气动阀门工作原理 气动角座阀安装及使用注意事项

工作原理

利用压缩空气推动执行器内多组组合气动活塞运动，传力给横梁和内曲线轨道的特性，带动空芯主轴作旋转运动，压缩空气气盘输至各缸，改变进出气位置以改变主轴旋转方向，根据负载(阀门)所需旋转扭矩的要求，可调整气缸组合数目，带动负载(阀门)工作。

两位五通电磁阀通常与双作用气动执行机构配套使用，两位是两个位置可控：开-关，五通是有五个通道通气，其中1个与气源连接，两个与双作用气缸的外部气室的进出气口连接，两个与内部气室的进出气口接连，具体的工作原理可参照双作用气动执行机构工作原理。 由于控制方式和手段越来越多，在实际工业生常和工业控制中，用来控制气动执行机构的方法也很多，常用的有以下几种。

智能显示仪

智能显示仪是用来监测阀门工作状态，并控制阀门执行期工作的仪器，它通过两路位置传感器监视阀门的工作状态，判断阀门是处于开阀还是关阀状态，通过编程记录阀门开关的数字，并且有两路与阀门开度对应的4～20mA输出及两足常开常闭输出触点。通过这些输出信号，控制阀门的开关动作。

控制系统

PLC在控制系统中的应用越来越广泛，由于本方案是在OMRON的PLC上面作的开发，所以以OMRON的PLC来作介绍。

硬件组成：1台计算机，1套PLC(包括CPU，I/O模块，ID212，OC224，AD003模块)，2个继电器，2个电磁阀，1个气动阀门执行器。通用要求

1、生产的气动阀规格及类别，应符合管道设计文件的要求。

2、气动阀的型号应注明依据的国标编号要求。若是企业标准，应注明型号的相关说明。

3、气动阀工作压力，要求≥管道的工作压力，在不影响价格的前提下，阀门可承受的工压应大于管道实际的工压；气动阀关闭状况下的任何一侧应能承受1.1倍阀门工压值而不渗漏；阀门开启状况下，阀体应能承受二倍阀门工压的要求。

4、气动阀制造标准，应说明依据的国标编号，若是企业标准，采购合同上应附企业文件。

参数定义

1.公称通径：(nominal diameter)，又称平均外径(mean outside diameter)，表示符号DN，就是各种管子与管路附件的通用口径。同一公称直径的管子与管路附件均能相互连接，具有互换性.它不是实际意义上的管道外径或内径，虽然其数值跟管道内径较为接近或相等，为了使管子、管件连接尺寸统一，采用公称直径（也称公称口径、公称通径)。例如焊接钢管按厚度可分为薄壁钢管、普通钢管和加厚钢管。其公称直径不是外径，也不是内径，而是近似普通钢管内径的一个名义尺寸。每一公称直径，对应一个外径，其内径数值随厚度不同而不同。公称直径可用公制mm表示，也可用英制in表示。管路附件也用公称直径表示，意义同有缝管。

2.公称压力：(Nominal pressure)，表示符号PN，在一定温度下应用时允许的最大工作压力。对碳钢阀体的控制阀，指300℃以下应用时允许的最大工作压力；对铸铁阀体，指120℃以下应用时允许的最大工作压力；对不锈钢阀体的控制阀，指250℃以下应用时允许的最大工作压力。当工作温度升高时，阀体的耐压会降低。例如，公称压力为6.4MPa（PN64）的碳钢控制阀，用于300℃时的耐压为5.2MPa，用400℃时的耐压为4.1MPa，用于450℃时的耐压为2.9MPa。因此，控制阀公称压力的确定不仅要根据最高工作压力，还需根据最高工作温度和材质特性，而不仅仅只需满足公称压力大于工作压力。

