气动调节阀总结.docx
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气动调节阀总结
1.概述-----------------------------------------------------------------------------------------1
2.基本动作过程-----------------------------------------------------------------------------1
3.组成及工作原理--------------------------------------------------------------------------2
3.1气动薄膜执行机构------------------------------------------------------------------2
3.2气动阀门定位器----------------------------------------------------------------------2
4.分类----------------------------------------------------------------------------------------4
4.1按接收信号分类-----------------------------------------------------------------------4
4.2按有无定位器分类--------------------------------------------------------------------4
4.3按生产厂家分类-----------------------------------------------------------------------4
5.调试过程及所处理的问题----------------------------------------------------------------5
5.1调试时间---------------------------------------------------------------------------------5
5.2调试人员---------------------------------------------------------------------------------5
5.3调试依据---------------------------------------------------------------------------------5
5.4调试步骤---------------------------------------------------------------------------------5
5.5静态调试过程中的问题及处理结果------------------------------------------------8
5.6动态调试过程中的问题及处理结果-------------------------------------------------9
6.性能评价-------------------------------------------------------------------------------------10
6.1系统设计方面---------------------------------------------------------------------------10
6.2各厂家阀门定位器--------------------------------------------------------------------10
7.系统改良及调试建议----------------------------------------------------------------------11
8.附表-------------------------------------------------------------------------------------------12
1.概述
温州电厂二期#3机组汽机侧共有各类气动调节门46只，分别用于压力、流量、温度和水位等过程变量的控制。
