺服执行机构 其中气动薄膜执行机构以其结构简单、动作可靠、维护方便、价格较低，是直行程控制阀最常用的执行机构。它分为正作用与反作用动作形式以及单弹簧与多弹簧设计结构，如图1、2所示。 气动信号压力引入膜室内，当气压增加将膜片向下推并使执行机构推杆伸出（向下位移）称为正作用执行机构（德国制造厂称之为“Actuator stem retracts （FE ）/执行机构推杆缩回（故障开即气关）”）；反之，当气压增加把膜片向上推并使执行机构推杆缩回（向上位移）称为反作用执行机构（德国制造厂称之为“Actuator stem extends （FA ）/执行机构推杆伸出（故障关即气开）”）。正、反作用的气动薄膜执行机构结构、部件基本相同，都是由上下膜盖、橡胶薄膜膜片、推杆、弹簧及托板等组成，还可 图 1 多弹簧气动薄膜执行机构正作用 反作用信号 图2 单弹簧气动薄膜执行机构膜室盖 膜片托板 执行器弹簧 执行器推杆 弹簧座 弹簧调整 杆连接器 支架 行程指示盘 行程刻度 膜片 反作用正作用信号 信号
(完整版)调节阀试题
调节阀题库 判断 1.执行器除了能够控制压力.温度.流量外，还能够在装置的安全方面起着重要作用。（√） 2.执行器按照调节形式可分为调节型.切断型.调节切断型。（√） 3.当信号增加时调节阀的推杆向下动作的执行机构为反作用时。（×） 正确答案：执行机构为正作用时，当信号增加调节阀的推杆向下动作。 4.控制机构是执行器的调节部分，它直接与被测介质接触，调节流体的流量。（√） 5.阀门定位器和转换器的作用都是利用反馈的原理来改善执行器的性能，使执行器能调节器调节信号，实现准确定位。（×） 正确答案：阀门定们器的作用都是利用反馈的原理来改善执行器的性能，使执行器能调节器的调节信号，实现准确定位。 6.简单控制系统投运时调节阀投运有两种含义，一种是先人工操作旁路阀，然后过渡到调节 再手动到自动。另一种是直接操作调节阀的手动-自动。（√） 7.涡街流量计的安装遇有调节阀.半开阀门时，涡街流量计应安装在他们的下游。（×）正确答案：涡街流量计应装在他们的上游。 8.蝶阀对于流体方向没有要求。（√） 9.三通合流阀无论开度如何，出口流量不变。（√） 10.不论单芯阀，还是双芯阀，流体都是下进上出。（√） 11.同规格调节阀，在开度相同，其它条件相同的情况下，直流流量特性的对比数流量特性的通过量大。（√） 12.控制阀在检修后进行调校，首先应检查定位器安装位置或定位器反馈杆连接螺栓位置，保证零位置与定位器反馈杆处于水平。（×） 13. 调节阀应垂直、正立安装在水平管道上，DN > 50mm 的阀，应设有永久性支架。（√） 14.调节阀安装在节流装置前后均不影响流量测量准确度。(×) 15.直通单座阀调节阀适用于小口径.低压差.泄露量要求小的场合（√） 16.直通双座阀调节阀适用于大口径.高压差.泄露量要求不高的场合（√） 17.角形调节阀用于侧近底出时，容易发生震荡（×） 正确答案：角形调节阀用于侧近底出时，在小开度下容易发生震荡 18.调节阀的流量特性不能通过改变阀门定位器的反馈凸轮的几何形状来改变（×）
气动控制阀结构与原理
1.方向控制阀及换向回路 方向控制阀按气流在阀内的作用方向，可分为单向型控制阀和换向型控制阀。 (1)单向型控制阀。 1)单向阀。气动单向阀的工作原理与作用与液压单向阀相同。 在气动系统中，为防止储气罐中的压缩空气倒流回空气压缩机，在空气压缩机和储气罐之间就装有单向阀。单向阀还可与其他的阀组合成单向节流阀、单向顺序阀等。 2)梭阀(或门阀)。梭阀是两个单向阀反向串联的组合阀。由于阀芯像织布梭子一样来回运动，因而称之为梭阀。 图3一25(a)为或门型梭阀的结构图。其工作原理是当P1进气时，将阀芯推向右边，P2被关闭，于是气流从P1进人A腔，如图3-25(b)所示;反之，从P2进气时，将阀芯推向左边，于是气流从几进人P2腔，如图3-25(c)所示;当P1,P2同时进气时，哪端压力高，A就与哪端相通，另一端就自动关闭。