气动笼式单座调节阀

一、气动笼式调节阀 概述

气动笼式调节阀是一种压力平衡调节阀,采用笼式套筒导向、单座密封结构，配用多弹簧执行机构或者电动执行机构，流道呈S流线型，选用进口密封环。整体具有工作平稳、允许压差大、流量特性精确噪音低等特点。气动笼式调节阀特别适用于允许压差小、阀前后压差较大的工作场合。气动笼式调节阀有常温型、高温型、低温型、调节切断型、波纹管密封型等多种型式。产品公称压力等级有PN1.6、4.0 6.4、10.0；阀体口径范围DN20-DN300；适用流体温度-150℃ -+560℃范围内多种档次；气动笼式调节阀泄露等级氛分为Ⅳ级、Ⅴ级、Ⅵ级；流量特性有直线、等百分比。多种规格可供选择。

气动笼式单座调节阀工作原理

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。

气动笼式单座调节阀的分类及应用

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。   

气开式改变为气关式或气关式改变为气开式，如调节阀安装有智能式阀门定位器，在现场可以很容易进行互相切换。  

但也有一些场合，故障时不希望阀门处于全开或全关位置，操作不允许，而是希望故障时保持在断气前的原有位置处。这时，可采取一些其它措施，如采用保位阀或设置事故专用空气储缸设施来确保。  

    气动调节阀的维修：气动调节阀准确正常地工作对保证工艺装置的正常运行和安全生产有着十分重要的意义。因此加强气动调节阀的维修是必要的。同类产品还可以通过电动控制为电动笼式单座调节阀。

气动笼式单座调节阀常见故障及产生的原因 

1．气源系统故障

    仪表风线堵塞。由于球阀在仪表分支风线末端有节流作用，风线中赃物在此处易堆积堵塞。致使仪表风压过低，调节阀不能全开全关，甚至调节阀不动作。

    空气过滤减压阀故障。空气过滤减压阀长时间使用赃物太多，减压阀漏风，减压阀设定输出压力过底，使输出的仪表风压小于规定的压力。致使调节阀动作迟缓，不能全开全关甚至不动作。

铜管连接故障。铜管老化漏风，接头连接处松动或赃物堵死铜管使仪表信号风压低致使调节阀不动作，不能全开全关，手动状态阀位不稳定产生调节振荡。

仪表风系统故障。空压站异常，装置净化风罐异常，切水不及时使风线结冰，仪表风线漏风或被赃物堵死，造成装置仪表风压过低甚至无风。

仪表风支线阀门未开，造成调节阀不动作。常发生于装置大修，改造后开车期间。

2.电源系统故障

电源线接线端子处松动，短路，脱落，极性接反故障。由于现场振动，接线不牢造成接线松动或灰尘太多造成接触不良使控制室到达现场的信号时有时无，致使调节阀动作混乱产生调节振荡。由于接线失误，设备进水或受潮等原因使电源线接线处短路从而使调节阀接受到的信号比调节器的信号便低，造成调节阀不能全开全关。脱落及极性接反调节阀不动作。极性接反常发生于安装新表，从新接线，装置大修等情况。

电源线中间接头或中间受伤处故障。电源线受环境的振动、外力的拉扯，绝缘胶带失效绝缘性能下降及接头进水高温烘烤等原因使电源线接头松动或似断非断，电源线之间短路或对地短路，接线头或电源线断裂。致使调节阀动作不连续，不能全开全关，不动作。在维修过程中电源线中间接头接反，造成调节阀不动作。

调节阀不受调节器控制故障。在装置大修，改造后开车过程中电源线接错或控制室内组态有错误造成调节阀不受调节器控制。

3.电气转换器故障 

零点、量程不准。由于安装调试不准或现场振动、温度变化等原因使转换器输出信号的零点、量程不准。致使调节阀不能全开全关，泄露量大，限量等现象。在对转换器现场调校中首先应保证转换器信号小表指示准确。平常应对信号小表进行维护。

节流孔堵塞。仪表风赃物堵塞节流小孔。致使调节阀不动作。

输出不线性。由于转换器中的线圈、部件老化或受现场振动、环境温度的影响，使转换器的输出不线性，致使在对其进行零点、量程调节过程中不能达到要求值，调节阀动作不线性，不能全开全关。

4.阀门定位器故障 

1）电气阀门定位器

零点、量程不准。由于定位器安装过程中调试不准或现场振动、温度变化及调节阀阀杆行程改变，反馈杆位置的改变等原因使调节阀*小开度和*大开度与控制室的信号不一致。致使阀门定位器输出的信号不能使调节阀全开全关，造成泄露量大，限量等现象。在对定位器现场调校中首先应保证调节阀动作良好，反馈系统安装牢固动作良好，然后通过标准信号来进行调整。使调节阀的行程与控制信号一致。

