气动薄膜调节阀结构及工作原理

  本文主要从气动薄膜调节阀的结构及工作原理，选型，现场安装需要注意的几点，检修时重点检修部位以及常见故障及处理方法，全方面了解熟悉气动薄膜调节阀，为仪表人工作提供借鉴。

  气动薄膜调节阀由气动薄膜执行机构与调节阀二部分所组成。气动薄膜调节阀主要由气室、薄膜、推力盘、弹簧、推杆、调节螺母、阀位标尺、阀杆、阀芯、阀座、填料函、阀体、阀盖和支架等组成。(结构图如下)

  气动薄膜调节阀的动作是调节器来信号压力，输入气动执行机构的气室中，产生推力，通过连接推杆推动阀芯，产生相应位移即行程，阀芯位置的变化使阀的流通截面积发生明显的变化，进而达到调节介质流量的目的。

  气动薄膜调节阀由阀芯和阀体（包括阀座）两部分所组成，按不同的使用上的要求有不同的结构及形式，气动薄膜调节阀主要有直通单座阀、双座调节阀和高压角式调节阀。

  1.1直通单座阀泄漏量小，流体对单座阀芯的推力所形成的不平衡力很大，因此直通单座阀适用于要求泄漏量小、管径小和阀前后压差较低的场合。

  1.2直通双座阀阀体内有上下两个阀芯，由于流体作用于上下阀芯的推力方向相反而大致抵消；所以双座阀的不平衡力很小，允许阀前后有较大的压差。但由于阀体内流路复杂，用于高压差时对阀体的冲蚀损伤较严重，不宜用于高粘度、含悬浮颗粒或含纤维的介质。此外由于受加工条件的限制，双座阀上下两个阀芯不易同时关严，所以关闭时泄漏量大，尤其是在高温或低温的场合下使用时，因材料的热膨胀系数不同，更易引起严重的泄漏。

  1.3角式高压阀阀体为直角式，流路简单、阻力小，受高速流体的冲蚀也小，非常适合于高压差、高粘度和含悬浮物颗粒状物质的流体，也可用于处理汽液混相，易闪蒸汽蚀的场合。这种阀体能够尽可能的防止结焦、粘结和堵塞。

  气动薄膜调节阀有气开阀和气闭阀两种形式。根据不同生产的基本工艺上的安全和使用上的要求考虑，当信号压力中断时调节阀处于打开或关闭位置，对工艺生产造成的危害性大小而定。如果阀门处于关闭位置时危害小，则选用气开阀，信号压力中断时，使调节阀处于关闭位置，反之，则选用气闭阀。

  在自控系统的设计过程中选择气动薄膜调节阀应着重考虑流量特殊性质。典型的理想特性有直线流量特殊性质、等百分比流量特殊性质（对数流量特殊性质）、快开流量特殊性质和抛物线流量特殊性质四种。直线流量特殊性质在相对开度变化相同的情况下，流量小时，流量相对变化值大；流量大时，流量相对变化值小。因此，直线流量调节阀在小开度（小负荷）情况下调节性能不好，不易控制，往往会产生振荡，故直线流量特殊性质调节阀不宜用于小开度的情况，也不宜用于负荷变化较大的调节系统，而适用于负荷比较平稳，变化不大的调节系统。因此，直线流量调节阀在小开度（小负荷）情况下调节性能不好，不易控制，往往会产生振荡，故直线流量特殊性质调节阀不宜用于小开度的情况，也不宜用于负荷变化较大的调节系统，而适用于负荷比较平稳，变化不大的调节系统。百分比流量特殊性质的调节阀在小负荷时调节作用弱，大负荷调节作用强，它在接近关闭时调节作用弱，工作和缓平稳，而接近全开时调节作用强，工作灵敏有效，在某些特定的程度上，能改善调节品质，因此它适用于负荷变化较大的场合，无论在全负荷生产和半负荷生产都能起到较好的调节作用。

  应根据已知的流体计算出所要求的流量系数CV值，再依照产品技术参数表选取合适的调节阀口径。在计算CV值时要注意液体、气体、水蒸气和其它蒸气的区别。

  流量系数即CV值（中国工业称为：KV值）是阀门、调节阀等工业阀门的重要工艺参数和技术指标。正确计算和选择CV值是保障管道流量控制管理系统正常

  流量系数（CV值）定义：是指单位时间内、在测试条件中管道保持恒定的压力，管道介质流经阀门的体积流量，或是质量流量。即阀门的最大流通能力。阀门的CV值须通过测试和计算来确定。