其中包括由DCS或DEH控制的35只常规气动调节阀和基地式控制的9只气动调节阀，详见附表1、2。
根据#3机调试情况，为防止同类问题的重复出现，更好地完成#4机组和以后工程同类阀门的调试工作，特编写调试总结。
2.基本动作过程
上下气缸
3
1
2
I/P
图1.气动调节阀门典型配管连接示意图
气动执行机构基本动作过程：
如上图所示，气动执行机构以压缩空气为动力气源，接首来自DCS的4~20mA电流信号或来自基地式控制器的20~100kPa气压信号，并将此信号经I/P（电流信号需要）后控制定位器输出再经过闭锁器进入阀门上气缸或下气缸的气压，使阀门稳定在一定的开度，从而达到控制目的。
I/P工作过程：
以压缩空气为动力（一般工作气源为140kPa），根据所接收4~20mA电流信号，使电磁线圈产生一定的偏转，带动喷嘴挡板机构，最终产生20~100kPa的气压输出到定位器或直接进入阀门汽缸。
定位器工作过程：
以压缩空气为动力，根据所接收的20~100kPa的气压信号，控制定位器输出到阀门上汽缸或下汽缸的气压。
阀门状态监视手段：
主要有行程开关和位置变送器两种。
工作气压异常（失去或低于一定值）时阀门保位：
保持在失气前位置：
（1）气压正常时1、3导通，1、2和2、3截止；
（2）气压异常时，1-2、1-3、2-3都截止。
闭锁器作用及工作过程：
3
3.组成及工作原理
温电#3机的气动调节执行机构都是薄膜式的，此类执行机构主要由薄膜执行机构和气动阀门定位器以及I/P组成，其中前两者一般组合使用，如图2所示。
3.1气动薄膜执行机构
图2中右侧虚线框内所示部分为气动薄膜执行机构的结构示意图。
由图可知，它的主要工作部件由波纹膜片8、压缩弹簧9、和阀门推杆10组成。
当定位器输出气压进入薄膜气室时，在波纹膜片上产生向下的推力，此推力克服压缩弹簧的反作用力后，使推杆产生位移，直到压缩弹簧上产生的反作用力与波纹膜片上的推力相平衡为止。
显然压力信号越大，向下的推力就越大，与之相平衡的弹簧力也越大，即弹簧的压缩力也越大，相应的推杆位移也越大。
平衡时，推杆的位移与输入压力信好的大小成正比例关系。
推杆的位移就是执行机构的输出，既行程。
3.2气动阀门定位器
在执行机构安装环境差而要求调节品质高的场合，都把气动阀门定位器与气动薄膜执行机构配合使用，组成闭环回路，利用负反馈原理来提高调节精度、灵敏度和稳定性，从而使阀门能按输入的气压信号精确地保持相应的开度。
当I/P转换器或基地式控制器来的气压信号Pi增加时，波纹管2的自由端产生相应的位移，推动托板3，使托板3以反馈凸轮5为支点逆时针偏转，于是固定在托板3上的挡板4就靠近喷嘴6，喷嘴的背压上升，此背压经气动放大器1放大后的输出压力PD上升。
PD送入气动薄膜执行机构的上膜室，在波纹膜片8上产生向下的推力，克服压缩弹簧9的反作用力，使推杆10向下移动。
推杆下移时，通过反馈连杆7带动反馈凸轮5绕凸轮顺时针偏转，从而推动托板3以波纹管2为支点逆时针转动，使固定在托板3上的挡板离开喷嘴6，喷嘴的背压下降，气动放大器的输出压力PD也下降。
当输入信号使档板4产生的位移带动反馈连杆7使档板4产生的位移大小近似相等而方向相反时，推杆便稳定在一个新的位置上。
此位置与输入信号相对应，即执行机构的行程与输入信号压力PI成比例/线性关系。
由前述分析可知，气动薄膜执行机构配用了气动阀门定位器后，由于引入了深度的位移负反馈，从而消除了执行机构膜片有效面积的变化以及弹簧刚度变化的影响，消除了膜室气容及调节阀活动部件的干摩擦力等因素对阀的影响，保证了阀芯按调节信号精确定位，提高了调节精度。
此外，由于使用了气动功率放大器，增强了供气能力，因而大大加快了执行机构的动作速度，改善了调节阀的动态特性。
在特殊情况下，还可改变定位器中的反馈凸轮形状达到更改调节阀流量特性的目的，以适应特殊调节系统的要求。
气动阀门定位器与气动薄膜执行机构配用时也能实现正，反作用两种动作方式：
正作用方式就是当输入气压增加时，其输出行程也增加，反之即为反作用式。
正作用式要改成反作式，只需将反馈凸轮反向安装，并将喷嘴6从托板3的左侧移至右侧即可。
6
4
9
7
10
1
5
3
8
2
输入信号Pi
气动薄膜执行机构
20~100kPa
反作用
正作用
气源
定位器
1—气动放大器2—波纹管3—托板4—挡板
5—反馈凸轮6—喷嘴7—反馈连杆8—波纹膜片
9—压缩弹簧10—阀芯推杆
4.分类
4.1按接收信号分类
4.1.1电信号气动调节阀：
