ZXP气动薄膜单座调节阀结构组成及工作原理

ZXP气动薄膜单座调节阀结构组成及工作原理

随着工业自动化程度的不断提高，调节阀作为自动调节系统的最终执行元件，在化工企业得到越来越广泛的应用，调节阀应用的好坏直接关系着生产的质量与安全。因此，结合长期从事气动元件的设计，增压设备选型及安装、调试及维护的经验，谈一谈气动薄膜调节阀结构组成、工作原理及选型。

一、ZXP气动薄膜单座调节阀结构组成及工作原理

　气动调节阀是以压缩气体（常采用净化压缩空气）为动力源，以气缸为执行器，并根据实际需求可选配电/气阀门定位器、电/气转换器、电磁阀、保位阀、储气罐、气体过滤/减压/油雾分离器等附件去驱动阀门，来实现调节目标，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，比如流量、压力、温度、液位等各种工艺过程参数。
2、气动调节阀工作原理
自工业控制系统如DCS、PLC等系统送出4-20ma电流信号，送至气动调节阀定位器。定位器根据所接收到的电流值，自动调节压缩空气量（压力）的大小，并将压缩空气送至膜室上/下腔。当膜室内的气压大于弹簧的弹力范围及阀体内部压力和其它阻力时，就可以推动阀芯、阀杆、推杆等构件自由运动了。
3、气动调节阀的弹簧范围
弹簧范围：是指一台阀在静态启动时的膜室压力到走行程时的膜室压力。20～100KPa，表示这台阀静态启动时膜室压力是20KPa，关闭时的膜室压力是100KPa。常用的弹簧范围有20～100KPa、20～60KPa、60～100KPa、60～180KPa、40～200KPa。

ZXP气动薄膜单座调节阀结构组成及工作原理气动薄膜结构组成
气动执行器由执行机构和调节机构组成。执行机构包括：气动薄膜、气动活塞、气动长行程3种，调节机构为：阀、闸板、调节阀等，有直、角行程两种。
2、气动薄膜调节阀工作原理
0.2～1kg／cm的信号压力输人薄膜气室中，产生的推力使推杆部件移动、弹簧被压缩产生的反作用力与信号压力在薄膜上产生的推力相平衡。推杆的移动即是气动薄膜执行机构的行程。正作用式：当薄膜气室内输人信号压力时，使推杆部件向下移动。反作用式：当薄膜气室内输人信号压力时，使推杆部件向上移动。

二、ZXP气动薄膜单座调节阀结构组成及工作原理的选型
调节阀是直接接触工艺介质的控制机构，承受着流体的压力、温度、冲刷、腐蚀和磨损。恶劣工况下不乏调节阀卡塞、振动、泄漏、流量特性失真甚至 阀芯脱落的现象。在长期的机械疲劳、热冲击和化学腐蚀作用下，调节阀的使用性能逐渐下降。实际上调节阀的使用寿命难以估计，最重要的因素是需要设计者了解工艺要求及使用工况。

1、ZXP气动薄膜单座调节阀结构组成及工作原理的选用
在调节阀的选用中，必须首先考虑是否能达成工艺目的，满足控制要求以及长期稳定使用。调节回路参数的整定耗时费力，其重要的原因便是调节阀的流量特性很难做到理想曲线。控制器采用计算机技术已能使P I D算法接近数学期望值，但通过调节阀动作得到的流量特性总是偏离理想值，需要多次调整才能稳定。对于单回路而言，可以放宽控制强度得到较好的稳定性；而串级回路中，副回路需要较好的快速响应及自我稳定性才能跟随主回路的变化。在化工企业中常用的串级调节回路主回路为温度（液位）调节，副回路为流量调节，如图1所示。

