气动薄膜式调节阀保位设计方案

【资料简介】

气动薄膜式调节阀保位设计方案

重要控制回路在故障时的保位一直是一个重要的问题，随着工程技术的发展，保位的意义没有发生变化，但保位的方法却一直在发展中，本文就目前保位方法的实现作一探讨。 一般来说，我们在选择气动薄膜调节阀时，都要先确定选气开还是气闭，这就是选择调节阀断气时的保护位置，如果工艺要求断气时阀门打开，则选择常开(气闭)式调节阀，反之则选择常闭(气开)式调节阀。这只是一个粗浅的方案，如果工艺要求断气、断电、断信号的三断保护，则调节阀就需要配HMT三通调节阀置一些附件来组成一个保护系统才能实现控制要求，这些附件主要有保位阀、电磁阀、气罐等。以下是单作用气动薄膜调节阀和双作用气动调节阀的两种保位方案。本方案主要由气动调节阀、电-气阀门定位器、失电(信号)比较器、单电控电磁换向阀、气动保位阀、阀位信号返回器等组成，其工作原理如下：

1、断气源：当控制系统气源故障(失气)时，气动保位阀自动关闭将定位器的输出信号压力锁定在气动控制阀的膜室内，输出信号压力与控制阀弹簧产生的反力相平衡，气动控制阀的阀位保持在故障位置。该保位阀应设定在略低于气源的最小值时启动。

2、断电源：当控制系统电源故障(失电)时，失电(信号)比较器控制单电控电磁换向阀的输出电压消失，单电控电磁换向阀失电，单电控电磁换向阀内的滑阀在复位弹簧的作用下滑动，电磁阀换向，将气动保位阀的膜室压力排空，气动保位阀关闭，将定位器的输出信号压力锁定在气动控制阀的膜室HPAS高压单座角阀内，输出信号压力与控制阀弹簧产生的反力相平衡，气动控制阀的阀位保持在故障位置。

3、断信号：当控制系统信号故障(失信号)时，失电(信号)比较器检测到后，断掉单电控电磁换向阀的电压信号，单电控电磁换向阀失电，单电控电磁换向阀内的滑阀在复位弹簧的作用下滑动，电磁阀换向，将气动保位阀的膜室压力排空，气动保位阀关闭，将定位器的输出信号压力锁定在气动控制阀的膜室内，输出信号压力与控制阀弹簧产生的反力相平衡，气动控制阀的阀位保持在故障原位。位置反馈信号由阀ZSSV气动V型调节球阀门信号返回器给出。

本方案的优点：“三断”保护启动时，系统反应较快，动作迅速。整体造价比较便宜。

    1 气动薄膜式调节阀保位设计方案保位的要求

    在工程实践中，当遇到气、电故障时，不同的场合对阀门的状态有不同的要求，这些要求的作出往往是处于安全方面的考虑，另外在安全无忧的情况一下，生产的连续性也是考虑的一个重要方面。

   例如：在用蒸汽进行物料加热时，如果遇到气电故障，为了保险起见，应将阀门关闭，切断蒸汽，即故障关（Fail to close）；再如水冷却物料系统中，遇故障时，会希望水不要被切断，此时要求故障开（Fail to open），而有些场合则希望故障出现时，阀位保持在原来的位置不变，以保持流体的固定流量，如物料结晶过程中，用于冷却的冷却水，此时需要保位（Fail to lock）。

本方案的缺点：电磁阀长期带电，影响使用寿命。配用附件较多，安装、调试复杂一些，阀位反馈需另配阀位信号返回器，在配用手轮的情况下，比较复杂。气动调节阀就是由阀体(座阀/截止阀)和气动执行机构组装而成，以压缩气体为动力源气动执行机构接受气动控制器或阀门定位器输出的气压信号，并将其转换成相应的推杆直线位移，以推动气动调节阀动作。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，为进一步满足用户工况要求，以多年的设计、生产及现场使用经验为基础，结合设计理念，自主研发的新一代高性能产品。将产品的品质，性能、寿命，维护，外观和成本等纳入设计的核心，具有控制精确、响应快速、关闭严密、结构紧凑、维护简单、寿命长、成本低等特点。

气动薄膜式调节阀保位设计方案附件配置：

1.减压阀：降低控制气源压力，以适宜执行机构的工作压力，

2.过滤器：滤去压缩空气中的水和其它杂质，保证进入电/气转换器定位器以及执行机构的压缩空气的清洁。许多产品是减压阀和过滤器一体化设计，

3.定位器：是阀位控制的核心部件，对调节阀的阀位进行精确控制，

4.行程开关：通常安装在阀门的全开和全关位置，用以发出阀门全开和全关的信号送到控制系统。

5.阀位保护：是阀位保护装置。当仪表的气源压力中断，或气源供给系统发生故障时，气动保位阀能够自动切断调节器与调节阀气室，或定位器输出与调节阀气室之间的通道，使调节阀的阀位保持原来的控制位置，以保证调节回路中工艺参数不变。这样介质的被调作用不中断，故障消除后，气动保位阀立刻恢复正常位置。

