氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥按其結(jié)構(gòu)和用途的不同種類很多，高壓氧能大多選用正作用、直通、單座等百分比調(diào)節(jié)閥，其標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為ZMAP，主要由氣室、薄膜、推力盤、彈簧、推桿、調(diào)節(jié)螺母。閥位標(biāo)尺、閥桿、閥芯、閥座、填料函、閥體、閥蓋和支架等組成。 氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，工作時(shí)接受調(diào)節(jié)器或計(jì)算機(jī)的控制信號(hào)，用來改變被控介質(zhì)的流量，使被調(diào)參數(shù)維持在所要求的范圍內(nèi)，從而達(dá)到過程控制的自動(dòng)化。
1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)
1.1氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理 當(dāng)調(diào)節(jié)器或定位器的輸出信號(hào)輸入薄膜室后，信號(hào)壓力在薄膜上產(chǎn)生的推力，使推桿部件移動(dòng)，并壓縮彈簧，直至彈簧的反作用力與信號(hào)壓力在薄膜上產(chǎn)生的推力相平衡為止。這時(shí)，推桿的移動(dòng)就是氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移，也稱行程。
1.2氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠，性能穩(wěn)定，價(jià)格低，維護(hù)方便，防火防爆等優(yōu)點(diǎn)，特別是對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)有防爆要求時(shí)，應(yīng)選用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，且接線盒為防爆型。在許多控制系統(tǒng)中獲得了廣泛地應(yīng)用，它分為正作用和反作用兩種執(zhí)行方式。正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)在輸入信號(hào)增加時(shí)，推桿的位移向外；反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)在輸入信號(hào)增加時(shí)，推桿的位移向內(nèi)。在我們濮陽甲醇廠使用的調(diào)節(jié)閥大部分都是氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)盡管在結(jié)構(gòu)上不完全相同，但基本結(jié)構(gòu)都包括放大器、可逆電機(jī)、減速裝置、推力機(jī)構(gòu)、機(jī)械限位組件和位置反饋等部件如圖1。
2 閥門定位器
2.1 定位器工作原理 閥門定位器是氣動(dòng)執(zhí)行器的—種輔助儀表，它與氣動(dòng)執(zhí)行器配套使用。閥門定位器是按力矩平衡原理工作的，來自調(diào)節(jié)器或輸出式安全柵的4～20mA直流信號(hào)輸入到轉(zhuǎn)換組件中的線圈時(shí)，由于線圈兩側(cè)各有一塊極性方向相同的永久磁鐵，所以線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與永久磁鐵的恒定磁場(chǎng)，共同作用在線圈中間的可動(dòng)鐵芯即閥桿上，使杠桿產(chǎn)生位移。當(dāng)輸入信號(hào)增加時(shí)，杠桿向下運(yùn)動(dòng)，固定在杠桿上的擋板便靠近噴嘴，使放大器背壓增高，經(jīng)放大后輸出氣壓也隨之增高。此輸出氣壓作用在調(diào)節(jié)閥的膜頭上，使調(diào)節(jié)閥的閥桿向下運(yùn)動(dòng)。閥桿的位移通過拉桿 轉(zhuǎn)換為反饋軸和反饋壓板的角位移，并通過調(diào)量程支點(diǎn)作用于反饋彈簧上，該彈簧被拉伸，產(chǎn)生一個(gè)反饋力矩，使杠桿作順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，當(dāng)反饋力矩和電磁力矩相平衡時(shí)，閥桿就穩(wěn)定于某一位置，從而實(shí)現(xiàn)了閥桿位移與輸入信號(hào)電流成正比例的關(guān)系。調(diào)整調(diào)量程支點(diǎn)于適當(dāng)位置，可以滿足調(diào)節(jié)閥不同桿行程的要求。而閥門根據(jù)控制信號(hào)的要求而改變閥門開度的大小來調(diào)節(jié)流量，是一個(gè)局部阻力可以變化的節(jié)流元件。調(diào)節(jié)閥門主要由上下閥蓋、閥體、閥瓣、閥座、填料及壓板等部件組成。閥門定位器與閥門配套使用，組成一個(gè)閉合控制回路的系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由磁電組件、零位彈簧、擋板、氣動(dòng)功率放大器、調(diào)節(jié)閥、反饋杠桿、量程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、反饋彈簧組成。
2.2定位器功能介紹
在圖2所示的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥中，閥桿的位移是由薄膜上的氣壓推力與彈簧反作用力平衡來確定的。實(shí)際上，為了防止閥桿引出處的泄漏，填料總要壓得很緊。盡管填料選用密封性好而摩擦系數(shù)小的聚四氟乙烯優(yōu)質(zhì)材料，填料對(duì)閥桿的摩擦力仍是不小的。特別是在壓力較高的閥上，由于填料壓得很緊，摩擦力可能相當(dāng)大。此外，被調(diào)節(jié)流體對(duì)閥心的作用力，在閥的尺寸大或閥前后壓差高、流體粘性大及含有固體懸浮物時(shí)也可能相當(dāng)大。所有這些附加力都會(huì)影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)與輸入信號(hào)之間的定位關(guān)系。使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生回環(huán)特性，嚴(yán)重時(shí)造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)振蕩。因此，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作條件差及要求調(diào)節(jié)質(zhì)量高的場(chǎng)合，都在調(diào)節(jié)閥上加裝閥門定位器。
閥門定位器接受調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)后，去控制氣動(dòng)執(zhí)行器；當(dāng)氣動(dòng)執(zhí)行器動(dòng)作時(shí)，閥桿的位移又通過機(jī)械裝置負(fù)反饋到閥門定位器，因此定位器和執(zhí)行器組成了一個(gè)閉環(huán)回路，圖2所示是閥門定位器的功能示意圖。圖中顯示，來自調(diào)節(jié)器輸出的信號(hào)p0經(jīng)定位器比例放大后輸出pa，用以控制氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，位置反饋信號(hào)外送回至定位器，由此構(gòu)成一個(gè)使閥桿位移與輸入壓力成比例關(guān)系的負(fù)反饋系統(tǒng)。
閥門定位器能夠增加執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出功率，減少調(diào)節(jié)信號(hào)的傳遞滯后，加快閥桿的移動(dòng)速度，能提高信號(hào)與閥位間的線性度，克服閥桿的摩擦力和消除不平衡力的影響，從而保證調(diào)節(jié)閥的正確定位。