选型资料

按介质通断性质选用阀门闸阀

闸阀是作为截止介质使用，在全开时整个流通直通，此时介质运行的压力损失最小。闸阀通常适用于不需要经常启闭，而且保持闸板全开或全闭的工况。不适用于作为调节或节流使用。对于高速流动的介质，闸板在局部开启状况下可以引起闸门的振动，而振动又可能损伤闸板和阀座的密封面，而节流会使闸板遭受介质的冲蚀。从结构形式上，主要的区别是所采用的密封元件的形式。根据密封元件的形式，常常把闸阀分成几种不同的类型，如：楔式闸阀、平行式闸阀、平行双闸板闸阀、楔式双闸板闸等。最常用的形式是楔式闸阀和平行式闸阀。

截止阀

截止阀的阀杆轴线与阀座密封面垂直。阀杆开启或关闭行程相对较短，并具有非常可靠的切断动作，使得这种阀门非常适合作为介质的切断或调节及节流使用。

截止阀的阀瓣一旦处于开启状况，它的阀座和阀瓣密封面之间就不再的接触，并具有非常可靠的切断动作，合得这种阀门非常适合作为介质的切断或调节及节流使用。

截止阀一旦处于开启状态，它的阀座和阀瓣密封面之间就不再有接触，因而它的密封面机械磨损较小，由于大部分截止阀的阀座和阀瓣比较容易修理或更换密封元件时无需把整个阀门从管线上拆下来，这对于阀门和管线焊接成一体的场合是很适用的。介质通过此类阀门时的流动方向发生了变化，因此截止阀的流动阻力较高于其它阀门。

常用的截止阀有以下几种：1）角式截止阀；在角式截止阀中，流体只需改变一次方向，以致于通过此阀门的压力降比常规结构的截止阀小。2）直流式截止阀；在直流式或Y形截止阀中，阀体的流道与主流道成一斜线，这样流动状态的破坏程度比常规截止阀要小，因而通过阀门的压力损失也相应的小了。3）柱塞式截止阀：这种形式的截止阀是常规截止阀的变型。在该阀门中，阀瓣和阀座通常是基于柱塞原理设计的。阀瓣磨光成柱塞与阀杆相连接，密封是由套在柱塞上的两个弹性密封圈实现的。两个弹性密封圈用一个套环隔开，并通过由阀盖螺母施加在阀盖上的载荷把柱塞周围的密封圈压牢。弹性密封圈能够更换，可以采用各种各样的材料制成，该阀门主要用于“开”或者“关”，但是备有特制形式的柱塞或特殊的套环，也可以用于调节流量。

蝶阀

蝶阀的蝶板安装于管道的直径方向。在蝶阀阀体圆柱形通道内，圆盘形蝶板绕着轴线旋转，旋转角度为0°~90°之间，旋转到90°时，阀门则牌全开状态。

蝶阀结构简单、体积小、重量轻，只由少数几个零件组成。而且只需旋转90°即可快速启闭，操作简单，同时该阀门具有良好的流体控制特性。蝶阀处于完全开启位置时，蝶板厚度是介质流经阀体时唯一的阻力，因此通过该阀门所产生的压力降很小，故具有较好的流量控制特性。蝶阀有弹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的缺陷。

如果要求蝶阀作为流量控制使用，主要的是正确选择阀门的尺寸和类型。蝶阀的结构原理尤其适合制作大口径阀门。蝶阀不仅在石油、煤气、化工、水处理等一般工业上得到广泛应用，而且还应用于热电站的冷却水系统。

常用的蝶阀有对夹式蝶阀和法兰式蝶阀两种。对夹式蝶阀是用双头螺栓将阀门连接在两管道法兰之间，法兰式蝶阀是阀门上带有法兰，用螺栓将阀门上两端法兰连接在管道法兰上。

球阀

球阀是由旋塞阀演变而来。它具有相同的旋转90度提动作，不同的是旋塞体是球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。球面和通道口的比例应该是这样的，即当球旋转90度时，在进、出口处应全部呈现球面，从而截断流动。

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。通常认为球阀最适宜直接做开闭使用，但近来的发展已将球阀设计成使它具有节流和控制流量之用。球阀的主要特点是本身结构紧凑，易于操作和维修，适用于水、溶剂、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质，如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等。球阀阀体可以是整体的，也可以是组合式的。