可见该阀两输人口中只要有一个输人，输出口就有输出，输人和输出呈现逻辑“或”的关系。 或门型梭阀在逻辑回路中和程序控制回路中被广泛采用，图3-26是梭阀在手动一自动回路中的应用。通过梭阀的作用，使得电磁阀和手动阀均可单独操纵汽缸的动作。 气动调节阀：https://www.wendangku.net/doc/2c17523296.html,/ 3)双压阀(与门阀)图3-27是双压阀的工作原理图。当P1进气时，将阀芯推向右端，A 无输出，如图3-27(a)所示;当P2进气时，将阀芯推向左端，A无输出，如图3一27(b)所示;只有当P1，P2同时进气时，A才有输出，如图3-27(c)所示;当P1和P2气体压力不等时，则气压低的通过A输出。由此可见，该阀只有两输人口中同时进气时A才有输出，输人和输出呈现逻辑“与”的关系。 自力式压力调节阀:https://www.wendangku.net/doc/2c17523296.html,/
控制阀的分类及优缺点分析说明
控制阀的分类及优缺点分析说明控制阀有蝶阀、闸阀、球阀、安全阀、蒸汽疏水阀、截止阀等多种类型，每种类型的控制阀都有自己的优点与缺点，下面就将多种不同类型的控制阀进行详细分析。 蝶阀：蝶阀是用圆盘式启闭件往复回转90°左右来开启、关闭和调节流体通道的一种阀门。 优点： ①结构简单，体积小，重量轻，耗材省，别用于大口径阀门中; ②启闭迅速，流阻小; ③可用于带悬浮固体颗粒的介质，依据密封面的强度也可用于粉状和颗粒状介质。可适用于通风除尘管路的双向启闭及调节，广泛用于冶金、轻工、电力、石油化工系统的煤气管道及水道等。 缺点： ①流量调节范围不大，当开启达30%时，流量就达到近95%以上。
②由于蝶阀的结构和密封材料的限制，不宜用于高温、高压的管路系统中。一般工作温度在300℃以下，PN40以下。 ③密封性能相对于球阀、截止阀较差，故用于密封要求不是很高的地方。 闸阀：闸阀是指关闭件(闸板)沿通道轴线的垂直方向移动的阀门，在管路上主要作为切断介质用，即全开或全关使用。一般，闸阀不可作为调节流量使用。它可以适用低温压也可以适用于高温高压，并可根据阀门的不同材质。但闸阀一般不用于输送泥浆等介质的管路中。 优点： ①流体阻力小; ②启、闭所需力矩较小; ③可以使用在介质向两方向流动的环网管路上，也就是说介质的流向不受限制; ④全开时，密封面受工作介质的冲蚀比截止阀小; ⑤形体结构比较简单，制造工艺性较好; ⑥结构长度比较短。 缺点：
①外形尺寸和开启高度较大，所需安装的空间亦较大; ②在启闭过程中，密封面人相对摩擦，摩损较大，甚至要在高温时容易引起擦伤现象; ③一般闸阀都有两个密封面，给给加工、研磨和维修增加了一些困难; ④启闭时间长。 球阀：是由旋塞阀演变而来，它的启闭件是一个球体，利用球体绕阀杆的轴线旋转90°实现开启和关闭的目的。球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向，设计成V形开口的球阀还具有良好的流量调节功能。 优点： ①具有最低的流阻(实际为0); ②因在工作时不会卡住(在无润滑剂时)，故能可靠地应用于腐蚀性介质和低沸点液体中; ③在较大的压力和温度范围内，能实现完全密封; ④可实现快速启闭，某些结构的启闭时间仅为0.05~0.1s，以保证能用于试验台的自动化系统中。快速启闭阀门时，操作无冲击。
ST61系列气动薄膜式执行机构
