气动调节阀的结构和工作原理

2023年4月25日发(作者：瓷砖品牌排行榜前五十名)

气动调节阀的结构和工作原理

———————————————————————————————— 作者:

———————————————————————————————— 日期：

气动调节阀常见于钢铁行业,尤其广泛应用于加热炉、卷取炉等燃烧控制系统。本文根据气

动调节阀的结构和工作原理对在气动调节阀在日常使用的常规维护和常见故障进行了分析

研究,为设备维护和故障维修提供了参考。

本文以美国博雷(BARY)厂家生产的Ｓ９2/９3系列的气动执行机构为例,结合现场实际

使用情况,进行了分析和总结。阀门公称直径DN250,介质为混合煤气，气源为仪表压空，

压力为3－５Bar，电磁阀为２４V。

1、气动调节阀的结构和工作原理

１.1、气动调节阀的结构

气动调节阀由执行机构和阀体两部分组成。

1.2、气动调节阀的工作原理

气动调节阀的工作原理：气动调节阀由执行机构和调节机构组成。执行机构是调节阀的

推力部件,当调节器或定位器得到4-20mA信号时,控制电磁阀24V信号到,打开,使得仪表

压空进入执行机构汽缸,转动阀杆使阀体动作,当到达需要指定开度时,位置反馈使得定位器

停止信号输出，维持当前位置。当需要关闭阀门时，定位器得到关闭信号，使电磁阀停止供

气,汽缸靠内部弹簧反作用力，使阀门关闭。当需要从满度减少开度时，定位器输出气源压

力会减弱，弹簧自身反作用力致使阀门向关闭方向动作,直至信号压力与弹簧压力平衡,到达

指定开度,以此来控制该介质流量。

2、气动调节阀的日常维护

在对气动调节阀日常点巡检中,要注意以下几点：一是检查仪表气源是否正常，检查过滤

器、减压阀是否正常,观察压力是否在3-５Bａr;二是观察汽缸有无漏气现象，尤其是阀杆

连接处和两端盖处;三是检查电磁阀是否工作正常,有无漏气现象;四是检查定位器工作是否

正常,有无漏气现象;五是检查所有连接部件固定螺丝是否紧牢；六是尽量避免过多浮灰覆盖

到执行机构上，要市场保持工作环境清洁。

3、气动调节阀常见故障原因分析

3.1、气动调节阀无反馈信号

气动调节阀的信号线由一对控制信号线和一对反馈信号线组成。当ＰLＣ给阀门一个信号

时,信号在调节阀的定位器中进行信号转换，通过气源压力来控制阀杆动作。阀杆的行程通

过调节阀的反馈信号把阀门的开度传送出去。

如果气动调节阀没有反馈信号,要用万用表检查每个接点是否有电压。要检查线路连接是

否正确，检查信号线是否损坏，检查信号线是否松动。

3.2、阀门无法关到零位

阀门无法关到零位,一是实际关到零位,但反馈指示没有，这是信号问题,可通过调整定位

器来解决;二是实际确实没有关严,最大可能是阀门密封垫片出现损坏，或者阀杆连接处转动

收到卡阻,这就需要在检修时,将阀体拆下来更换密封垫片和对转动处加润滑油，使其可以正

常工作。

3.3、阀体不动作

3.３．1、无信号、无气源。

原因:①气源未开;②由于气源含水在冬季结冰,导致风管堵塞或过滤器、减压阀堵塞失

灵;③气源总管泄露。④线路不正确,检查线路。

３.3．２、有气源,无信号。

原因:①定位器故障；②电磁阀故障;③定位器波纹管漏气;④调节器膜片损坏。

3.3．3、定位器无气源。

原因:①过滤器堵塞;②减压阀故障;③管道泄漏或堵塞。

３．3.4、定位器有气源,无输出。

原因：定位器的节流孔堵塞。

3.3.5、有信号、无动作。

原因：①阀芯脱落;②阀芯与阀杆卡死；③阀杆弯曲或断裂;④执行机构汽缸内弹簧长期

不用而锈死。

