关于气动调节阀和电动调节阀的选择及故障分析

知识点：电气转矩调节器

一、气动调节阀和电动调节阀安装原则

气动调节阀安装原则：

1气动调节阀安装位置，距地面要求有一定的高度，阀的上下要留有一定空间，以便进行阀的拆装和修理。对于装有气动阀门定位器和手轮的调节阀，必须保证操作，观察和调整方便。

2.调节阀应安装在水平管道上，并上下与管道垂直，一般要在阀下加以支撑。对于特殊场合下，需要调节阀水平安装在竖直的管道上时，也应将调节阀进行支撑（小口径调节阀除外）。安装时，要避免给调节阀带来附加应力。

3.调节阀的工作环境温度要在（-30--+60）相对湿度不大于95%

4.调节阀前后位置应有直管段，长度不小于10倍的管道直径（10D），以避免阀的直管道太短而影响流量特性。

5.调节阀的口径与工艺管道不相同时，应采用异径管连接。在小口径调节阀安装时，可用螺纹连接。阀体上流体方向箭头应与流体方向一致

6.要设置旁通管道。目的是便于切换或手动操作，可在不停车的情况下调节阀进行检修

7.调节阀在安装前要彻底清除管道内的异物，如污垢，焊渣等。

电动调节阀安装原则：

1.  阀门的安装位置、高度、进出口方向必须符合方向设计要求，连接应牢固紧密。

2. 阀门可用各种形式的端部与管道连接。其中最主要的连接方式有螺纹、法兰及焊接连接。法兰连接时，若温度超过350℃时，由于螺栓。法兰和垫片蠕变松弛，应选择耐高温螺栓材料。

3. 阀门安装前必须进行外观检查，阀门的铭牌应符合现行国际标准GB12220《通用阀门标志》的规定。对于工作压力大于1.0MPA及在主干管上起到切断作用的阀门，应进行强度和严密性实验，合格后方准使用。其他阀门可不单独进行实验，待在系统试压中检验。

4. 强度试验时，实验压力为公称压力的1.5倍，持续时间不少于5min,阀门的壳体、填料应无渗漏。

5.严密性实验时，实验压力为0.3mpa，实验压力在实验持续的时间内应保持不变，时间应符合表2的规定，以阀瓣密封面无渗漏为合格。

6.公称通径：DN15-500

二、气动调节阀和电动调节阀常见故障

常见故障	产生原因	预防和排除的方法
电动调节阀电机不起动	没有输入电源	接通电源
	断线或导线接触不良	改换电线或正确接好导线
	电源电压不符或电压低	用仪器检查电压
	热保护动作（周围温度高或使用频率高）	降低周围温度，降低使用频率或灵敏度
	电力电容器被击穿	更换输入信号选择
	输入信号错误
在自动运行途中自行停止	因过大负载而过载保护	检查调节阀排除过负载
	热保护动作	和前项相同
	调节阀里面咬住异物	即使手动操作也很费劲，拆卸阀
	填料压盖过分拧紧	试一试松动压盖
手动操作费劲	填料压盖过分拧紧	试一试松动压盖
	阀门内部发生意外	拆卸阀门检查
开度信号达不到全闭	电位器安装不良检查电位器安装情况
用限位开关电机不停止	上下限给定凸轮调整不良	重新调整
	限位器接触不良	更换限位开关
控制灵敏度降低电机力矩减少	电机电压不足	用仪器检查电压，使之正常
	电源电压低或不符
振荡	灵敏度过高	调整灵敏度电位器，降低灵敏度

三、气动调节阀常见故障及产生的原因

（一）   调节阀不动作，故障现象及原因如下；

1.无信号、无气源。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压缩机故障 4气源总管泄露。

2.有气源，无信号。1调节器故障 2定位器波纹钢漏气 3调节网膜片损坏

3.定位器无气源，1过滤器堵塞，2减压阀故障3管道泄露或堵塞

4.定位器有气源，无输出。定位器的节流孔堵塞

5.有信号，无动作。1阀芯脱落，2阀芯与社会或与阀座卡死3阀杆弯曲或折断4 阀座阀芯冻结或焦块污物。5执行机构弹簧因长期不用而修死

（二）   调节阀动作不稳定。故障现象和原因如下：

1.气源压力不稳定  1压缩机容量太小  2减压阀故障

2.信号压力不稳定1控制系统的时间常数不适当2调节器输出不稳定

3.气源压力稳定，信号压力也稳定，但调节阀的动作不稳定。1定位器中放大器的球阀受赃物磨损不严，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。