ST61系列气动薄膜式执行机构 RTK是德国一家专业从事调节阀和阀门执行机构生产的著名厂商，隶属于CIRCOR集团(CIRCOR是世界最著名的阀门制造商之一，迄今已有100多年的历史)。 ST61系列直行程气动薄膜式执行机构采用多弹簧结构，具有体积小、重量轻，可靠性高，操作方便等特点。可与直行程阀门（如单/双座、 套筒、三通合/分流阀）和类似用途机构等配套使用，广泛应用于电力、 冶金、石油、化工、造纸、制药、食品、机械、环保等行业。其行程范 围：15-80mm，最大推力：48KN。 一、规格型号 基本型号ST61012ST61028ST61053ST61100 A6-3S.B6-2G.B6-6G.A6-6G.C6-3G.C6-7G.B4-4G.B4-6S.C6-2S 有 效 面 积 120 cm2280 cm2280 cm2530 cm2530 cm2530 cm21000 cm21000 cm21000 cm2 弹 簧 范 围 0.9~2.00.9~2.00.8~2.40.8~2.70.3~1.30.6~2.90.2~1.10.6~2.3 1.0~2.5 行 程 范 围 15mm30mm30mm40mm60mm60mm60mm60mm80mm 容 积 0.4Ln 1.7Ln 1.7Ln 3.6Ln 3.6Ln 3.6Ln7.2Ln7.2Ln7.2Ln 最 大 压 力 0.6MPa0.6MPa0.6MPa0.6MPa0.6MPa0.6MPa0.6MPa0.6MPa0.6MPa 环 境 温 度 -20~+80℃-20~+80℃-20~+80℃-20~+80℃-20~+80℃-20~+80℃-20~+80℃-20~+80℃-20~+80℃ 气 源 接 G1/4”bsp G1/4”bsp G1/4”bsp G1/4”bsp G1/4”bsp G1/4”bsp G1/4”bsp G1/4”bsp G1/4”bsp
气动薄膜调节阀的原理及维护
气动薄膜调节阀的原理及 维护 Prepared on 24 November 2020
中化二建集团有限公司 工程系列专业技术职务任职资格参评论文论文题目：气动薄膜调节阀的原理及维护单位中化二建电仪公司 姓名武斌 现专业 技术职务助理工程师 申报专业 技术职务工程师
目录 摘要 (03) 关键词 (03) 绪论 (03) 一、气动调节阀的特点 (03) 二、常用气动调节阀的分类 (03) 三、气动薄膜调节阀的工作原理 (04) 1、气动薄膜调节阀的组成 (04) 2、气动薄膜调节阀的工作原理 (04) 3、执行器的工作原理 (05) 4、阀门的流量特性 (06) 四、调节阀的主要附件 (06) 五、气动薄膜调节阀的常见故障及维护 (08) 总结 (11) 参考文献 (11)
摘要：调节阀是自动调节系统中不可缺少的重要组成部分，接受来自调节器的输出信号，从而改变介质的流量，完成调节功能。随着时代的发展和自动化程度的提高，调节阀起着越来越重要的作用，它的性能和完成动作的好坏，直接影响调节的作用和效果，是自动调节系统的重要环节。气动薄膜调节阀是经常使用的调节器，因此了解其原理及及时的排除故障是保证整个系统顺利完工及正常投用的重要保障。 关键词：气动薄膜调节阀、阀门定位器、电磁阀 绪论：调节阀是自动调节系统中不可缺少的重要组成部分，而气动薄膜调节阀是常见的调节器，在我所参与的大唐煤制气气化装置中，气动薄膜调节阀多达86台，我有幸参与了全部调节阀的安装、接线及调试工作。本人结合自己的一点经验来谈谈气动薄膜调节阀的原理及其常见故障。 一、气动薄膜调节阀的特点 结构简单，操作方便，运行可靠，防火防爆，广泛的应用于石油化工、冶金、电力等行业。 二、常用的气动薄膜调节阀分类 常用的气动薄膜调节阀一般分为九个大类： (1)单座调节阀； (2)双座调节阀； (3)套筒调节阀； (4)角形调节阀；
调节阀执行机构的工作原理与分类研究
