气动调节阀是广泛应用于石油、化工、电力、冶金等工业企业的工业过程控制仪表之一。在化工生产中，调节系统中不可缺少调节阀。它是工业自动化系统中的重要环节，就像生产过程自动化的手脚。下面带您全面了解气动控制阀。

工作原理

气动调节阀以压缩空气为动力源，以气缸作为执行机构，利用电气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件驱动阀门实现开关或比例调节。它接收工业自动化控制系统的控制信号，用于调节管道介质的流量、压力、温度等各种过程参数。气动控制阀的特点是控制简单、响应速度快、本质安全，无需额外的防爆措施。

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气动调节阀工作原理（图）

气动调节阀通常由气动执行机构和调节阀连接、安装和调试组成。气动执行器可分为单作用和双作用两种。单作用执行机构有复位弹簧，但双作用执行机构没有复位弹簧。 。其中，单作用执行机构在阀门失去来源或突然发生故障时，能自动恢复到阀门最初设定的开启或关闭状态。

气动控制阀按动作形式分为气开式和气闭式两种，也就是所谓的常开型和常闭型。气动调节阀的开启或关闭通常是通过执行机构和阀态结构的正反作用。实施不同的组装方法。

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气动调节阀的工作原理

气开式（常闭式）是指当隔膜头上的气压增大时，阀门朝开度增大的方向移动。当输入气压达到上限时，阀门处于全开状态。反之，当气压降低时，阀门向关闭方向移动。当没有输入空气时，阀门完全关闭。一般来说，我们将空开控制阀称为故障关闭阀。

气闭式（常开式）的动作方向与气开式正好相反。当气压增大时，阀门向关闭方向移动；当气压降低或消失时，阀门向开启方向移动或全开。一般来说，我们将气闭式控制阀称为故障开启阀。

气体开启和关闭的选择是基于工艺生产的安全性。当气源被切断时，调节阀无论处于关闭位置还是打开位置都是安全的。

例如，在加热炉的燃烧控制中，调节阀安装在燃气管道上，根据炉内温度或加热炉出口处被加热物料的温度来控制燃料的供给。这时选择气开式阀门比较安全，因为一旦气源停止供应，阀门关闭比全开更为合适。如果气源中断且燃油阀完全打开，可能会发生过度加热。另一个例子是由冷却水冷却的热交换设备。热物料在热交换器中与冷却水进行热交换而被冷却。调节阀安装在冷却水管上，利用物料热交换后的温度来控制冷却水量。当气源中断时，为了安全起见，调节阀应处于打开位置，应使用气密式（即FO）调节阀。

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阀门定位器

阀门定位器是调节阀的主要附件，与气动调节阀配合使用。它接收调节器的输出信号，然后利用其输出信号来控制气动调节阀。当调节阀运动时，阀杆的位移通过机械装置反馈给阀门定位器，阀位状态通过电信号传送到上位系统。阀门定位器按其结构形式和工作原理可分为气动阀门定位器、电-气阀门定位器和智能阀门定位器。

阀门定位器可以增大调节阀的输出功率，减少调节信号的传输滞后，加快阀杆的运动速度，提高阀门的线性度，克服阀杆的摩擦力并消除影响的不平衡力，从而确保调节阀门的正确定位。

执行器分为气动执行器和电动执行器，又分为直行程和角行程。用于自动和手动开关各种门、空气板等。

气动调节阀安装原则

(1)气动调节阀的安装位置距地面必须有一定的高度，并在阀门的上方和下方留有一定的空间，以便于阀门的拆装和维修。对于装有气动阀门定位器和手轮的调节阀，必须易于操作、观察和调节。

(2)调节阀应安装在水平管道上，上下两侧与管道垂直。一般应在阀门下方支撑，以保证稳定性和可靠性。对于特殊场合，当调节阀需要水平安装在垂直管道上时，还应对调节阀进行支撑（小口径调节阀除外）。安装过程中，避免对调节阀施加额外的压力）。

(3)调节阀的工作环境温度应为(-30℃～+60℃)，相对湿度不宜大于95%，相对湿度不宜大于95%。

(4)调节阀前后应有直管段，长度不小于管径的10倍(10D)，防止阀门直管段过短影响流动特性。

(5)调节阀与工艺管道口径不同时，宜采用变径管连接。安装小口径调节阀时，可采用螺纹连接。阀体上的流体方向箭头应与流体方向一致。

(6)必须安装旁通管。目的是为了方便切换或手动操作，并且可以不停机检查调节阀。

(7)调节阀安装前必须彻底清除管道内的异物，如污垢、焊渣等。

常见故障及解决方法

调节阀不动作

首先确认气源压力是否正常，查找气源故障。若气源压力正常，判断定位器或电/气动转换器的放大器是否有输出；若无输出，则说明放大器恒流孔被堵塞，或压缩空气中的水分积聚在放大器球阀处。用小钢丝清理恒流孔，清除污垢或清洁气源。