（三）调节阀振动。故障现象和原因如下：

1.调节阀在任何开度下都振动。1.支撑不稳2附近有振动源3阀芯与衬套磨损严重。

2.调节阀在进行全闭位置时振动1调节阀选大了， 常在小开度下使用：2 单座阀介质流向与关闭方向相反

（四）调节阀的动作迟钝迟钝的现象及原因如下：

1.阀杆仅在单方向动作迟钝 1气动薄膜执行机构中膜片破损泄露2执行机构中“O”型密封泄露

2.阀杆在往复动作时均有迟钝现象1.阀体内有粘物堵塞2 聚四氟乙烯填料变质硬化或石墨---石棉填料润滑油干燥. 3填料加的太紧，摩擦阻力增大。4由于阀杆不直导致摩擦阻力大。5没有定位器的气动调节阀也会导致导致迟钝

（五）调节阀的泄露量增大，泄露的原因如下

1.阀全关时泄露量大，1.阀芯被磨损，内漏严重，2阀未调好关不严

2.阀达不到全闭位置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

（六）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。

了解气动调节阀的故障现象及原因，可以对症采取措施予以解决。

四、如何选择气动与电动执行机构

一如何选择执行机构

1.执行机构选择的主要考虑因素

①可靠性；②经济性；③动作平稳、足够的输出力矩；④结构简单、维护方便。

2.电动执行机构与气动执行机构的选择比较

（1）气动执行机构简单可靠

老式电动执行机构可靠性差是它过去的一贯弱点，然而在 90 年代电子式执行机构的发展彻底解决了这一问题，可以在 5~10年内免维修，它的可靠性甚至超过了气动执行机构。

（2）驱动源

气动执行机构的最大不足就是需别设置气源站，增加了费用；电动阀的驱动源随地可取。

（3）价格方面

  气动执行机构必须附加阀门定位器，再加上气源，其费用与电动阀不相上下（进口电气阀门定位器与进口电子式执行机构价格相当；国产定位器与国产电动执行器不相上下）。

（4）推力和刚度：两者相当。

（5）防火防爆

“气动执行机构 + 电气阀门定位器”略好于电动执行机构。

3.推荐意见

  （1）在可能的情况下，建议选用进口电子式执行机构配国产阀，以用于国产化场合、新建项目等。

  （2）薄膜执行机构虽存在推力不够、刚度小、尺寸大的缺陷，但其结构简单，所以，目前仍是使用最多的执行机构。

  （3）活塞执行机构选择注意方面：

  ①气动薄膜执行机构推力不够时，选用活塞执行机构来提高输出力；对大压差的调节阀（如中压蒸汽切断），当 DN≥ 200 时，甚至要选双层活塞执行机构；

  ②对普通调节阀，还可选用活塞执行机构去代替薄膜执行机构，使执行机构的尺寸大大减小，就此观点而言，气动活塞调节阀使用会更多；

③对角行程类调节阀，其角行程执行机构，典型的结构是双活塞齿轮齿条转动式。值得强调的是，传统的“直行程活塞执行机构+ 角铁 + 曲柄连杆”方式。

二电动和气动执行器的对比

1.抗过载能力和使用寿命

  电动执行器只能用于间断性操作，因此不适用于持续的闭环操作。而气动执行器具有抗过载能力且在其整个使用寿命中是免维护的。不需要换油也不需要其它润滑。其标准使用寿命多达一百万次开关循环，所以气动执行器比其它阀执行器优越。

2.安全

  气动执行器可用于有潜在爆炸危险的场合，特别是碰到下列情况：

需要防爆阀(如带合适线圈的Namur阀)；阀或阀岛需安装在爆炸区域外，在爆炸区域使用的气动执行器要通过气管驱动；电动执行器不易在有潜在爆炸危险的场合中使用且成本高。