按防止介质倒流选用阀门

这种类型的阀门的作用是只允许介质向一个方向流动，而且阻止方向流动。通常这种阀门是自动工作的，在一个方向流动的流体压力作用下，阀瓣打开；流体反方向流动时，由流体压力和阀瓣的自重合阀瓣作用于阀座，从而切断流动。其中止回阀就属于这种类型的阀门，它包括旋启式止回阀和升降式止回阀。旋启式止回阀有一介铰链机构，还有一个像门一样的阀瓣自由地靠在倾斜的阀座表面上。为了确保阀瓣每次都能到达阀座面的合适位置，阀瓣设计在铰链机构，以便阀瓣具有足够有旋启空间，并使阀瓣真正的、全面的与阀座接触。阀瓣可以全部用金属制成，也可以在金属上镶嵌皮革、橡胶、或者采用合成覆盖面，这取决于使用性能的要求。旋启式止回阀在完全打开的状况下，流体压力几乎不受阻碍，因此通过阀门的压力降相对较小。升降式止回阀的阀瓣坐落位于阀体上阀座密封面上。此阀门除了阀瓣可以自由地升降之外，其余部分如同截止阀一样，流体压力使阀瓣从阀座密封面上抬起，介质回流导致阀瓣回落到阀座上，并切断流动。根据使用条件，阀瓣可以是全金属结构，也可以是在阀瓣架上镶嵌橡胶垫或橡胶环的形式。像截止阀一样，流体通过升降式止回阀的通道也是狭窄的，因此通过升降式止回阀的压力降比旋启式止回阀大些，而且旋启式止回阀的流量受到的限制很少。

按调节介质参数选用阀门

在生产过程中，为了使介质的压力、流量等参数符合工艺流程的要求，需要安装调节机构对上述参数进行调节。调节机构的主要工作原理，是靠改变阀门阀瓣与阀瓣与阀座间的流通面积，达到调节上述参数的目的。属于这类阀门的统称为控制阀，其中分为依靠介质本身动力驱动的称为自驱式控制阀如减压阀、稳压阀等，凡领先上来动力驱动的（如电力 、压缩空气和液动力）称为他驱式控制阀，如电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀等。

分类

主要种类

1） 气动V型调节球阀

2） 气动O型切断球阀

3） 扭距式汽缸球阀

4） 电磁隔膜阀

5） 气动直行程式隔膜阀

6）电动阀

气动V型球阀

用途与特点

A、用途 是一种直角回转结构，它与阀门定位器配套使用，可实现比例调节； V型阀芯最适用于各种调节场合，具有额定流量系数大，可调比大，密封效果好，调节性能零敏，体积小，可竖卧安装。适用于控制气体、蒸汽、液体等介质。

B、特点：是一种直角回转结构，由V型阀体、气动执行机构、定位器及其他附件组成；有一个近似等百比的固有流量特性；采用双轴承结构，启动扭矩小，具有极好的灵敏度和感应速度；超强的剪切能力。

C、气动活塞执行机构采用压缩空气作动力源，通过活塞的运动带动曲臂进行90度回转，达到使阀门自动启闭。它的组成部分为：调节螺栓、执行机构箱体、曲臂、气缸体、气缸轴、活塞、连杆、万向轴。

D、气动调节阀的工作原理：气动调节阀由执行机构和调节机构组成。执行机构是调节阀的推力部件，它按控制信号压力的大小产生相应的推力，推动调节机构动作。阀体是气动调节阀的调节部件，它直接与调节介质接触，调节该流体的流量。

标准英文名称

ANSI/NFPA T 3.21.4 R2-2000 气动阀.NFPA/T 2.6.1 R2-2000补充件:液动元件压力额定值.检验疲劳和确定含金属外壳的液动气动阀的压力的碎 Pneumatic valve - Pressure rating supplement to NFPA/T2.6.1 R2-2000, Fluid power components - Method for verifying the fatigueestablishing the burst pressure ratings of the pressure containing envelope of a metal fluid power pneumatic valve

