阀门执行机构维护保养.docx

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阀门执行机构维护保养

阀门执行机构维护保养

1.概念

定义：

执行机构是一种能提供直线或旋转运动的驱动装置,它利用某种驱动能源并在某种控制信号作用下工作。

执行机构是使用液体、气体、电力或其它能源并通过电机、气缸或其它装置将其转化成^动作用。

根本的执行机构用于把阀门驱动至全开或全关的位置。

用与控制阀的执行机构能够精确的使阀门走到但可位置。

尽管大局部执行机构都是用于开关阀门，但是如今的执行机构的设计远远超出了简单的开关功能，它们包含了位置感应装置,力矩感应装置，电极保护装置,逻辑控制装置,数字通讯模块及PID控制模块等，而这些装置全部安装在一个紧凑的外壳内。

2、分类

执行机构按其能源形式分气动、电动、液动三大类。

气动薄膜式执行叢

活塞式执行器

气动执行器按其执行机构形式分薄膜式、活塞式和长行程式。

电动和液动执行器按执行机构的运行方式分为直行程和角行程两类。

目前在石化工业中普遍采用气动执行器。

3、宅动执行机构

气动执行器的执行机构和调节机构是统一的整体,其执行机构有薄膜式、活塞式、拨叉式和齿轮齿条式。

活塞式行程长,适用于要求有较大推力的场合；而薄膜式行程较小，只能直接带动阀杆。

拨叉式气动执行器具有扭矩大、空间小、扭矩曲线更符合阀门的扭矩曲线等特点，但是不很美观；常用在大扭矩的阀门上。

齿轮齿条式气动执行机构有结构简单,动作平稳可靠,并且平安防爆等优点，在发电厂、化工，炼油等对平安要求较高的生产过程中有广泛的应用。

（a）正作用

（b）反作用

图4-1老式气动薄膜执行机构

宅动薄膜执行机构

老式气动薄膜执行机构

该执行机构是一种过去应用最广的执行机构。

它通常接受20~lOOKPa的标准信号压力,具有结构简单、动作可靠、维修方便、价格低廉等优点。

该执行机构分为正、反作用两种形式,见图4—1。

国产型号ZMA型（正作用）与ZMB型（反作用），其含义为：

Z-J丸行器大类；M—气动薄膜型式;A—正作用；B—反作用。

当信号压力增加时，推杆向下动作的叫正作用式执行机构；反之，信号压力增加时，推杆向上动作的叫反作用式执行机构。

在结构上,正、反作用执行机构基本相同,均由膜盖、波纹膜片、推杆部件、弹簧、支架等组成。

在正作用式的结构上加上垫块z更换个别零件z即可变为反作用式。

它们的作用原理是:

当调节器或定位器的输出信号P输入薄膜气室后,信号压力在薄膜上产生推力,使推杆部件移动，并压缩弹簧,直至弹簧的反作用力与信号压力在薄膜上产生的推力相平衡为止。

这时推杆的移动,就是气动薄膜执行机构的位移，也称行程，用/表示，全行程用L表示。

输入信号压力P与执行机构的输出行程成线性关系。

令执行机构正好启动时的信号压力为P0,全行程处的信号压力为PL，那么P0~PL为执行机构走完全行程所需要的信号压力,亦称为弹簧范围，以P「表示，见图4-2。

启动信号压

力P0可以通过调节件调整,使Pr前后移动，可增加对气开阀，气闭阀所需要的输出力,以提高许用压差。

该类执行机构中的关键零件是波纹膜片和弹簧。

膜片由丁購橡胶-26,中间夹锦纶-6的32支丝织

物制成。

由于橡胶类零件有一定的温度使用范围，所

以规定了调节阀的环境温度为-30°C~+60°Co弹簧

是执行机构质量好坏的关键零件，在全行程范围内，

图4-2位移特性弹簧刚度应保持不变,才能保证执行机构的线性度。

老式薄膜执行机构主要参数见表4-1。

表44

参数/执行机构

ZM口-1

皿口・2

ZMn-3

ZMn-4

ZMe）・5

ZMn-6

自效面积emo

200

280

400

630

1000

1600

推杆行程mm

10

10,16

16,25

25,40

40,60

60,100

弹童范围KPa20~100、

20-80.

50~130、

80~160、60~180.

130-210

气源压力KPa

140

250

精小型气动薄膜执行机构

它主要针对老式薄膜执行机构笨重和反作用可靠性差的问题而设计的。

在减

少重量和高度方面，它将老结构的单弹簧改为多弹簧，并将弹簧直接置于上下膜

盖内，使支架大大地减小减轻;在可靠性方面，将反作用的老式执行机构的深波纹滚动膜片改成"0〞型圈密封；老式结构中的推杆没有导向，动作的平稳性差,而精小型执行机构增加了导向。

归纳起来,精小型执行机构具有可靠性高、外形小、重量轻的特点。

其结构见4-3图；其型号：

正作用ZHA、反作用ZHB;其参数见表4-2。

表4・2

弹童氾围KPa

气源压力KPa

20~10020~8050~13080~160130~210

140

250

重量

精小型

/

20

21

35

70

比拟

老结构ZMA/ZMB

/

25/28

30/50

49/58

95/115

Kg

新比老结构下降％

/

22/29

30/40

29/43

26/39

图4-3精小型气动薄膜执行机构

薄膜执行机构的优缺点

优点：

结构简单、可靠。

缺点：

①膜片承受的压力较低,最大膜室压力不能超过250KPa,加上弹簧要抵消绝大局部的压力，余下的输出力就很小了。

②为了提高输出力,通常作法就是增大尺寸，使得执行机构的尺寸和重量变得很大；另_方面,工厂的气源通常是500~700KPa,它只用到了250KPa,气压没充分利用，这是不可取的，活塞执行机构解决了此问题。