  调节阀安装是不是合理，不仅关系到调节阀的安装、拆卸和维修方便与否，也决定了调节阀能否在自动调节系统中起到良好的调节作用，安装调节阀时应注意以下几个方面：

  1.1调节阀应垂直安装在水平管道上，如在特殊情况下需要水平和倾斜安装时，一般要加支撑座。减小管线的振动所引起的调节阀开关卡涩或不到位的现象。

  1.2为避免调节阀膜片老化，延长常规使用的寿命，安装时应尽量远离高温、振动和腐蚀严重的环境。

  1.3为便于维护检修，调节阀应安装在靠近地面或楼板的地方。为了检修拆卸方便，应注意调节阀距离地面（或楼板）留有适当的高度，对于正作用气开式调节阀，因阀芯拆卸时需从阀体下面取出，调节阀距地面更应有足够的距离，这在管线安装时必须要考虑的问题。

  1.4为了使调节阀和调节系统发生故障时，不致于影响生产和发生安全事故，故一般都要安设旁路和旁路阀。但旁路阀不能安装在调节阀的正上方，以免旁路阀内腐蚀性介质泄漏到调节阀上。自动调节系统中起到良好的调节作用，安装调节阀前、后安装截止阀，对于高温、高压、高压、易冻、易粘稠介质，还要安装排泄阀。

  1.1阀体内壁的检查：对使用于高压差及有腐蚀性介质场合的阀体内壁易受介质冲击和腐蚀，必须重点检查耐压、耐腐蚀的情况。

  1.2阀座的检查：检查阀座的磨损情况及固定阀座用的螺纹内表面，是否因受腐蚀而使阀座松驰。

  1.3阀芯的检查：阀芯是调节阀工作时的可动部件，受介质冲蚀最严重，特别是在高压情况下工作时，阀芯因汽蚀现象磨损更为严重,在检修时应需认线”形密封圈的检查：检查是不是有老化和裂损等情况。

  主要原因有：没信号压力或虽有信号压力但膜片裂损、膜片漏气，膜片推力减小；阀芯与阀座或套筒卡死，阀杆弯曲等原因使调节阀不能动作。

  解决的办法:拆开膜头，检查膜片损坏时，应修补膜片或更换膜片；检查阀芯与阀座或套筒的间隙配合情况，阀芯的外表面与套筒之间有划伤时，应车削打磨处理光滑为止；检查阀杆是否弯曲，弯曲不严重时应在平台上打表矫直，若弯曲度超差时，应按时换阀杆。

  主要原因有：阀芯脱落，此时，虽然阀杆动作正常，但阀芯不动，因此无调节作用。另外管道堵塞，也会出现调节阀不起调节作用的现象。

  解决的相应办法:拆件阀体，检查：阀芯是否脱落，并查找脱落的原因，给予相应的修理；拆检调节阀时，若发现管道堵塞，应及时联系生产的基本工艺车间给予清理和疏通。

  主要原因有：由于密封填料老化或干枯，使阀杆与填料的摩擦增大会造成动作迟钝或抖动；填料长期不更换，填料内进入硬物，划伤阀杠后，造成阀杆抖动；阀杆或因阀体内含有粘性大的介质等物料堵塞等情况而引起调节阀误动作。

  解决的相应办法:调节阀应根据装置的检修计划或装置的间歇停车，要及时对调节阀做出相应的检修计划予以解体检查或下线检修，检查或检修时应根据填料情况应按时换填料；若检查阀杆有轻微划伤时，应用油石修磨光滑。若阀杆划伤严重时，要按时换阀杆；解体检查发现阀杆或因阀体内含有粘性大的介质等物料堵塞时，应根据物料来选择蒸汽、水等办法来清除堵塞的物料。

  主要原因有：阀芯、阀座的严重腐蚀或因阀芯、阀座间有硬物垫住损伤密封面，会造成介质的大量泄漏，这是调节阀常见的故障之一。

  解决的办法：一是通常通过拆检该阀，对严重腐蚀的阀芯、阀座进行堆焊硬质合金的办法或通过直接更换阀芯、阀座等内件的办法恢复该阀原来的密封效果。二是当发现该阀拆检后的阀芯、阀座间有硬物垫住损伤密封面时,应通过车削密封面和研磨的方法来恢复该阀原来的密封效果。

  主要原因：因为阀门定位器和电器转换器等是调节阀的辅助装置，它们接受调节器的输人信号，然后以它自己输出信号来控制调节阀。特别是阀门定位器，与气动阀配套使用构成一闭环控制回路，用以提高调节阀控制精度。克服填料函与阀杆的摩擦力，提高阀门动作速度，可实现分段控制来改变调节阀的流量。

  解决办法：因此，要想取得理想的调节效果，必须使调节阀与定位器配合好，应用阀门定位器以提高调节阀的定位精度及工作可靠性，确保调节质量。

  为此，要通过对阀门定位器和电器转换器等调节阀的辅助装置的定期的检查，或通过定期的大修进行系统的检查和调试维修。