调节阀执行机构的工作原理与分类研究 摘要:调节阀是物料或能量供给系统中不可缺少的重要组成部分,而执行机构是调节阀的关键组成部件。针对执行机构对调节阀工作性能的影响,分析了调节阀的执行机构类型，讨论了不同类型执行机构的组成、工作原理和特点，在此基础上对不同类型的执行机构适用范围进行了探讨，为调节阀的选择提供指导作用。 1引言 调节阀广泛应用于火力发电、核电、化工等流体控制场合，是工业生产过程最常用的终端控制元件。执行机构和调节阀门是组成调节阀的两大部件，执行机构根据控制信号驱动调节阀门,对通过的流体进行调节，从而改变操纵变量的数值[1～2］。作为调节阀的驱动部分，执行机构在很大程度上影响着调节阀的工作性能。本文讨论了调节阀的执行机构，并对各种类型执行机构的性能特点进行了分析。 2调节阀执行机构 按操作能源的不同,调节阀执行机构可分为气动执行机构、电动执行机构和电液执行机构。 2.1气动执行机构 气动薄膜执行机构是最常用的气动执行机构[3］,工作原理如图１所示。将2０～10０kPa的标准气压信号P通入薄膜气室中，在薄膜上便产生一个向下的推力，驱动阀杆部件向下移动，调节阀门打开。与此同时，弹簧被压缩，对薄膜产生一个向上的反作用力。当弹簧的反作用力与气压信号在薄膜产生的推力相等时，阀杆部件停止运动。信号压力越大，在薄膜上产生的推力就越大，弹簧压缩量即调节阀门的开度也就越大。
气动薄膜调节阀 将与执行阀杆刚性连接的调节阀运动部件视为一典型的质量－弹簧-阻尼环节,系统运动受力模型如图2所示。系统在运动过程满足以下方程： 方程式（１) 式中:m为与执行阀杆刚性连接的运动部件总质量;x为阀杆位移;ｃ为阻尼系数;ｆ为摩擦力；Fｓ为信号压力在薄膜上产生的推力；G为运动部件总重力;F ｔ为调节阀所控流体在阀芯上的压力差产生的不平衡力；k为弹簧刚度系数。当阀杆由下往上运动时，式(１)等号左端各项符号变负。
控制阀细节分析之8_控制阀模块化设计
控制阀细节分析之八——控制阀模块化设计 李宝华 摘要：模块化设计是先进制造技术的现代设计方法，对控制阀产品进行模块化设计是发展趋势。从系统论出发，一个好产品首先要全系统通盘考虑，有一个响应全局的结构；再由系统结构决定部件功能；细节决定功能的完善与缺陷。在决定系统结构后，在结构没有问题的前提下，细节决定成败。本文试对控制阀模块化设计以及部分厂家的模块化控制阀产品进行探讨和细节分析 关键词：模块化设计；控制阀系统结构；细节优化；分析 引言 控制阀（Control valve，国标GB/T 17213.1-1998定义为控制阀，国内旧称调节阀）是终端控制元件，决定着过程控制是否及时有效，在整个控制回路中较为重要但又是长期以来技术比较薄弱的环节。 国内外控制阀的生产厂家众多，造成控制阀品种多、规格多、参数多，质量参差不齐。相比之下，国产控制阀更显弱势，原有的产品设计理念和制造模式使其与国外控制阀厂家的技术差距加大，产品质量更存有较多问题，需要努力和改进的地方很多。 不同厂家的同类型控制阀的设计差异、技术特点和应用情况如何？产品设计理念向何方转变？都是大家关注的问题。针对大多数厂家都能生产的直通单座控制阀，本文试对控制阀模块化设计以及部分厂家的模块化控制阀产品进行探讨和细节分析。 模块化设计 模块化设计（Modular Design缩写MD）是先进制造技术的现代设计方法，也是上世纪九十年代初国际上迅速发展的快速设计技术（Rapid Design Technology缩写RDT）中的重要组成，面对整个产品系统的标准化、组合化设计。 模块化设计是对一定范围内的不同功能或相同功能而不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，并通过对模块的选择和组合构成不同产品的设计方法。分散的相对独立的模块遵守共同的明确规则，以保证这些模块能够组合成一个完整的系统，并能够随时加入新的模块增加系统功能。动态的模块化设计创造了选择权，缩短了产品生产周期，事后竞争性再集中大大增强了产品的灵活性和竞争力。从产品的集中设计到模块化分散设计是一种创新，是工业产品的发展趋势。 从系统论出发，一个好产品首先要全系统通盘考虑，有一个响应全局的结构；再由系统结构决定部件功能。细节决定功能的完善与缺陷。在决定系统结构后，在结构没有问题的前提下，细节决定成败。模块化设计就是系统结构优先、部件功能优化、模块动态组合，用现代设计技术实现包括控制阀在内的工业产品先进制造的成功之路。 