节流孔堵塞。赃物堵塞节流孔。使定位器无输出信号，导致调节阀不动作。

喷嘴、挡板间有赃物。受现场环境的影响，定位器使用一段时间后会附着一层灰尘，影响喷嘴挡板的背压，从而影响定位器的输出。造成调节阀状态不稳，产生震荡。

密封不好。长期使用的定位器各种紧固螺母、密封垫片易发生松动、老化现象，造成定位器漏风。使调节阀不能全开全关，阀位不稳，产生调节振荡。

反馈杆故障。长期运行中反馈杆紧固螺母逐渐松动甚至脱落，造成反馈杆松动、歪斜、与固定件卡碰、脱落。使调节阀动作迟缓，波动频繁，调节阀限位甚至失去控制。反馈板上的限位弹簧脱落，或反馈杆从中脱出，造成反馈杆与反馈板接触不良，产生滞后，造成调节阀动作频繁。使被控参数难以稳定特别在调节阀动作要求准确的温度控制中产生较大影响。

固定螺母松动。定位器固定螺母安装不牢产生松动，造成定位器歪斜，影响反馈杆动作，造成卡碰现象。使调节阀动作不稳定，产生限位等现象。定位器中各种弹簧的紧固螺丝在震动环境下松动，改变了弹簧的预紧量，影响弹簧的张力和状态。使定位器的零点量程发生改变，定位器不线性，致使调节阀不能全开全关，调节阀动作不线性。

永久磁铁位置发生变化。由于受到外力作用，使两块磁铁的位置发生变化，改变了磁场的位置，是线圈受力不平衡，定位器输出不线性，致使调节阀动作不线性。磁铁吸附杂质如铁销等，形成卡碰阻碍挡板的移动，使定位器的输出不准，从而使调节阀动作与控制信号不一致。

2）智能定位器

    反馈杆故障。反馈杆紧固螺母松动甚至脱落，造成反馈杆松动、歪斜、与固定件卡碰、脱落。使调节阀动作迟缓，波动频繁，调节阀限位甚至失去控制。定位器固定不牢发生歪斜松动，影响反馈杆的活动，造成卡碰现象使调节阀限位。反馈板上的限位弹簧脱落，或反馈杆从中脱出，造成反馈杆与反馈板接触不良，产生滞后，造成调节阀动作频繁。使被控参数难以稳定特别在调节阀动作要求准确的温度控制中产生较大影响

    定位器调校不好。调校中中间位置没有找好，手动输出时调节阀没有去开全关，气开气关选择不对等。使调节阀不能全开全关，造成泄漏量大，限位等现象。

    由于智能定位器的调校复杂，时间长，而且需要多次全开全关，对工艺波动大，因此调校时应把调节阀切出，特别是在调校控制温度的调节阀一定要离线调整。

气动笼式单座调节阀故障

1）调节阀漏量大，调节阀全关时阀芯与阀座之间有空隙，造成阀全关时介质的流量大，被控参数难以稳定。

    在调节阀调校中调节阀行程调节不当或阀芯长时间使用造成阀芯头部磨损腐蚀。通常向下调节阀杆减小空隙达到减少泄漏的目的。

阀芯周围受到介质的腐蚀比较严重，阀芯受介质中焊渣、铁锈、渣子等划伤产生伤痕。应取出阀芯进行研磨，严重的应该更换新阀芯。

阀座受到介质的腐蚀比较严重，或介质中焊渣、铁锈、渣子等划伤产生伤痕，阀座与阀体间的密封被破坏。应取出阀座进行研磨，更换密封垫片，严重的应该更换新阀。

阀内有焊渣、铁锈、渣子等赃物堵塞，使调节阀不能全关，应拆卸调节阀进行清洗，同时观察阀芯阀座是否有划伤磨损现象。

套筒阀阀芯与阀座间的密封垫片损坏，碟阀的密封圈损坏使调节阀全关时节流间隙比较大。

2）调节阀盘根故障。阀杆与盘根间的摩擦力使调节阀小信号难以动作，大信号跳跃振动，造成调节过程中调节阀波动较大，参数难以稳定。摩擦力大时造成调节阀单向动作甚至不动。日常维护中应该定期增加润滑油或润滑脂，盘根老化严重，泄露严重的应该更换盘根。

    被调介质的高温高压使调节阀的盘根膨胀老化加大对阀杆的摩擦力；

    由于阀杆的频繁动作使盘根的密封性变差使介质外漏，若介质是高粘介质会附着在阀杆上加大了摩擦力，同时外泄介质受冷凝固更加增大了摩擦力；

    在处理盘根泄漏时盘根压板太紧增大了阀杆的摩擦力；

    调节阀安装管道前后管线不同心，使调节阀有应力且附加到阀杆上致使阀杆与盘根的摩擦力加大。

3）阀杆与连接件松动或脱落，由于现场震动或连接件紧固螺母松动，阀杆太靠下与连接件连接部分太少，在运行中阀杆与执行机构推杆不同步或脱落不动，影响调节阀动作甚至失灵。