BS 4151-1967 输入信号为 3至151b/in压力计的气动阀定位器的评定方法 Method of evaluating pneumatic valve positioners with input signal of 3 to 15 lbf/in

选择

阀处于气动控制系统的核心地位，有各种型号的方向控制阀(Directional Control Valve, DCV)和比例控制阀可供选择。方向控制阀无疑是最常用的阀，它们控制压缩空气(或者其他合适的流体)的方向，例如决定一个气缸的行程是向前还是后退。

阀是由其主要连接的数量和可能的切换位置来识别的。举例来说一个“3/2”阀对应于三个端口和两个切换位置。除端口和切换位置的功能各异外，方向控制阀的机械设计和功能性设计也有不同。DCV的设计类型包括：塞头(球形塞头、扁平塞头)、阀轴、扁平滑块和旋转滑块。即使在同一类型中，仍有可能应用不同的设计方法和材料。例如，一个线轴阀（Spool Valve）可能有沿其阀轴的密封环或者代替密封位于阀本体中。设计特性影响阀的服务寿命、流率、执行器件、驱动力、尺寸大小以及价格。

当方向阀用于执行全部切换操作时，比例阀(Proportional Valve, PV) 则调节压力和流率。比例阀最主要的基本特性是将输入信号转换为特定的输出信号。比例阀通常包括两个器件—一个导向控制和一个阀单元。导向控制由两个2/2通路导向阀或一个比例电磁线圈（solenoid）组成，还包括用于评估的电子线路。阀单元只包含集成的气动功能。

一个直流电压或电流(例如0~10V电压或0~20mA电流)作用于控制块连接件。电压或电流然后对应于一个特定的被控压力。在工作端口的实际压力由集成的压力传感器测量，然后发送到评估电子线路，后者对实际压力和期望的压力进行比较。电子线路单元随即根据压力偏差依次切换导向阀和主阀的操作位置，一直到获得期望的压力。对“标准”的方向控制阀而言，只能有单一的切换位置，但比例方向控制阀还允许有中间位置。这就是说，例如除“打开”或“关闭”等终点位置外，中间位置如“稍微打开”是可能的。

用于切换工作位置的执行器件是一个比例电磁线圈，当电磁线圈被电子线路激励时，线圈电压会随之改变，控制活塞的位置将按照此变化的电磁场强度而变化。作为其结果，借助于控制活塞的作用，每个空气通路同时会有不同程度的打开或关闭。这不仅启动气缸移动方向的开环或闭环控制，还对气缸的移动速度进行控制。因此，可以认为这种阀起到节流的功能，在切换频率约为100Hz时，这种类型的阀可以达到相当高的动态性能。

比例阀有范围广阔的应用领域，例如，在材料开卷时，应用比例阀能以气动方式保持开卷过程中的恒定张力。比例方向控制阀在气缸定位方面有进一步的应用，在这种情况，气缸配置一个位移编码器，该编码器提供活塞实际位置的反馈信号。为了获得一个特定的位置，比例方向控制阀控制进入或离开气缸的容积流量。