3.抗过载能力

  在需要增加扭矩或对作用力有特殊要求的情况下，电动执行器将很快地达到扭矩极限。尤其是在不定期开启或长时间关闭阀执行器的情况下，气动执行器抗过载能力的优点就显而易见了，因为沉积物或烧结物会加大起动扭矩。使用气动元件，可以很容易地增加工作压力以及作用力或扭矩。

4.经济性

  在水和污水处理技术中大多数阀执行器都是以开/关的模式进行操作或者甚至设计成手动操作形式，因此气动元件开创了合理化的重要前景。与气动执行器相比，如果使用电动执行器，则监测功能如过温监测、扭矩监测、转换频率、维修保养周期都必须设计在控制和测试系统中，这就导致了大量的线路输入和输出。除了终端位置感测和气源处理，气动执行器不需要任何监测和控制功能。气动执行器成本很低，所以更加应该使手动阀执行器自动化。

5.装配

  气动技术非常简单。可以很容易地实现气动执行器在阀驱动头上的安装以及气源处理装置的连接和驱动，另外气动执行器的免维护设计确保了方便易用的即装即运行。

6.元件

  气动元件具有较高的抗振性，坚固、耐用，一般不会损坏。即使很高的温度也不会损坏耐腐蚀元件。电动执行器由大量的元件组成，相对而言，比较容易损坏。

7.技术

  直线执行器直接作用在关闭装置上，而摆动执行器只需一个活塞和一根驱动轴就可将“直线压缩空气力”转换为摆动。使用气动执行器也可很容易地实现缓慢运动，如通过使用简单且成本较低的流量控制元件可实现缓慢运动。电动执行器在将供给的能量转换为运动时，要发生很大的能量损失。首先是由于电马达将大部分能量转换为热量，其次是由于使用了齿轮箱。

三总 结

1.气动执行机构

  现今大多数工控场合所用执行器都是气动执行机构，因为用气源做动力，相较之下，比电动和液动要经济实惠，且结构简单，易于掌握和维护。由维护观点来看，气动执行机构比其它类型的执行机构易于操作和校定，在现场也可以很容易实现正反左右的互换。

  它最大的优点是安全，当使用定位器时，对于易燃易爆环境是理想的，而电讯号如果不是防爆的或本质安全的则有潜在的因打火而引发火灾的危险。所以，虽然现在电动调节阀应用范围越来越广，但是在化工领域，气动调节阀还是占据着绝对的优势。

  气动执行机构的主要缺点就是：响应较慢，控制精度欠佳，抗偏离能力较差，这是因为气体的可压缩性，尤其是使用大的气动执行机构时，空气填满气缸和排空需要时间。但这应该不成问题，因为许多工况中不要求高度的控制精度和极快速的响应以及抗偏离能力。

2.电动执行机构

  电动执行机构主要应用于动力厂或核动力厂，因为在高压水系统需要一个平滑、稳定和缓慢的过程。

  电动执行机构的主要优点就是高度的稳定和用户可应用的恒定的推力，最大执行器产生的推力可高达225000kgf，能达到这么大推力的只有液动执行器，但液动执行器造价要比电动高很多。电动执行器的抗偏离能力是很好的，输出的推力或力矩基本上是恒定的，可以很好的克服介质的不平衡力，达到对工艺参数的准确控制，所以控制精度比气动执行器要高。如果配用伺服放大器，可以很容易地实现正反作用的互换，也可以轻松设定断信号阀位状态（保持/全开/全关），而故障时，一定停留在原位，这是气动执行器所作不到，气动执行器必须借助于一套组合保护系统来实现保位。

  电动执行机构的缺点主要有：结构较复杂，更容易发生故障，且由于它的复杂性，对现场维护人员的技术要求就相对要高一些；电机运行要产生热，如果调节太频繁，容易造成电机过热，产生热保护，同时也会加大对减速齿轮的磨损；另外就是运行较慢，从调节器输出一个信号，到调节阀响应而运动到那个相应的位置，需要较长的时间，这是它不如气动、液动执行器的地方。

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