3.4、调节阀动作不稳定

3.4．1、气源压力不稳定。

原因：①压缩机容量太小;②减压阀故障。

３．4．2、信号压力不稳定。

原因：①控制系统的时间常数(T=ＲC)不适当；②调节器输出不稳定。

3.4.3、气源压力稳定,信号压力也稳定,但调节阀的动作仍不稳定。

原因：①定位器中放大器的球阀受脏物磨损关不严，耗气量特别增大时会产生输出震荡；

②定位器中放大器的喷咀挡板不平行,挡板盖不住喷咀;③输出管、线漏气；④执行机构刚性

太小;⑤阀杆运动中摩擦阻力大,与相接触部位有阻滞现象。

3.５、调节阀振动

3.5.1、调节阀在任何开度下都振动。

原因:①支撑不稳：②附近有振动源;③阀芯与衬套磨损严重。

3.５.2、调节阀在接近全闭位置时振动。

原因：①调节阀选大了，常在小开度下使用;②阀体介质流向与关闭方向相反。

3．６、调节阀的动作迟钝

3.６.１、阀杆仅在单方向动作时迟钝。

原因:①气动执行机构中膜片破损泄漏;②执行机构中“O”型密封泄漏。

3.6.2、阀杆在往复动作时均有迟钝现象。

原因：①阀体内有粘物堵塞;②由于阀杆不直导致摩擦阻力大;③没有定位器的气动调节阀

也会导致动作迟钝。

３.7、调节阀的泄漏量增大

３.7.１ 阀全关时泄漏量大。

原因：①阀芯被磨损,内漏严重,②阀未调好关不严。

3．７.２、阀达不到全闭位置。

原因：①介质压差太大,执行机构刚性小，阀关不严;②阀内有异物;③衬套烧结。

3.8、流量可调范围变小

主要原因是阀芯被腐蚀变小，从而使可调的最小流量变大。

【资料简介】

德国FESＴO费斯托阀岛主要有几部分分类说明书ﻫ费斯托Fesｔo阀岛不仅确保

了电控阀的布线容易，而且也大大地简化了复杂系统的调试、性能的检测和诊断

及维护工作。借助现场总线高水平一体化的信息系统，使两者的优势得到充分发

挥,具有广泛的应用前景。下面为您分别说明费斯托Festo带多针接口的阀岛、

费斯托Ｆｅsｔo带现场总线阀岛、费斯托Ｆｅsto模块式阀岛、费斯托Feｓto

可编程阀岛。 ﻫ Fesｔｏ费斯托带多针接口的阀岛

可编程控制器的输出控制信号、输入信号均通过一根带多针插头的多股电缆

与阀岛相连,而由传感器输出的信号则通过电缆连接到阀岛的电信号输入口上。

因此,可编程控制器与电控阀、传感器输入信号之间的接口简化为只有一个多针

插头和一根多股电缆。与传统方式实现的控制系统比较可知,采用多针接口阀岛

后系统不再需要接线盒。同时，所有电信号的处理、保护功能(如极性保护、光

电隔离、防水等)都已在阀岛上实现。

Fｅstｏ费斯托带现场总线的阀岛

使用多针接口型阀岛使设备的接口大为简化，但用户还必须根据设计要求自

行将可编程控制器的输入/输出口与来自阀岛的电缆进行连接,而且该电缆随着

控制回路的复杂化而加粗，随着阀岛与可编程控制器间的距离增大而加长。为克

服这一缺点,出现了新一代阀岛——带现场总线的阀岛。

现场总线（Fieｌdbus）的实质是通过电信号传输方式，并以一定的数据格式

实现控制系统中信号的双向传输。两个采用现场总线进行信息交换的对象之间只

需一根两股或四股的电缆连接。特点是以一对电缆之间的电位差方式传输的。在

由带现场总线的阀岛组成的系统中,每个阀岛都带有一个总线输入口和总线输出

口。这样当系统中有多个带现场总线阀岛或其它带现场总线设备时可以由近至远

串联连接。现提供的现场总线阀岛装备了目前市场上所有开放式数据格式约定及

主要可编程控制器厂家自定的数据格式约定。这样,带现场总线阀岛就能与各种

型号的可编程控制器直接相连接，或者通过总线转换器进行阀接连接。 ﻫ 带