控制阀模块化设计 控制回路中向来薄弱的是终端控制元件（控制阀、执行机构），源自OREDA的回路故障分析，终端控制元件的故障率占了全部故障的50％。传统的控制阀产品性能落后、功能单一、维修不便，在技术上急待改进和创新，发展的方向应是控制阀模块化设计以及数字化应用。 控制阀模块化设计也是遵守从系统结构入手，将整个控制阀系列产品按照功能切分成有限多的通用模块（不变部分）和专用模块（变化部分），各模块独立开发并要求具有更多更好的性能，优化设计并尽可能多地在不同口径的阀门中采用相同的零部件，基于大部分部件确定使用通用模块、少部分按用户技术条件选择专用模块，从而快速响应市场，组合成满足需求的控制阀产品。 模块化设计的控制阀以其全新的系统结构、优化的模块部件、简便的计算与选型、高安全性和可靠性，以及产品紧凑坚固、号型齐全多样、部件通用可换、易于维护检修，使控制阀整体功能和性能明显提升。有统计资料显示，采用模块化设计的控制阀与传统设计的控制阀相比，其零部件数量可减少25%，成本可降低20%，可组成的品种规格可增加40%之多。对最终用户来说，会更有利于设备管理和运行维护，并能大幅度减少备件库存数量。对制造厂而言，工装模具数量将明显减少，中间产品数量和库存也将大大减少，响应市场更快。 对控制阀实施模块化设计较早出现在欧洲的控制阀厂家及其产品系列，在上世纪八、九十年代，德国SAMSON公司有模块化的紧凑型240/250/280系列控制阀、德国ARCA公司有模块化的ECOTROL 控制阀。而全球生产控制阀历史最久的美国FISHER公司（属EMERSON集团）一直坚守传统的设计、推崇原有的E家族系列控制阀，最终也在2004年推出模块化GX型控制阀。中国的控制阀制造厂也开
气动薄膜调节阀的原理及维护
中化二建集团有限公司 工程系列专业技术职务任职资格参评论文论文题目：气动薄膜调节阀的原理及维护单位中化二建电仪公司 姓名武斌 现专业 技术职务助理工程师 申报专业 技术职务工程师
目录 摘要 (03) 关键词 (03) 绪论 (03) 一、气动调节阀的特点 (03) 二、常用气动调节阀的分类 (03) 三、气动薄膜调节阀的工作原理 (04) 1、气动薄膜调节阀的组成 (04) 2、气动薄膜调节阀的工作原理 (04) 3、执行器的工作原理 (05) 4、阀门的流量特性 (06) 四、调节阀的主要附件 (06) 五、气动薄膜调节阀的常见故障及维护 (08) 总结 (11) 参考文献 (11)
摘要：调节阀是自动调节系统中不可缺少的重要组成部分，接受来自调节器的输出信号，从而改变介质的流量，完成调节功能。随着时代的发展和自动化程度的提高，调节阀起着越来越重要的作用，它的性能和完成动作的好坏，直接影响调节的作用和效果，是自动调节系统的重要环节。气动薄膜调节阀是经常使用的调节器，因此了解其原理及及时的排除故障是保证整个系统顺利完工及正常投用的重要保障。关键词：气动薄膜调节阀、阀门定位器、电磁阀 绪论：调节阀是自动调节系统中不可缺少的重要组成部分，而气动薄膜调节阀是常见的调节器，在我所参与的大唐煤制气气化装置中，气动薄膜调节阀多达86台，我有幸参与了全部调节阀的安装、接线及调试工作。本人结合自己的一点经验来谈谈气动薄膜调节阀的原理及其常见故障。 一、气动薄膜调节阀的特点 结构简单，操作方便，运行可靠，防火防爆，广泛的应用于石油化工、冶金、电力等行业。 二、常用的气动薄膜调节阀分类 常用的气动薄膜调节阀一般分为九个大类： (1)单座调节阀； (2)双座调节阀； (3)套筒调节阀； (4)角形调节阀；
第五章 调节阀和执行机构