如果以上均正常，有信号但不动作，则说明执行器有故障或阀杆弯曲，或阀芯卡住。在这种情况下，必须将阀门拆开进行进一步检查。

调节阀卡住

若阀杆往复行程缓慢，可能是阀体内有粘性物质，结焦堵塞，或填料压得太紧，或聚四氟乙烯填料老化，阀杆弯曲、划伤等。调节阀卡阻故障多发生在新投入运行的系统和检修运行初期。管道内焊渣、铁锈等造成节流、导向部位堵塞，造成介质流通不畅，或检修时调节阀充装过多。拧紧导致摩擦力增大，导致出现小信号不动作、大信号过度动作的现象。

遇到这种情况，可以快速打开或关闭辅助管路或调节阀，让赃物被辅助管路或调节阀中的介质冲走。另外，还可以用管钳夹住阀杆，借助外部信号压力，前后旋转阀杆，使阀芯穿过堵塞物。如果还不能解决问题，可以加大气源压力，加大驱动功率，上下移动几次即可解决问题。如果仍不能动作，则需要拆卸控制阀。当然，这项工作需要很强的专业技能，必须在专业技术人员的协助下完成，否则后果会更加严重。

阀门泄漏

调节阀泄漏一般包括调节阀内泄漏、填料泄漏以及阀芯、阀座变形引起的泄漏，下面分别分析。

1、阀门内部泄漏

阀杆长度不合适。气开式阀门阀杆过长，阀杆向上（或向下）距离不够，导致阀芯与阀座之间产生间隙，不能充分接触，造成松动内部泄漏。同样，如果空气截止阀的阀杆太短，也可能造成阀芯与阀座之间存在间隙，不能充分接触，造成关闭不严、内漏。解决方法：应缩短（或延长）调节阀的阀杆，使调节阀的长度合适，不再出现内漏。

2、填料泄漏

填料装入填料函后，通过压盖对其施加轴向压力。由于填料的塑性变形，产生径向力，与阀杆紧密接触。然而，这种联系并不是很统一。有的部件接触松散，有的部件接触紧密，有的部件根本不接触。调节阀在使用过程中，阀杆与填料之间存在相对运动。这种运动称为轴向运动。使用过程中，受高温、高压、高渗透流体介质的影响，调节阀填料函也是较常发生泄漏的部位。填料泄漏的主要原因是界面泄漏，纺织填料也可能发生泄漏（压力介质沿着填料纤维之间的微小间隙向外泄漏）。阀杆与填料之间的界面泄漏是由于填料接触压力逐渐衰减、填料本身老化等原因造成的，此时压力介质会沿着填料与填料之间的接触间隙向外泄漏。阀杆。

为了便于装入填料，将填料函顶部倒角，并在填料函底部放置一个具有小耐腐蚀间隙的金属保护环。注意保护环与填料的接触面不能倾斜，以免填料受介质压力。推出。填料函与填料接触部分的表面应进行精加工，以提高表面光洁度，减少填料的磨损。选用柔性石墨作为填料，因为它气密性好，摩擦力低，长期使用变化小，因磨损烧损小，维修方便，压盖螺栓重新拧紧后摩擦力不改变，并具有良好的耐压性和耐热性。性能良好，不被内部介质腐蚀。与阀杆和填料函内部接触的金属不会出现点蚀或腐蚀。这样，有效地保护了阀杆填料函的密封，保证了填料密封的可靠性，使用寿命也大大提高。

3、阀芯、阀座变形、泄漏

阀芯和阀座泄漏的主要原因是调节阀生产过程中的铸造或锻造缺陷会导致腐蚀加剧。腐蚀性介质的通过和流体介质的侵蚀也会造成调节阀的泄漏。腐蚀主要以冲蚀或空蚀的形式存在。当腐蚀性介质通过调节阀时，会对阀芯和阀座材料造成侵蚀和冲击，导致阀芯和阀座变成椭圆形或其他形状。随着时间的推移，阀芯和阀座将会损坏。不匹配、间隙、密封松动和泄漏。

选好阀芯和阀座的材料。选用耐腐蚀材料，坚决杜绝存在麻点、沙眼等缺陷的产品。如果阀芯、阀座变形不太严重，可以用细砂纸打磨，消除痕迹，提高密封光滑度，以提高密封性能。如果损坏严重，则应更换新阀门。

振荡

调节阀弹簧刚度不足，调节阀输出信号不稳定、变化较快，容易引起调节阀振荡。另外，所选阀门的频率与系统频率相同或管道或底座振动剧烈，引起调节阀相应振动。如果阀门选型不当，调节阀在小开度运行时，流阻、流量、压力都会发生剧烈变化。当超过阀门的刚度时，稳定性会变差，严重时会出现振荡。