来自DCS或DEH系统的4~20mA直流信号；
4.1.2气信号气动调节阀：
来自基地式控制器的20~100kPa气压信号。
4.2按有无定位器分类
4.2.1带定位器：
为常规型气动调节阀门，并与I/P一体化，如图1所示。
4.2.2无定位器：
共有6只气动调节阀，具体如下：
（1）4016：
低压缸后缸喷水压力调节阀；
基地式PC4020来的信号直接进入气缸驱动阀门。
（2）4025：
凝结水到轴封减温水调节阀；
I/P出来的气压直接进入气缸驱动阀门。
（3）轴封进汽及溢流压力调节阀（共4只）：
对应基地式PC来的信号直接进入气缸驱动阀门。
4.3按生产厂家分类
4.3.1霍普金森（BLAKEBORPHGH）公司生产的智能式气动调节阀门；
阀门气缸
压缩空气
动作过程：
以微处理器为核心，接收来自DCS系统的4~20mA电流信号，通过I/P与定位器的一体化结构控制输出到阀门气缸的气压，从而控制阀门开度。
将阀位探头测取的信号经过D/A转换送入微处理器，通过PID控制，经自动调节输出位置反馈（位置变送器和行程开关）。
4.3.2COPES-VULCAN和Baily公司生产的带失气保位功能气动调节阀门；
4.3.3LESLIE公司和FISHER公司生产的基地式控制阀门；
4.3.4DeZURIK公司生产的I/P输出气压直接驱动的气动调节阀门；
4.3.5吴忠仪表厂生产的可接收电信号和气信号的气动调节阀门。
5.调试过程及所处理的问题
5.1调试时间：
2000年9月21日起到2000年4月29日168结束移交电厂
5.2调试人员：
温州工地调试工区汽机组热控调试人员
5.3调试依据：
4.3.1《火电施工质量检验及评定标准》；
4.3.2《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程》1996年版；
4.3.3《火电工程调整试运质量检验及评定标准》1998年版；
4.3.4《温州发电厂二期工程热控单体设备校验工艺规程》；
4.3.5各相关系统作业指导书、调试方案、厂家说明书以及其它有关资料。
5.4调试步骤
5.4.1完成下列准备工作后按阀门类别进行4.4.2~4.4.4的调试：
1检查配管：
明确阀门工作原理，检查配管连接接头；
2冲洗管路：
包括工作气管路和信号气管路（基地式控制阀）；
3调整气压：
包括阀门工作气压和失气保位闭锁器动作气压；
4机务确认：
确认阀门全开全关位置及有无机械卡涩现象；
5自动位置：
将阀门恢复到自动位置（仅对带手轮的调节阀而言）。
5.4.2带定位器及位置变送器的阀门调试步骤
1位置变送器的调整：
全关到全开反复动作阀门，使阀位变送器的输出从4mA到20mA线性地变化；
2阀位调整：
反复线性地输入4~20mA电流信号，调节阀门开度，使输入信号、阀门开度、阀位反馈三者之间的偏差控制在3%以内。
★报告取样点为5点：
4mA、8mA、12mA、16mA、20mA；
★阀位全开全关取样点建议为5mA、19mA。
5.4.3不带定位器的阀门调试步骤
①基地式控制器输出直接进入调节阀汽缸
调节阀门上的零位迁移弹簧使控阀门开度线性地对应于制器输出气压。
TAG号
阀门用途
控制气压
（全开到全关）
备注
4016
凝结水低压缸后缸喷水压力调节
0~30psi
不可调整
无编号
主汽进轴封压力调节
4~7.5psi
零位
可调整
无编号
辅汽进轴封压力调节
4.1~20psi
无编号
冷再进轴封压力调节
7.1~15psi
无编号
轴封溢流压力调节
7.4~20psi
②I/P输出直接进入调节阀汽缸
只有4025（凝结水到轴封减温水调节阀）一只调节阀，20~100kPa气压线性对应阀门全开到全关；
★该阀门全关时应尽量使控制气压接近I/P的工作气压140kPa。
5.4.4[特别关注]霍普金森智能式气动调节阀门的调试步骤
图3.霍普金森智能式气动调节阀内部面板示意图
1在信号接入端子加入4~20mA的直流信号，液晶显示“1.0”字样后显示当前阀位的百分数；
▲不能小于4mA，否则定位器上的液晶显示器无法正常工作；
2同时按住“Up”（上）、“Down”（下）按钮后，按一下“Reset”（复位）后释放，等液晶显示由3→2→1→0后，释放Up、Down按钮；
3此时液晶显示变化过程为：
“2.0”（操作级别）
“：
2.0”（冒号闪烁）
“←2.0”（箭头闪烁）
4再次同时按住“Up”（上）、“Down”（下）按钮，等液晶显示由3→2→1→0后，释放Up、Down按钮；