第五章执行器 第一节概述 一、执行器基础知识 执行器是自动控制系统的终端部分，直接安装在工艺管道上，通过接受调节器发出的控制信号，改变阀门的开度或电机的转速来改变管道中的介质流量，从而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。因此，执行器是自动控制系统中一个极为重要而又不可缺少的组成部门。 执行器按其能源形式可分为气动、电动和液动三大类。气动执行器习惯称为气动薄膜调节阀，它以压缩空气为能源，具有机构简单、动作可靠、平稳、输出推力大、本质防爆、价格便宜、维修方便等独特的优点，因此被广泛应用在石油、化工、冶金、电力等工业部门中。 执行器常称调节阀，又称控制阀。它由执行机构和调节机构（也称调节阀）两部分组成，其中，执行机构是调节阀的推动部分，它按控制信号的大小产生相应的推力，通过阀杆使调节阀阀芯产生相应产生相应的位移（或转角）。调节机构是调节阀的调节部分，它与调节介质直接接触，在执行机构的推动下，改变阀芯与阀座间的流通面积，从而达到调节流量的目的。 二、气动执行器 一个气动调节系统由气源及减压过滤系统、电/气转换器（电/气阀门定位器）、气动执行器（执行机构和调节机构）构成。 1．气动执行机构 气动执行机构主要由膜盒、膜片、弹簧和阀杆等组成。气动执行机构有薄膜式（有弹簧）及活塞式（无弹簧）两类，后者往往采用较高的气压范围，使用于需要推力较大的场合。薄膜式执行机构的输入气压一般为20～100kPa；但也有40～200 kPa的，这时在调节器与执行机构之间应装设比例继动器或高气源阀门定位器，将调节器的输出气压提高。 执行机构是调节阀的推动装置，它根据控制信号压力的大小而产生相应的输出力来推动调节机构动作。当压力信号p增大时，推杆向下动作的为正作用；推杆向上动作的为反作用，但其工作原理是相同的。当压力信号进入薄膜气室时，橡胶膜片由于气体的作用而产生推力，使阀杆移动，压缩弹簧，直至弹簧的反作用与膜片上的作用力相平衡。输出推杆位移量L与输入气压信号P成正比关系，引入调节阀的压力信号不同，得到的位移量也不同，由此控制调节阀的开度。其输出位移的最大范围L为执行机构的行程。 2．调节机构 调节机构主要由阀体、阀座、阀杆、阀芯、上阀盖和密封填料等组成。调节机构是气动执行器的调节部分。在执行机构的推力作用下，当阀杆移动时，调节机构中的阀芯产生位移，改变阀芯与阀座间的流通面积，从而改变被控介质的流量，以克服干扰对系统的影响，达到调节的目的。 调节阀的主要类型：直通单座调节阀；直通双座调节阀；角形调节阀；套筒型调节阀。
气动薄膜式执行机构
HYK-VAA ZSC Series Pneumatic diaphragm actuator
GENERAL This Series provides high performance, high power diaphragm actuators of multi-spring type that are compact and light. Receiving pneumatic or electric signals, the unit balances the force created when diaphragm is airpressured through positioner and the force of compressed spring, so that the output shaft is controlled and placed at a set position. Control of position by pneumatic signals(20～100KPa) directly applied on diaphragm is also possible. Combination with VAA positioner provides high accuracy position control. STANDARD SPECIFICATIONS
Table 1. OUTPUT FORCE Table 2. STANDARD STROKE AND VOLUME Table 3. WEIGHT WITHOUT ACCESSORIES The above drawing numbers, see page 4～11.