现场总线阀岛的出现标志着气电一体化技术的发展进入一个新的阶段,为气动自

动化系统的网络化、模块化提供了有效的技术手段，因此近年来发展迅速。ﻫ

Festo费斯托模块式阀岛

在阀岛设计中引人了模块化的设计思想,这类阀岛的基本结构是：

ｌ)控制模块位于阀岛中央。控制模块有三种基本方式：多针接口型、现场总

线型和可编程型。

2)各种尺寸、功能的电磁阀位于阀岛右侧，每２个或１个阀装在带有统一气

路、电路接口的阀座上。阀座的次序可以自由确定，其个数也可以增减。

3）各种电信号的输入/输出模块位于阀岛左侧，提供完整的电信号输入/输出

模块产品。

有带独立插座、带多针插头、带ＡSＩ接口及带现场总线接口的阀岛,ﻫ 带

独立插座的阀岛通用性强，对控制器无特殊要求,配有电缆(有极性容错功能),

插座上带有ＬEＤ和保护电路，分别用以显示阀的工作状态和防止过压。ﻫ 带

多针插头的阀岛通过多感电缆将控制信号从控制器传输到阀岛,顶盖上不仅有电

气多针插头，而且还带有LED显示器和保护电路。ﻫ 带ASI接口的阀岛,其显

著的一个特点是数据信号和电源电压由同一根２芯电缆同时传输。电缆的形状使

用户使用时排除了极性错误。对于ASＩ接口系统，每个模块通常提供4个地址。

因此一个ASI阀岛可安装4个二位五通单控阀或2个二位五通双控阀。

带现场总线接口的阀岛可与现场总线节点或控制器相连。这些设备将分散的

输入/输出单元串接起来，最多可连接4个分支。每个分支可包括１6个输入和

16个输出,连接电缆同时输电源和控制信号。也就是说，它适合控制分散元件，

使阀尽可能安装在气缸附近,其目的是缩短气管长度，减小进排气时间，并减少

流量损失。

Festo费斯托可编程阀岛

鉴于模块式生产成为目前发展趋势，同时注意到单个模块以及许多简单的自

动装置往往只有十个以下的执行机构,于是出现了一种集电控阀、可编程控制器

以及现场总线为一体的可编程阀岛,即将可编程控制器集成在阀岛上。

所谓模块式生产是将整台设备分为几个基本的功能模块，每一基本模块与

前、后模块间按一定的规律有机地结合。模块化设备的优点是可以根据加工对象

的特点，选用相应的基本模块组成整机。这不仅缩短了设备制造周期,而且可以

实现一种模块多次使用,节省了设备投资。可编程阀岛在这类设备中广泛应用,

每一个基本模块装用一套可编程阀岛。这样，使用时可以离线同时对多台模块进

行可编程控制器用户程序的设计和调试。这不仅缩短了整机调试时间,而且当设

备出现故障时可以通过调试出故障的模块,使停机维修时间最短。ﻫ 20世纪后

期,市场用户希望从Ｆesｔo得到技术支持：如何简化整机上电磁阀的组装。基

于此,Festo公司于1９８0年年底率先推出了PAL型铝制气路板，该板具有统一

的气源口。当需安装大量电磁阀时，气路板显得格外有效。其通常与Ｆesｔo传

统系列老虎阀组合使用。为追求更简化的电磁阀安装方式，Ｆestｏ又开发了Ｐ

RS型气路板（P口供气,R、S口排气)，板上安装2000型老虎阀。ﻫ 随着气动

技术的普遍使用,一台机器上往往需要大量的电磁阀,由于每个阀都需要单独的

连接电缆,因此如何减少连接电缆线就成为了一个不容忽视的问题。由于气路板

方式无法实现阀的电信号传输．因此Fesｔｏ在已解决气路简化的基础上又尝试

着对电路的简化，从而致力于电—气组合体——阀岛的研究,即电控部分通过一

个接口方便地连接到气路板并对其上的电磁阀进行控制，不再需要对单个电磁阀

独立地引出信号控制线。在减小接线工作量的同时提高操作的准确性，并使其防

护等级达到IP6５。