5调节阀进入自动校验状态，该过程要经历10~120共10个过程，并在液晶显示中同步显示代码，具体如下：
序号
代码
主要工作
1
10
完全排出调节阀气缸
2
11
测取气缸完全失气状态的阀位
3
12
存入数据
4
20
气缸进气，达到阀门工作气压为止
5
21
测取气缸全压状态（完全充气）的阀位
6
30
存入数据
7
31
阀门全开到全关一次：
测取和储存行程时间
8
32
阀门全关到全开一次：
测取和储存行程时间
9
40
定义和储存阀门动作死区，并根据死区设置控制器的PD参数
10
50-120
最后对PID参数细调并储存数据
以上操作完成后，调节阀自动完成了阀位整定、死区测试以及位置变送器的自动校验。
6顺利完成以上操作后，液晶显示又显示当前阀位百分比，此时调试人员可转动模式选择开关进入“2.1”（手动死区调节）模式——根据实际工况对调节死区进行设定；
7按住“Reset”（复位）按钮，直到液晶显示由3→2→1→0后，释放按钮，这样就保存了当前调试数据后再回复到第一级操作权限的阶段；
★如果在液晶显示未完成由3→2→1→0的显示后就释放“Reset”按钮，系统将不保存当前调试数据而直接回复到第一级操作权限的阶段。
8至此，阀门已完成了自动校验。
5.4.5最后是行程开关调整的问题：
一般为常开接点。
5.5静态调试过程中的问题及处理结果
5.5.1设计方面
1基地式调节阀的配管设计
●存在问题：
所有控制器的输出控制气压都直接接到阀门气缸；
●处理结果：
根据定位器配置情况作了修改；
2凝结水到轴封减温水调节阀4025设计更改
●存在问题：
上汽厂随供的基地式控制器TC4004的环境要求很高（要
求恒温25℃左右），不适合现场环境安装，
●处理结果：
已将该系统改为DCS控制：
基地式控制器改为I/P转换器；
相应增加测温热电偶TE4004，作为反馈信号。
3带失气保位功能的闭锁器定值
●设计无定值，
●根据阀门工作气压及现场实际工作，将闭锁器动作值定为370kPa；
4霍普金森调节阀的行程开关
●存在问题：
两次动作值偏差只有60%~70%；
●现象：
关行程开关在5%动作并到12%回复后,到70%开度时关行程开关又动作且继续开阀也不再回复，结果在95%开度时开关行程同时存在，造成絮乱；
●处理结果：
取消行程开关，状态信号从位置变送器取出。
5电泵、汽泵的最小流量阀的电磁阀
●存在问题：
设计无电磁阀，在故障情况时无法强开或强关，不利于系统的安全稳定运行；
●处理结果：
增加电磁阀。
⑥部分调节阀的安装位置太差，无法调试，只好等机务处理并且电自公司重新接线后调试，造成了不必要的返工。
5.5.2设备问题
12只基地式调节阀定位器更换
厂家原供的定位器接收信号为4~20mA电信号，无法接收20~100kPa气压控制信号，与厂家联系后，由厂家人员来现场更换并调试，具体为：
辅汽疏水扩容器到凝汽器疏水调节阀
主机润滑油输送泵出口压力调剂阀
2许多阀门上的电磁阀和行程开关设计不用，而电磁阀在失电情况下又是不通的，最后由电自公司人员拆除并重新配管，造成人力物力的浪费；
3#3高加正常疏水阀4309定位器坏，从#4机拆用；
4零星小部件损坏情况：
部分减压阀漏气、压力表破损及连杆撞弯，已购买备品备件更换。
5.6动态调试过程中的问题及处理结果
5.6.1调试原因引起的
①#8低加正常疏水阀4408由于连杆松动脱落，反复调试了3次；
② 电泵再循环阀3508由于调试后忘记恢复各紧固部件，导致零位和量程的严重漂移，重新调试后已好；
③4403动作偏差，检查未发现任何原因，重新调试后已好。
5.6.2外部门原因引起的
1由于防雨装置未完善，除氧器层露天安装的小机A、B再循环调节阀3509、3510由于I/P进水，喷嘴动作不灵敏，在50%以下指令阀门拒动，将I/P拆下清洁后已正常；
2机务人员随意手动气动调节阀后未恢复到自动位置，导致阀门开关不到位；
3由于备品不足，运行过程中经常要从#4机拆用，导致安装调试工作的多次反复，希望#4机能好些。
5.6.3设备原因引起的
1#6低加正常疏水阀4403动作偏差达到5%，检查未发现任何原因，分析认为是由于喷嘴挡板的金属片多次动作后产生了非弹性形变，导致灵敏度的下降，重新调试后已好；
2凝结水到轴封减温水调节阀4025内漏，检查发现喷嘴挡板的金属片和零位调节弹簧多次动作后产生了非弹性形变，使输出最多只能达到100kPa，无法达到120kPa左右，重新调试后已正常。
6.性能评价
气动调节阀以压缩空气为动力，具有结构简单、工作安全可靠、负载能力强以及天然防火防爆的优点。