气动调节阀工作原理图文详解
气动调节阀工作原理图文详解（附图） 气动调节阀工作原理简单地说是通过压缩空气实现的，在实际应用中，了解气动调节阀工作原理有很大的意义。下面，世界工厂泵阀网综合运用图文为大家详细介绍气动调节阀工作原理。 气动调节阀是石油、化工、电力、冶金等工业企业广泛使用的工业过程控制仪表之一。通常由气动执行机构、阀门、定位器等连接安装调试后形成气动调节阀。 气动调节阀工作原理 气动调节阀就是以压缩空气为动力源，以气缸为执行器，并借助于电气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件去驱动阀门，实现开关量或比例式调节，接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的流量、压力、温度等各种工艺参数。气动调节阀的特点就是控制简单，反应快速，且本质安全，不需另外再采取防爆措施。 气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 Close)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，用换热后的物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。 阀门定位器
气动调节阀气开气关选择
气动调节阀气开、气关方式的选择 上海沪贡阀门制造有限公司 气动调节阀气开、气关方式的选择主要是从生产安全角度出发来考虑的。当调节阀上信号或气源中断时，应避免损坏设备和伤害人员。如事故情况下，调节阀处于关闭位置危害小，则应选用气开式调节阀；反之，应选用气关式调节阀。举例来说，如加热炉的燃料气或燃料油调节阀，应选用气开式，以保证事故时能切断燃料，以免烧坏炉子。对于塔、储罐等设备，它们的压力控制若是通过排出物料来操纵，则调节阀应选用气关式；若是通过进入物料来进行操纵，则调节阀应选用气开式，以防事故时设备超压损坏。 对供气安全系数特别高的大型石油化工厂，因为它们除有足够容量的储气罐以外，还设有备用压缩机、外接气源等，而且工厂的供电等级也很高，所以供气系统的不安全度极小。在这种情况下，一般用途的调节阀可以根据操作习惯与方便、统一的原则来选择调节阀的气开、气关方式。对于少数极重要的调节阀，则不仅需要合理选择气开、气关方式，还需要考虑设置保位阀、事故用储气罐等专有的附属装置，以确保其在任何清况下的安全、可靠，并有利于事故后恢复生产。 气动调节阀的气开、气关方式，可以通过气动执行机构的正、反作用与阀芯正、反装的组合来实现。 确定调节阀的一些参数 一．调节阀 ⑴确定计算流量：根据生产能力，设备负荷及介质状况，确定Qmax和Qmin. ⑵确定计算压差：根据系数特点选定S值，然后确定计算压差。 ⑶计算流量系数：选择合适的计算公式或图表，求取最大和最小流量时的Cmax和Cmin。 ⑷C值的选取：根据Cmax，在所选产品型式的标准系列中，选取大于Cmax并最接近的那 一级C值。 ⑸调节阀开度验算：要求最大流量时，阀开度不大于90%，最小流量时开度不小于10%，（根据《自动化选型规定》HG/T20507－92）. 对于直线特性阀，最大开度≦80%，最小开度应≧10%； 等百分比特性阀，最大开度≦90%，最小开度应≧30%. ⑹实际可调比的验算：一般要求，实际可调比不小于10.（一般选取30左右自认为） ⑺口径的确定：验证合适后，根据C值决定。 二 S值的定义 S值是调节阀全开时，阀上的压差△P v与系统中压力损失总和（在最大流量时）之比， 简称阀阻比（压降比）。 对于液体：常选S＝0.3~0.5，对于高压系统，考虑到节约动力消耗允许S值到0.15，若 S<0.15,只能选用新型低S值调节阀。 对于气体：阻力损失小，S值都大于0.5，但在低压以及真空系统中，由于允许压损较小，仍在0.3~0.5之间为宜。 三．气开/气关的选择 ㈠①设备安全②减少原料和动力消耗③考虑介质特性 举例如下： ⑴加热炉的进料系统：气关式
软水器控制阀详细讲解
目录 一、产品概述 2 3 二、工作流程图 5 三、设备的系统说明 6 四、设备的安装和运行 五、设备安装示意图7 8 六、流量型控制器调试步骤 9 七、时间型控制器调试步骤 八、故障排除11 产品概述