由于产生振荡的原因有很多，必须具体问题具体分析。若振动较轻微，可增加刚度消除，如选用弹簧刚度大的调节阀、改用活塞执行机构结构等；如果管道和底座振动剧烈，可通过加支撑消除振动干扰；阀门的频率与系统频率一致，同时更换不同结构的调节阀；小开度工作引起的振荡是由于选择不当造成的。具体是因为阀门的流通能力C值太大。必须重新选择。选用流量C值较小的或采用分程控制或采用主阀来克服调节阀开度小引起的振荡。

调节阀噪音大

当流体流经调节阀时，如果前后压差过大，阀芯、阀座等部件就会产生气蚀，导致流体产生噪声。如果流通能力值选择较大，则必须重新选择流通能力值合适的调节阀，以克服调节阀在小开度操作时产生的噪音。以下是消除噪音的几种方法。

1.消除共振噪声的方法

只有当调节阀产生共振时，能量才会叠加，产生100分贝以上的强烈噪音。有的振动强但噪声小，有的振动弱但噪声很大，有的振动和噪声都大。这种噪声产生频率通常在 3000 到 7000 Hz 之间的单音声音。显然，消除了共振，噪音自然就会消失。

2、消除空化噪声的方法

空化是水动力噪声的主要来源。空化时，气泡的破裂产生高速冲击，引起局部强烈湍流和空化噪声。这种噪音具有很宽的频率范围，并产生类似于含有沙子和砾石的流体产生的声音的嘎嘎声。消除和减少气蚀是消除和降低噪声的有效途径。

3、采用厚壁管道法

使用厚壁管是处理声路的方法之一。使用薄壁管道可使噪声增加5分贝，使用厚壁管道可降低噪声0～20分贝。相同管径的管壁越厚，相同壁厚的管径越大，降噪效果越好。例如，当管道壁厚为6.25、6.75、8、10、12.5、15、18、20、21.5mm时，降噪量可为-3.5、-2（即增加）、0、3、分别为 6、8。 、11、13、14.5 分贝。当然，壁越厚，成本就越高。

4、使用吸声材料法

这也是目前比较常见、最有效的声路处理方法之一。可采用吸声材料包裹噪声源和阀门后面的管道。必须指出的是，由于噪声会通过流体流动长距离传播，因此只要包裹吸声材料或使用厚壁管，消除噪声的效果就结束。这种方法适用于噪声不是很高且管道不是很长的情况，因为它是一种比较昂贵的方法。

5、串联消音法

适合作为空气动力噪声的消声剂，可以有效消除流体内部的噪声并抑制传递到固体边界层的噪声水平。这种方法对于质量流量大或阀前后压降比高的地方最为有效和经济。使用吸收式串联消音器可以显着降低噪音。但从经济考虑，衰减一般限制在25分贝左右。

6、隔音盒法

使用隔音箱、房屋和建筑物隔离内部噪声源，将外部环境噪声降低到可接受的范围。

7、串联节流方式

当调节阀压力比较高（△P/P1≥0.8）时，采用串联节流方式，即总压降分散在调节阀和阀后的固定节流元件上。如采用散流器、多孔限流板等，是降低噪音最有效的方法。为了获得最佳的扩压器效率，扩压器必须根据各件的安装情况（物理形状、尺寸）进行设计，使阀门产生的噪声级与扩压器产生的噪声级相同。

8.使用低噪音阀门

低噪音阀门使流体通过阀芯和阀座的曲折流道（多孔通道、多流道）逐渐减速，以避免流道中任何一点出现超音速。低噪声阀门有多种形式和结构（有些是为专门系统设计的）可供使用。当噪声不是很大时，可采用低噪声套筒阀，可降低噪声10～20分贝。这是最经济的低噪音阀门。

阀门定位器故障

普通定位器的工作原理是机械力平衡原理，即喷嘴挡板技术。主要故障类型如下：

(1)由于其工作原理是机械力平衡，所以活动部件较多，易受温度和振动的影响，引起调节阀的波动；

（2）采用喷嘴挡板技术，由于喷嘴孔很小，很容易被灰尘或不洁净的气源堵塞，导致定位器无法正常工作；

(3)利用力平衡原理，在恶劣工况下弹簧的弹性系数会发生变化，导致调节阀非线性，控制质量下降。

(4)智能定位器由微处理器(CPU)、A/D、D/A转换器等部件组成。其工作原理与普通定位器完全不同。给定值与实际值之间的比较纯粹是电信号。这不再是力量的平衡。因此可以克服传统定位器的力平衡的缺点。但在紧急停车场使用时，如紧急切断阀、紧急排气阀等，要求这些阀门保持静止在某个位置。只有当紧急情况发生时，它们才需要可靠运行。如果长时间保持在某个位置，很容易造成损坏。电气转换器失控，造成小信号故障的危险情况。还。由于阀门用位置传感电位器在现场工作，电阻值容易发生变化，造成小信号不动作、大信号全开等危险情况。因此，为了确保智能定位器的可靠性和可用性，必须经常对其进行测试。