安装须知

1.检查气动阀门的型号，参数是否符合现场安装需要和技术要求。

2.检查气动阀门的气缸、位置指示器，确保无损伤。

3.必须把气动阀的管道清洗、吹扫干净；如介质内有杂质，在阀前管道上应加装过滤阀。

4.按气动阀阀体上箭头指示的方向安装（顺流安装）把气动阀门的接口与管道连接上，并确保连接处良好的密封。

5.如加装电磁阀，注意连接处确保密封良好。

6.需要焊接连接时，避免高温传到气动阀的填料等处。

气动阀安装及加装电磁阀注意事项

1.必须保证流体、气源洁净，以防堵塞电磁阀或气缸活塞。

2.电磁阀的线圈带电正常工作时发热较高，请勿触摸。

3.电磁阀的线圈带电时，禁止取下，以防止触电。

4.电磁阀的线圈、插座、电磁管及连接部分，严禁击打碰撞，以免损坏。

5.电磁阀的线圈带电时，严禁覆盖，以防过热烧毁。

6.电磁阀的实际电源电压不能超出公差范围。

7.介质工作压力，工作温度、黏度，不得超出规定的范围。

维护保养

在机械操作中，气动阀门起着至关重要的作用，对它的使用不仅要技术过硬，同时质量关也要有保证，这就要求对气动阀门进行必要的维护与保养，而且阀门维护保需要以科学的态度对待，才能使阀门维护工作达到应有的效果和应用的目的。

气动阀门日常维护保养注意事项：

1、阀门应存干燥通风的室内，通路两端须堵塞。

2、长期存放的阀门应定期检查，清除污物，并在加工面上涂防锈油。

3、安装后，应定期进行检查，主要检查项目：(1)密封面磨损情况。(2)阀杆和阀杆螺母的梯形螺纹磨损情况。(3)填料是否过时失效，如有损坏应及时更换。(4)阀门检修装配后，应进行密封性能试验。

气动阀门使用维护注意事项：

1、使用维护的目的，在于延长阀门寿命和保证启闭可靠。

2、阀杆螺纹，经常与阀杆螺母摩擦，要涂一点黄干油、二硫化钼或石墨粉，起润滑作用。

3、不经常启闭的阀门，也要定期转动手轮，对阀杆螺纹添加润滑剂，以防咬住。

4、室外阀门，要对阀杆加保护套，以防雨、雪、尘土锈污。

5、如阀门系机械待动，要按时对变速箱添加润滑油。

6、要经常保持阀门的清洁。

7、要经常检查并保持阀门另部件完整性。如手轮的固定螺母脱落，要配齐、不能凑合使用，否则会磨园阀杆上部的四方，逐渐失去配合可靠性，乃至不能开动。

8、不要依靠阀门支持其它重物，不要在阀门上站立。

9、阀杆，特别是螺纹部分，要经常擦拭，对已经被尘土弄脏的润滑剂要换成新的，因为尘土中含有硬杂物，容易磨损螺纹和阀杆表面，影响使用寿命气动单座调节阀

调试方法

气动阀门定位器是气动控制阀最重要的气动附件之一，实现着接收控制信号准确定位阀门行程位置的作用。

气动阀门定位器功能：气动阀门定位器与气动执行机构共同构成自控单元和各种调节阀连接经过调试安装后，组合成气动调节阀。气动阀门定位器用于各种工业自动化过程控制领域当中。

气动控制阀出厂时，定位器与控制阀都做过标定，但是阀门装到管线上后往往需要再进行一次标定，常规的标定方法是：标定5点即4mA,8mA,12mA,16mA,20mA,在12mA时定位器反馈杆处于水平位置，其它几组信号时阀门位置应分别在0,25%,75%,100%的行程处，且反馈杆的转动角度小于正负45度。对于零点和满度的偏差可单独调整相应螺钉进行修正，正常情况下如果阀门行程和给定信号一一对应则表示标定完成。

阀门关闭时产生的一个主要问题是如何达到使阀门严密关闭的阀座全负荷。通常的方法是对阀门进行标定，从而使闭合部件（如阀塞、隔膜、阀板等）恰好定位在阀座上，而不是确认闭合部件是否完全靠在阀座上。为了保持设计泄漏量，避免密封表面受到腐蚀，必须设计适当的密封负荷。

单作用气动执行器通常都采用薄膜式设计。采用这种设计方式，使用的弹簧可以减少阀座负荷，也可以承受全部闭合压力。典型的双作用气动执行器采用活塞设计。采用这种设计方式，与薄膜式设计型不同，供应压力不需要进行限制，为了达到较高的闭合压力，可以应用全负荷供应压力。对于活塞设计型，压力越高，阀门的稳定性与控制灵敏度就越好。

故障分析与排除性能参数

D671-(16、25)C、P、R、V系列对夹式蝶阀

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