FLECK全自动控制器以闻名于世的FLECK公司软化水技术为基础，它是将软水器的运行及再生的每一个步骤实现全自动控制，并采用时间、流量或感应器等方式来启动再生。 调整FLECK系列全自动软水器采用时间同步电机控制全部的工作程序，在7天或12天范围内根据需要设定还原周期，二十四小时内任意选择还原时间，并可以对还原过程进行调整。 富来流量型全自动软水器采用流量控制全部工作程序，设备可连续（或间断）供水。再生—由流量控制器自动启动再生装置，可根据需要自行设定再生程序。由于FLECK系列全自动软水设备控制系统技术成熟、操作简便、采用了无铅黄铜阀体完全符合食品卫生要求，配以聚四氟乙烯（Teflon）涂层活塞减小了阻力，延长了使用寿命，运行可靠。 FLECK系列全自动阀门应用于工业锅炉、热交换器、大型中央空调、宾馆饭店、食品工业、洗衣印染、医疗卫生等行业，该产品具有自动化程度高、交换容量大、结构紧凑、能耗低、省人工、无需日常保养等特点。 进口压力：0.2Mpa—0.6Mpa 工作温度：2℃--50℃ 出水硬度：≤0.03 mmoI/L 使用电源：220V/50Hz AC 布置形式：单罐或多罐并联 再生方式：顺流再生或逆流再生 操作程序：自动程序控制 使用树脂：001×7强酸性阳离子交换树脂 我公司将为用户提供完善的技术服务。 工、3150、2900、3900、MODEL2510、27502850 程图作流 2、反洗状态 1、工作状态 硬水进入控制阀后经过：控制阀硬水经过控制阀进入树脂罐，经树脂通过底部的布中心升降管向下层处理的水通过底步的布水器，进入最后经过树脂层向上水器沿着中心升降管向上，再通过控制阀通过控制阀排水口排出流出。 、再生状态3 4、慢速清洗状态
各种气动执行机构的动作特点和结构特点
各种气动执行机构的动作特点和结构特点常见的调节阀气动执行机构主要有薄膜式执行机构、活塞式执行机构、长行程式执行机构和滚动膜片式执行机构四种。其主要的动作特性和结构特点如下。 （1）薄膜式执行机构。 这是最为常见的一种机构。其主要特点是结构简单、动作可靠、维修方便。 气动薄膜式执行机构分为正作用和反作用两种形式。其信号压力为0.02~0.10Mpa，气源压力的最大值为0.50Mpa.当信号压力向下动作的为正作用执行机构，推杆向上动作的为反作用执行机构。正、反作用执行机构的组成部件基本类同，主要有上膜盖、下膜盖、波纹薄膜、推杆、支架、压缩弹簧、弹簧座、调节件及阀位标尺等。在正作用执行机构中加上一个装有O型密封圈的填块，再更换个别的零件，即可变为反作用执行机构。 这种执行机构的输出特性是比例式的，即输出位移与输入的信号是成比例的。当信号压力通入薄膜室时，在薄膜上产生一个推力，使推杆移动并压缩弹簧；当弹簧的反作用力与信号压力在薄膜上产生的推力相平衡时，推杆则稳定在一个新的位置。推杆的位移即为执行机构的直线输出位移，也称为行程。 （2）气动活塞式执行机构 气动活塞式执行机构内部设有弹簧平衡装置，它的活塞随着汽缸两侧的压差而移动。在气缸两侧可输入一个固定的信号压力和一个变动的信号压力，也可在其两侧均输入变动的信号压力。 气动活塞式执行机构的气缸的最大操作压力可达0.70Mpa。由于没有弹簧的抵消作用，故其有很大的输出推力，特别适宜于高静压、高压差的工况。这种机构的输出特性有比例式、两位式两种。比例式就是指信号输入的信号压力与推杆的行程成比例关系，这类机构带有阀门定位嚣两位式机构则是根据输入活塞两侧的操作力压差来完成的，其活塞是由高压侧推向低压侧，使推杆由一个极端位置推移到另一个极端位置，亦即两位式执行机构主要是用来控制阀门的开关动作的。 （3）长行程式执行机构。 气动长行程执行机构主要由杠杆执行组件、反馈组件、波纹管及气缸等组成。它具有行程长（可达200~400mm）、转动力矩大的特点，适宜于输出力矩或输出一个转角的阀门，如蝶阀、风门等。 （4）滚动膜片式执行机构。 滚动膜片式执行机构在它的圆筒形缸体内装有滚动膜片和活塞等零件。其中，滚动膜片是一个位移量圈套的、用丁腈橡胶制作的杯形膜片；压缩弹簧一端压在缸底，另一端穿过活塞杆顶在活塞顶部；活塞上装有导向环，可保持活塞与气缸的对中性，且活塞杆出口处装有橡胶防尘圈，可防止杂物进入气缸。当执行机构通入信号压力时，滚动膜片就会随着压力的变化而产生位移，使活塞和推杆一同进行往复运动。 这种执行机构兼有薄膜式执行机构和活塞式执行机构的优点，它在与薄膜式执行机构的膜片有效面积相同的时候会有更大的行程，与活塞式执行机构相比则有磨擦力小、密封性好的优点，但滚动膜片的制作和加工成本要相对困难和增大一些。