阀门气动执行机构的原理及应用（参考学习资料）.doc

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1、阀门气动执行机构的原理及应用（参考学习资料）二期中工艺系统中采用了大量的气动执行机构阀门，借去苏阀学习的机会向专家们请教了一些关于阀门气动操作机构的知识，在此简单介绍一下。一.气动执行机构的结构气动执行机构主要分成两大类：薄膜式与活塞式。薄膜式与活塞式执行机构均可分成有弹簧和无弹簧的两种。有弹簧的执行结构较之无弹簧的执行机构输出推力小，价格低。而活塞式较之薄膜式输出力大，但价格较高。当前国产的气动执行机构有气动薄膜式（有弹簧）、气动活塞式（无弹簧）及气动长行程活塞式。1．气动薄膜式（有弹簧）执行机构气动薄膜式（有弹簧）执行机构分为正作用和反作用两种

2、。当气动执行器的输入信号压力（来自调节器或阀门定位器）增大时，推杆向下动作的叫正作用执行机构，如图1所示，我国的型号为ZMA型；反之叫反作用执行机构，如图2所示，我国型号为ZMB型。这两种类型结构基本相同，均由上膜盖、波纹膜片、下膜盖、推杆、支架、压缩弹簧、弹簧座、调节件、标尺等组成。正作用机构的信号压力时通过输入波纹膜片上方的薄膜气室。而反作用机构则通过波纹膜片下方的薄膜气室，由于输出推杆也从下方引出，因此还多了一个装有“O”型密封环5及填块6。两者之间通过更换个别零件，便能相互改装。气动薄膜（有弹簧）执行机构的输出信号是直线位移，输出特性是比例

3、式，即输出位移与输入信号成比例关系。动作原理如下：信号压力，通常为0.2－1.0bar或0.4-2bar，通入薄膜气室时，在薄膜上产生一个推力，使推杆部件移动。与此同时，弹簧被压缩，直到弹簧的反作用力与信号压力在薄膜上产生的力平衡。信号压力越大，在薄膜上产生的推力也越大，则与之平衡的弹簧反力也越大，于是弹簧压缩量也越大即推杆的位移量越大，它与输入薄膜气室信号压力成比例。推杆的位移，即为气动薄膜执行机构的直线输入位移，其输出位移的范围为执行机构的行程。气动薄膜执行机构主要零件结构及作用如下：1.膜盖：由灰铁铸成（有些小执行机构也有用压制玻璃管代替），

4、与波纹膜片构成薄膜气室。薄膜气室的容积大小决定执行机构的滞后程度，因此薄膜造型浅些可以减少薄膜气室的容积，加快推杆位移的反应速度。2.波纹膜片：采用具有较好的耐油及耐高低温性能的丁腈橡胶中间夹以棉纶的支丝织物制成。其有效面积规格计有200、280、400、630、1000、1600cm2等。波纹膜片有效面积的大小决定执行机构输出推力的大小。在使用各种规格的波纹膜片实际有效面积是随着位移而变化的，且在相同的位移下，有效面积越小，其相对变化越大。如200cm2有效面积变化为9.5％，其余波纹膜片的有效面积变化均不超过6％。3.压缩弹簧：由65Mn(或6

5、0Si2Mn)弹簧钢绕制，并经过热处理。4.支架：由灰铁铸成（或玻璃钢）。支架正面有两个螺栓孔，用来安装气动阀门定位器。反面有四个螺栓孔，用来安装操作手轮。5.调节件：用以调整压缩弹簧的预紧量。6.标尺：指示执行机构推杆的位移，即反映了调节机构的开度。气动薄膜（有弹簧）执行机构的行程规格有10、16、25、40、60、100mm等。图1正作用式气动薄膜（有弹簧）执行机构示意图1－上膜盖2－波纹膜片3－下膜盖4－推杆5－支架6－压缩弹簧7－弹簧座8－调节件9－连接阀杆螺母10－行程标尺11－衬套12－信号压力入口图2反作用式气动薄膜（有弹簧）执行机构

6、示意图1－上膜盖2－波纹膜片3－下膜盖4－密封膜片5－密封环6－填块7－信号压力入口8－推杆9－压缩弹簧10－支座11－弹簧座12－衬套13－调节件14－行程标尺15－连接阀杆螺母2．气动活塞式（无弹簧）执行机构气动薄膜（有弹簧）执行机构由于受信号压力（也称操作压力）和机构上的限制，输出推力较小，故不能用于高静压、高压差及其他需要输出推力较大的工艺系统中。此时需要采用气动活塞式（无弹簧）操作机构。气动活塞式执行机构不仅气缸允许操作压力较大，可达5bar，且没有弹簧抵消推力，因此具有很大的输出推力，它是自动调节系统中应用较多的强力气动执行机构。活塞推

7、杆直接输出直线位移，它的结构和原理图如图3所示。它的基本部分为气缸，气缸内活塞随气缸两侧压差而移动，两侧可以输入一个变动信号和一个固定信号，或都输入变动信号。它的输出特性有比例式及两位式两种，两位式是根据输入执行机构活塞两侧的信号压力（操作压力）的大小，活塞从高压侧推向低压侧，使推杆由一个极端位置移至另一个极端位置。比例式（调节式）是在两位式的基础上加装定位器后，使推杆的输出位移与信号压力成比例。图3气动活塞式（无弹簧）执行机构比例动作原理图1－波纹管组件2－杠杆3、7－功率放大器4－上喷嘴5－挡板6－下喷嘴8－调零弹簧9－推杆10－活塞11－气缸

8、12－反馈弹簧13－定位器图3中所示为带定位器的活塞式执行机构。正作用时，信号压力Pc通入定位器波纹管1内，经波纹管1的传