控制阀典型气路构成与解读(1)

工业过程控制系统中的由动力操作装置形成的终端元件,一般由执行机构、阀体、阀内件和附件组成。控制阀的附件主要有阀门定位器、电磁阀、限位开关、手轮/手柄、气动继动器、气动保位阀、快速排气装置、气动先导阀、 空气过滤减压器及储气罐等组成。

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过滤减压阀

根据SH/T 3020—2013 6.4气源连接与阀门的设置 6.4.3 仪表空气引入供气点前,应设置气源球阀,并经空气过滤器减压阀净化稳压处理。6.4.4气源球阀应安装在空气过滤器减压阀的上游侧,空气过滤器减压阀应靠近供气点。

通常是由空气过滤器(Filter) 、调压器(Regulator) 和油雾器(Lubricator)构成,即所谓的FRL组合,有时也称三元件。在FRL组合中过滤器占第一位置阻止杂质的进入,油雾器常放在最后,调压器则常位于中间且接一压力表以显示所调节的压力值。

过滤减压阀是控制阀必不可少的附件之一,结构原理如图所示:
几种常见的过滤减压阀:


过滤减压阀材质通常有塑料、铝合金、不锈钢等,由于塑料易老化损坏,会影响控制阀的工作,因此,金属过滤减压阀应用越来越广泛。

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定位器

根据SH/T 3005—2015 10.1.12 调节阀附件的选用应符合下列规定:调节阀宜配置智能阀门定位器(4mA~20mA DC 带 HART 协议);阀门定位器应为正作用;调节阀附带的电气组件如:电/气阀门定位器、电/气转换器、电磁阀及限位开关等用于防爆场合时,其防爆等级应符合有关防爆规范和规定;

气动控制阀实现自动控制的必备附件。

按输入信号分气动阀门定位器、电气阀门定位器和智能阀门定位器。智能阀门定位器是基于微处理器、使用数字数据处理技术、制定决策和双向通信的位置控制器,可以配备附加的设备和功能来支持主要功能。

工作原理是与气动执行器组成一个反馈控制回路,在这个回路中,调节阀位置反馈信号作为被控制的变量,与给定信号值在微处理器中做比较,这两个信号的偏差通过集成控制模块的输出端,发出不同步长的脉冲信号,控制I/P转换模块输出端的压力输出,从而驱动气动控制阀动作。原理如下图:
种常见的定位器:

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电磁阀

根据SH/T 3005—2015 10.1.12 调节阀附件的选用应符合下列规定:遥控、过程控制、联锁系统、实现气路自动关闭、要求调节阀开关等场合,应选用低功率(低于4 瓦)三通或四通电磁阀。特殊调节阀可不使用低功耗电磁阀;

根据SH/T 3005—2015 10.3.6.9 用于开关阀的电磁阀应符合下列规定:

a) 电磁阀宜选用直接作用式、至少5.5 毫米流通孔径、316SS 阀体;

b) 电磁阀应选用24V DC 供电、最大功耗≤4W、高温(等级 H)绝缘耐用型及长期带电型线 圈;

c) 用于弹簧复位型单作用执行机构的电磁阀应为 2 位 3 通型、通用型及断电排气式,用于双 作用执行机构的电磁阀应为 2 位 4 通型或 2 位 5 通型;

d) 电磁阀的防爆等级应符合危险区划分等级,防护等级不应低于 IP65。

根据GB50093-2013 6.10.9 电磁阀的进出口方位应安装正确。安装前应检查线圈与阀体间的绝缘电阻。

根据SH/T 3018—2003 5.4 电磁阀的设置原则5.4.1 控制阀上的电磁阀应安装在阀门定位器与执行机构之间。 5.4.2 电磁阀放空口应有防护措施。 5.4.3 当重点考虑系统的安全性时,冗余电磁阀宜采用与逻辑连接。 5.4.4 当重点考虑系统的可用性时,冗余电磁阀宜采用或逻辑连接。 5.4.5 电磁阀应采用长期带电型,电磁阀电源应由安全仪表系统提供。 5.4.6 安全仪表系统的电磁阀宜采用隔爆型。

用电磁控制流体的自动化元件,属于执行器。电磁阀内部有电磁线圈,通过控制信号回路的得电来使电磁线圈产生磁力,从而对执行机构通气或排气,动作阀门。

根据需要控制的阀门执行机构要求,可以选用直动式或先导式电磁阀、单电控或双电控电磁阀、两位三通或两位五通电磁阀;根据使用环境的不同,可以选用不锈钢电磁阀、铝合金电磁阀或铜电磁阀等。动作原理如下图:

常见的电磁阀:

电磁阀的串并联:
1、串联

电磁阀的串联是指将多个电磁阀的排气口连接在一起,共用一个排气口或一个出口。串联的优点是结构简单、易于实现,但是其控制灵敏度和反应速度都比较低,因为介质需要经过多个阀门才能流通,磨损和故障的风险也比较高。
正常操作时电磁阀A/B口的进气口1均打开,排气口2关闭,切断阀供气正常,气开式切断阀打开。当SIS发出联锁信号时,电磁阀A进气口1关闭,切断阀供气中断,同时电磁阀A排气口2打开,此时电磁阀B进气口2依旧打开,切断阀气缸内的气由电磁阀A的排气口2排出,气开式切断阀关闭。当手动按钮发出联锁信号时,电磁阀B进气口1关闭,切断阀供气中断,同时电磁阀B排气口2打开,切断阀气缸内的气由电磁阀B的排气口2排出,气开式切断阀关闭。当SIS和手动按钮发出联锁信号时,两电磁阀进气口1关闭,排气口2打开,切断阀供气中断,切断阀气缸内的气由电磁阀B的排气口2排出,气开式切断阀关闭。对气关式切断阀,动作则相反。

2、并联

电磁阀的并联是指将多个电磁阀的进口连接在一起,每个电磁阀都有一个独立的出口。当需要控制多个电磁阀时,可以采用并联的方式。并联的优点是控制灵敏度高、反应速度快,而且磨损和故障的风险比较低。但是其结构相对复杂,需要占用更多的空间,制造和安装成本也比较高。
正常操作时电磁阀A/B的直通口1均打开,旁通口2关闭,仪表风通过电磁阀B给切断阀供气,切断阀打开。当SIS发出联锁信号时,电磁阀A 直通口1关闭,电磁阀B状态不变,切断阀保持供气,切断阀状态不变。当手动按钮发出联锁信号时,电磁阀B直通口1关闭,旁通口2打开,电磁阀A状态不变, 直通口1依然打开,切断阀保持供气,切断阀状态不变。当SIS和手动按钮发出联锁信号时,两电磁阀直通口1关闭,旁通口2打开,切断阀供气中断,切断阀气缸内的气排出,切断阀关闭。对气关式切断阀,动作则相反。

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增速器

气动放大器也叫增速器是用来给执行机构输出大流量的气源,加快控制阀动作速度的装置。当SIG口没有气信号时,输入输出口是不通的。而当信号口有气信号时,放大器内部的上膜片会下压里面的阀芯,使输入输出口导通。此时输出口压力大于信号口压力,从而放大器内部的下馍片使阀芯向上移动,随着定位器输出的变化,放大器气信号的气压流量也跟着变化,从而增速器的输出气压流量也跟着变化。直到两者之间的气压平衡。

工作原理如下图:

几种常见的增速器:

说点什么