从设计和性能方面来说，具有以下优缺点：
6.1系统设计方面
电磁阀得电控制的设计更加安全，能确保事故情况阀门能紧急开启或关闭；但同时设计过程中缺少各调节阀的工作压力和闭锁器动作定值，希望在以后工程中能及时准确地给出。
6.2各厂家阀门性能评价
⏹霍普金森（BLAKEBORPHGH）公司生产的智能式气动调节阀门虽然调试方便，动作精度也高，但内漏比较严重，应该用作两位式更合适；
⏹COPES-VULCAN公司生产的带失气保位功能气动调节阀门调试维护都非常方便，而且可以直接接收4~20mA电流信号或20~100kPa气压信号，这种定位器是最适合电厂应用的；
⏹LESLIE公司和FISHER公司生产的基地式控制阀门非常经济合理而且动作灵敏可靠，适用于基地式控制系统；
⏹公司生产的I/P输出气压直接驱动的气动调节阀门，动作性能最差；
⏹吴忠仪表厂生产的调节阀要接收电信号或气信号时，必须更换定位器和重新配置反馈连杆，相对COPES-VULCAN公司的气动调节阀门的调试和更换要麻烦得多，但比较经济，可根据实际情况决定。
7.系统改良及调试建议
7.1根据实际使用情况，霍普金森阀门只是在阀门开度0%和85%两个位置动作，所以用阀门通径较小的二位式气动门更换此类调节阀更为经济；
7.2高低加改为基地式控制更加实用：
取消其中一只液位变送器，增加一只液位基地式控制器，对加热器的正常疏水阀和事故疏水阀实行分段控制，详见图4，图中定位器或闭锁器输出到汽缸之间可加入电磁阀控制，以实现CRT对阀门的远操和强开强关。
更改后的液位控制将不再受液位变送器测量误差的影响，而且可节约调节阀的通道设计和电缆设计。
图4.加热器调节阀控制系统建议更改图
7.3根据实际工况：
#8低加正常疏水阀全开后水位继续上升，而紧急疏水阀又是二位阀，开启后导致水位上下波动，可以考虑将事故疏水阀由二位式阀门改为调节阀，更有利于#8低加水位的稳定控制。
8.附表
温电#3机汽机岛气动调节阀清单
温电#3机汽机岛气动调节阀清单
（1）
序号
设计编号
用途
生产厂家
1
3508
锅炉启动给水泵再循环调节阀
Bailey
2
3509
锅炉给水泵B再循环调节阀
Bailey
3
3510
锅炉给水泵A再循环调节阀
Bailey
4
3511
锅炉启动给水泵出口旁路流量控制阀
Bailey
5
3512
再热器喷水调节阀B
COPES-VULCAN
6
3513
再热器喷水调节阀A
COPES-VULCAN
7
3608
一级过热器喷水调节阀
COPES-VULCAN
8
3609
二级过热器喷水调节阀
COPES-VULCAN
9
3701
高压旁路管道疏水阀
霍普金森
10
3702
主蒸汽疏水阀
霍普金森
11
3703
#2主汽门前主蒸汽疏水阀
霍普金森
12
3704
#1主汽门前主蒸汽疏水阀
霍普金森
13
3705
#2再热汽门前主蒸汽疏水阀
霍普金森
14
3706
#1再热汽门前主蒸汽疏水阀
霍普金森
15
3718
低压旁路管道疏水阀
霍普金森
16
4014
凝汽器水幕喷水气动调门
吴忠仪表厂
17
4015
低旁三级喷水气动调门A
吴忠仪表厂
18
4021
凝汽器热井水位调节阀1
吴忠仪表厂
19
4022
凝汽器热井水位调节阀2
吴忠仪表厂
20
4023
低旁三级喷水气动调门B
吴忠仪表厂
21
4025
凝结水至汽封减温器喷水调门
DeZURIK
22
4115
凝结水再循环阀
COPES-VULCAN
23
4116
除氧器水位付调节阀
COPES-VULCAN
24
4117
除氧器水位主调节阀
COPES-VULCAN
25
4307
#1高加水位正常疏水阀
COPES-VULCAN
26
4308
#2高加水位正常疏水阀
COPES-VULCAN
27
4309
#3高加水位正常疏水阀
COPES-VULCAN
28
4401
#5低加水位正常疏水阀
COPES-VULCAN
29
4403
#6低加水位正常疏水阀
COPES-VULCAN
30
4405
#7低加水位正常疏水阀
COPES-VULCAN
31
4407
#8低加水位正常疏水阀
COPES-VULCAN
32
4409
暖风器疏水扩容器水位正常疏水阀
COPES-VULCAN
33
4808
除氧器压力调节阀
COPES-VULCAN
34
4815
辅助蒸汽至暖风器A气动门
COPE
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