流量回路响应快速，易造成调节阀振荡，使整个串级回路波动。相对P形阀芯，采用V形阀芯有利于提升控制品质。它具有不对称结构，定点径向力震动性小，有利于阀芯稳定，延长使用寿命，并且远离流体冲刷区，有利于保护阀芯／座，避免湍流损坏此外，等百分比流量特性是严格的等百分比曲线，在任何口径下，不改变曲线特性，工作范围20％～90％。
在化工装置中，常存在有多种有毒介质。在CS2装置中典型的有毒介质CS2。从安全、环保的角度应采用低泄漏阀。调节阀的泄漏源主要为阀杆与填料间隙，为保证阀杆动作自如，必须与填料有一定间隙。对于低沸点介质很容易从此处泄漏出来。
采用波纹管密封可解决这个问题。传统的波纹管受材质和加工工艺限制，使用寿命不长。阀门应具，这样才能防止任何有毒及易燃爆气体散逸到大气中，采用软密封的阀芯／座配合，可达到零内泄漏，且使用次数（阀门全开到全关）在160万次以上，同时可以加载波纹管检漏装置，更能保证阀门的安全性，保护人身及环境安全。

在CS2装置中液态硫磺介质在一定的温度下维持液态，如遇冷即结晶，工艺上此类管道设计为夹套管。调节阀也必须为夹套阀。许多厂家为降低制造成本，采取夹套外购的方式，将夹套与阀体固定在一起，通过夹套壁传热。金属之间很难作到无间隙，造成传热死角。要选择将夹套焊接在阀体上，采用下进上出的方式，独立循环系统使得介质能够均匀分布到阀体的各个部分；不改变原阀门的尺寸，方便安装，拆卸简便；结构小巧独立，不受管道干扰，也不对其他管件产生影响。这种夹套必须经过水压试验及探伤，使成本上升，但无保温死角。以上从工艺角度讨论了调节阀选型的特殊要求，在满足工艺需要的前提下，阀门的使用寿命与工作状况直接相关。在计算书上除了开度、噪声等结果，还应密切注意出口流速的值，原则上液体的出口流速不应 >3 m／s，而对于气体或蒸汽则不应>3Mach，在选型的过程中，如果忽略了这个值而单纯地看开度和噪声，过高的流速会造成对阀门内件的损害，从而使阀门的使用寿命不能得到保障。

三、ZXP气动薄膜单座调节阀结构组成及工作原理主要零件材料

四、ZXP气动薄膜单座调节阀结构组成及工作原理主要参数与性能指标

1.主要参数                                                                                                                  表2

2.ZXP气动薄膜单座调节阀结构组成及工作原理主要性能指标                                                                                                              表3

注：本产品性能指标贯彻 GB/T4213-92标准

三、ZXP气动薄膜单座调节阀结构组成及工作原理结语
气动调节阀作为调节系统的终端设备，在化工企业被广泛的应用。但必须正确的选择才能达到理想的调节效果。气动薄膜精小型单座调节阀（ZXP气动调节阀）采用顶导向结构，配用多弹簧薄膜执行机构。具有结构紧凑、重量轻、动作灵敏、流体通道呈～流线型、压降损失少、阀容量大、流量特性精确、拆装方便等优点。广泛应用于精确控制气体、液体、蒸汽等介质，工艺参数如压力、流量、温度、液位保持在给定值。特别适用于允许泄漏量小阀前后压差不大的工作场合。

        本系列产品有标准型、调节切断型、波纹管密封型、夹套保温型、低温型、高温散热型等多个品种。  产品公称压力等级有PN16、25、40、64(63)：20(Class150)、50(Class300)、110((Class600)口径范围DN15～250。适用流体温度由-250℃～+550℃范围内多种档次。泄漏量标准有Ⅳ级或Ⅵ级。流量特性有线性或等百分比。设计单位及用户可根据具体工况进行选择。本公司产品可与国产ZMAP、ZMBP、ZJHP(精小型)、ZHAP、ZHBP、VP、HTS、ZHTS、HLS、HTS型等单座调节阀等效。