宅动活塞执行机构

为了充分用足工厂的气源压力来提高执行机构的输出力、减少其重量和尺寸,便产生了活塞执行机构。

由于受到传统应用的影响,活塞执行机构的应用都局限于大推力上,故使用的场合较少。

这是因为过去的定位器气源压力为140~250KPa,而700KPa气源的定位器的可靠性较差。

如今,这一问题已不存在,定位器700KPa以上的气压都可用一台定位器来实现。

换言之,现在的定位器，既可用于140~250KPa场合，又可用于700KPa的场合，这样一来，我们就应该改变传统的习惯作法——选用700KPa的气源定位器,配活塞执行机构去代替气动薄膜执行机构,使气动调节阀的尺寸和重量进一步下降。

所以可以预言,气动活塞调节阀的应用会越来越广泛。

直行程活塞执行机构

它主要用于配直行程的调节阀，它分为有弹簧式和无弹簧式两种,其结构图见4-4。

1）无弹簧活塞执行机构

（1）用于故瞳下要求阀保位的场合；

（2）用于大口径阀要求执行机构推力特别大的场合；

（3）对两位阀配用二位五通电磁阀；对调节型的阀配用双作用式阀门定位器。

2）有弹簧式活塞执行机构

大多数场合使用有弹簧的活塞执行机构,其特点是：

①在故障情况下,通过弹簧进行复位,实现故瞳开或故障关功能；②可以抵抗不平衡力的变化,增加执行机构的刚度，提高调节阀的稳定性。

它的缺点是：

①弹簧会抵消一局部输出力；②气缸内设弹簧，增加了气缸的长度和重量。

图4-4单层活塞执行机构

3）双层活塞执行机构

为了进一步提高活塞执行机构的输出力，活塞执行机构可设计为双层式，输出力可提高约一倍，主要用于大压差、大口径、输出力要求特别大的场合。

其结构见图4—5。

角行程活塞执行机构

角行程的活塞执行机构主要用于角行程类的调节阀，按气缸的安装方向,分为立式气缸和卧式气缸两种。

按活塞的推杆驱动输出轴转动的结构，常用的有：

1曲柄连杆式；②齿轮齿条式；③活塞螺旋式。

1〕立式曲柄连杆活塞执行机构

它最常见的是用于蝶阀，其结构见图4-6。

它是最老式、陈旧的结构,其主要存在的问题是：

①曲柄连杆转动为滑动摩擦，不仅间隙大，而且摩擦力特别大、造成执行机构的回差大、动作不灵敏，常常使有效输出力矩损失约30%左右；

2尺寸大、笨重,与现在追求调节阀为轻型化和高可靠的要求不相适应,故建议不选用。

2〕卧式曲柄连杆活塞执行机构

它的典型结构见图4-7,其存在的问题同1〕,也是属淘汰的对象。

然而，现在许多场合，如偏心旋转阀、球阀还在大量使用。

显而易见，应该用更小型的、更可靠的活塞执行机构去取代它。

〔a〕无弹簧型〔b〕有弹簧型

图4-5双层活塞执行机构

图4-6立式曲柄连杆活塞执行机构

3〕卧式齿轮齿条活塞执行机构

它的结构见图4-8所示。

它有如下特点◎齿轮齿条转动方式克服滑动摩擦，它比曲柄连杆的滑动摩擦方式的摩擦力小得多，同口径可提高效率20%;②齿轮齿条转动均匀,转动间隙小,因此运动自如、回差小；③很容易设计成双活塞式，使其输出力矩提高一倍；反过来,当输出力矩一定时，就可获得更小尺寸的执行机构，使重量和尺寸得到大幅度的减小；④非常容易实现与阀直接相连,又简化了阀的连接方式，并使所配阀的夕卜形更加匀称、美观、小型。

卧式齿轮齿条活塞执行机构

3.5•电动执行器

定义：

电动执行器指的是以电能为主要能量来源,用来驱动阀门的机械。

分类：

根据按输出位移分为三类：

（1）直行程,输出推力和直线位移,用于单、双座调节阀、套筒阀、高温高压给水阀、减温水调节阀。

其减速器由多转执行机构配接丝杠螺母传动装置组成。

（2）角行程,输出力矩和90°转角，用于控制蝶阀、球阀、百叶阀、风门、旋塞阀、挡板阀等。

力矩不大于600Nm时，减速器高速级为两级行星齿轮传动,输出级为蜗杆传动（蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动，两轴线间的夹角可为任意值,常用的为90。

。

蜗杆传动用于在交错轴间传递运动和动力。

力矩不小于lOOONm时,减速器由多转执行机构减速器配蜗杆减

速器组成。

（3）多转式，输出力矩和超过360。

的转动,用于控制各类闸板阀、截止阀、高

温高压阀、减温水阀及需要多圈转动的其他调节阀。

其减速器高速级为行星齿轮传动,输出轴为交错轴斜齿轮传动。

按调节方式分为三类

（1）开关型（两位型）,执行机构接收开关信号控制输出，即使开关复位,输出件继续移动，直到极限位置停止。

执行机构除非紧急按停，不能停在中间位置。

原理与远控调节型相同,区别是能自动保持开关信号。

（2）远控开关型（调节型）,执行机构接收开关（继电）信号控制输出位移,开关复位，输出件停止运动。

是一种开环的可间断调节的控制系统。

（3）比例调节型,执行机构接收系统的控制信号自动实现工业过程调节控制,控制行程与输入信号成正比。

是一种带负反应的偏差控制系统。

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