4）阀座有异物卡住或堵死。管道中杂质进于阀座，损坏阀芯阀座影响调节阀动作，使漏量增大。在酸性气、瓦斯气的调节中气体中的杂质在调节阀节流处逐渐沉淀堵塞调节阀。在切水阀调节中，由于介质压力小，流速缓慢，介质中的杂质逐渐沉淀堵塞调节阀或调节阀前后的管道，使调节阀失去作用。

调节阀膜头故障。调节阀的波纹膜片长时间使用老化变质，弹性变小，密闭性变差，甚至产生裂纹漏风严重。压缩弹簧老化弹性系数改变，甚至断裂。使调节阀膜头输出的摧杆位移发生变化，推力变小，导致调节阀调节质量变差不能全开全关甚至失去调节作用。

5）调节阀控制系统中PID参数的设定。PID设定不当影响调节阀的动作甚至造成调节阀震荡调节，影响阀的使用寿命。在进行PID调节中首先应保证工艺介质比较稳定。如液位调节中若进料成周期性的大幅震荡，则液位很难稳定。还要确认工艺阀门的开启状态，在手动状态先使参数波动较小后，在进行PID调节。

6）工艺状态的确认。在调节阀漏量大时，确认副线阀门是否全关，调节阀限量时，确认调节阀前后的阀门开启程度。在被控参数变化频繁时确认工艺流程是否存在大的波动。

7）在对加热炉燃料油调节阀进行维修时，*好把调节阀切出投用副线运行，以防影响生产。如果不切出可开一点副线阀，维修时一定确保不因调节阀全关而使炉子熄火。

气动笼式单座调节阀日常维护要点

1.气动薄膜调节阀完好标准

零部件完整齐全，符合技术要求。

1）铭牌应清晰无误。

2）零部件应完好齐全并规格化。

3）紧固件不得松动。

4）端子接线应牢靠。

5）密封件应无泄露。

2.运行正常，符合使用要求。

1）运行时，仪表应达到规定的性能指标。

2）调节阀推杆上下自如，无卡涩现象。

3．设备及环境整齐、清洁，无跑、冒、滴、漏，符合工作要求。

1）整机应清洁，无锈蚀。

2）机身、管道、无跑、冒、滴、漏，各动、静密封点泄漏率符合设备管理目标值，各填料函无明显泄漏。

3）仪表管线、线路敷设整齐，均要做固定安装。

4）在仪表外壳的明显部位应有表示流向的永久性标志。

4.技术资料齐全、准确，符合管理要求。

1）说明书、合格证、入厂检定证书应齐全。

2）运行记录、故障处理记录、零部件更换记录应准确无误。

3）接线图纸、PID参数记录要齐全、准确。

5.调节阀的维护

调节阀具有结构简单和动作可靠等特点，但由于它直接于工艺介质接

触，其性能直接影响系统质量和环境污染，所以对气动调节阀必须经常维护和定期检修，尤其对使用条件恶劣和重要的场合，更应重视维修工作。

    调节阀的重点检查部位

1）阀体内壁

对于使用在高压差和腐蚀性介质场合的调节阀，阀体内壁、隔膜阀的隔膜经常受到介质的冲击和腐蚀，必须重点检查耐压、耐腐的情况。

2）阀座

调节阀在工作时，因介质渗入，固定阀座用的螺纹内表面易受腐蚀而使阀座松动，检查时应予注意，对高压差下工作的阀，还应检查阀座密封面是否被冲坏。

3）阀芯

    阀芯是调节阀工作时的可动部件，受介质的冲刷、腐蚀*为严重，检修时要认真检查阀芯各部分是否被腐蚀、磨损，特别是在高压差的情况下阀芯的磨损更为严重（因汽蚀现象），应予注意。阀芯损坏严重时应进行更换，另外还应注意阀杆是否也有类似的现象，或与阀芯连接松等。

4）膜片、“O”形圈和其它密封垫

    应检查调节阀中膜片、O”形圈和其它密封垫是否老化、裂损。

5）密封填料

应注意聚四氟乙烯填料、密封润滑油脂是否老化，配合面是否被损坏，应在必要时更换。

6）定期润滑

定期润滑是日常维护的一项重要内容，对气动调节的转动部件进行润滑，周期为一季度一次。

气动笼式单座调节阀 主要零件材料

气动笼式单座调节阀 主要技术参数