    2 气动薄膜式调节阀保位设计方案的保位分析 

    2.1 阀门在断电时的保位

    本文着重讨论的是气动阀的保位问题，但电动阀的保位亦需在此一提。电动控制阀由电动执行机构进行控制，当断电时，电机停转，电动执行机构停止运动，阀门也便保持在故障时的位置。所以要求保位的场合，电动阀一般都能实现。需要注意的是，电动阀只具有故障保位的功能，而不具有故障时阀开或故障时阀关的功能。 一般工厂电源都有备用电源，故断电保位考虑的较少，如有些场合要考虑断电时的保位，则有以下几种方法：

    （1）用二通电磁阀

    如图示，可在定位器和薄膜头之间的接管上加装通电开的二通电磁阀。当断电时，电磁阀关闭，定位器和薄膜头间的气路被切断，气便被封闭在薄膜头内，从而使阀位保持不变。

    （2）用智能定位器（SMART POSITIONER）

    目前，智能定位器的应用还不是十分普遍，而且各个厂家生产的智能定位器的“智能”程度也有较大差异。有一些智能定位器的内部有电磁阀，通过软件编程可以使其实现断电时的保位，靠的也是电磁阀的气路切断。应注意的是有些智能定位器的内部并不带有电磁阀，则断电不能实现保位，用户在选用时应该了解清楚。

    2.2 气动薄膜式调节阀保位设计方案阀门在断气时的保位

    （1）气动薄膜阀的保位

    工程上的保位一般就是指断气时的保位（Air lock），有一种专门的控制部件称为保位阀。保位阀本身是一种单弹簧结构，在断气的情况下，弹簧动作，将阀锁闭，从而实现气路的切断。保位阀可安装在薄膜头与定位器之间，当气源压力低于规定值时，该阀自动关闭，将信号用气封闭在膜头内，从而使阀门开度保持在故障前的位置。

    （2）气缸阀的保位

    从理论上来讲，当气源断掉时，双作用气缸不动作，不装保位阀即可实现保位。但在工程实际应用中，流体作用及气缸两端压力不均衡等作用影响，阀位不能稳定保持在故障前的位置。所以双作用气缸阀若想实现稳定的保位，需在气缸两端都装上保位阀，且保位阀的气源应由控制气缸的二位五通电磁阀的前端气路上引出。

单作用气缸如果一端通气，则只需在通气端装上保位阀即可，如果两端均通气，则两端都应该装上保位阀。需要指出的是，保位阀在气路切断后，只能短时维持气压稳定，如果要求较长时间的阀位稳定，则必须设置小型储气罐以保持较长时间的供气。

当气源故障（失气）时，单向阀关闭，闭锁阀失气，在闭锁阀的滑阀在弹簧的作用下复位，气路换向，断开系统的气源管路，接通储气罐管路，由储气罐向阀门供气，以保证阀门有若干次动作，实现连续控制的目的。由于储气罐的容量有限，且储气罐中的气源压力随着阀门动作不断下降，不可长期使用储气罐为阀门供气。本方案配用储气罐的容量应比一般保护用储气罐的容量大。本方案在断气源时，阀门动作的次数与储气罐的容量有关。

对于气动薄膜调节阀的保位方案，还有一个可供参考：在定位器和执行器之间串联保位阀和两位三通电磁阀各一，在断气时用保位阀来保位，在断信号时，用电磁阀来保位，不过，电磁阀必须与定位器进行连锁（在控制程序中设定），即定位器有信号，电磁阀必有电，定位器一旦失信号，自力式差压调节阀电磁阀必须立即断电。

    3 气动薄膜式调节阀保位设计方案结论

    由以上分析可以得出以下结论：在一些需保位场合，如果在断电不断气的情况下，可用通电开的二通电磁阀实现保位功能，在断气不断电的情况下，可用保位阀实现该功能。对一些特别重要的场合，为防止断电、断气带来的影响，可同时用二通电磁阀和保位阀。

    为减少在现场安装时的不必要麻烦，可由阀门生产厂家完成系统的成套安装工作，从而提高系统的可靠性。用户只要在控制阀订货时注明Fail to lock（故障时保位）即可。

气动调节阀就是由阀体(座阀/截止阀)和气动执行机构组装而成，以压缩气体为动力源气动执行机构接受气动控制器或阀门定位器输出的气压信号，并将其转换成相应的推杆直线位移，以推动气动调节阀动作。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，为进一步满足用户工况要求，以多年的设计、生产及现场使用经验为基础，结合设计理念，自主研发的新一代高性能产品。将产品的品质，性能、寿命，维护，外观和成本等纳入设计的核心，具有控制精确、响应快速、关闭严密、结构紧凑、维护简单、寿命长、成本低等特点。