摘要：随着现代工业生产领域自动化程度的不断提高，对过程控制系统的自动化程度及安全使用性能的要求也越来越严格。控制阀在现代工业过程控制中应用广泛，类型多样，每一台气动控制阀都要有自己的气路去实现开启、关闭、调节等功能，而要实现各种各样的特殊要求及功能，控制阀就必须配用各种附属装置（简称附件）来满足生产过程的需要。从作用方式上分为正作用、反作用、；从保护功能上分有气开、气关；从实现故障位置上分为：故障位置开、故障位置关、故障位置保持。在控制系统维护过程中，经常会遇到各种类型的控制阀气路故障，分析和研究控制阀气路是一个专业技术人员必备的技能。气动控制阀本身气路的连接及附件的选用也影响着控制系统的可靠性。因此，研究气动调节阀的气路及其在实际生产中的应用具有实际的意义。
关键词：附件；正；反作用；气开；气关；故障位置开；故障位置关；故障位置保持
一、附件
在工业过程控制中，系统会有相关的控制要求，作为最终控制元件的调节阀；须配用附属装置（简称附件）才能实现和满足要求。如需改善和提高控制阀静态特性和动态特性，需配用阀门定位器；动力气源需要保持干净和一定的压力，要配用空气过滤减压器；当气源发生故障或中断时，控制阀需保持原控制位置并仍要保持一定压力信号，需使用气动保位阀，以实现对控制阀的自锁。
附件是对阀功能完善、安全、可靠的有益保证和补充，是控制阀的一个重要组成部分。调节阀附件的正确选择是对阀门的功能、安全、可靠性的有益保证和补充，各类附件对调节阀整机性能和质量品质的影响程度是不可低估的，甚至是关键性的。在实际生产中，绝大多数阀门需配置各种不同的附件，现将较为常用的调节阀附件简介如下：
控制阀最常用的附件是：过滤减压阀、定位器、电磁阀、限位开关
⑴ 空气过滤减压阀：作为气源净化、调节气源压力之用。
⑵ 定位器：定位器按其结构型式和工作原理可以分成气动阀门定位器、电-气阀门定位器、智能式阀门定位器。阀门定位器能够增大控制阀的输出功率，使气源压力得到充分利用，减少调节信号的传递滞后，加快阀的动作速度，提高阀的线性度，克服阀杆摩擦力、不平衡力的影响，从而提高了阀的调节精度和切断能力。阀门定位器还具有可实现阀的分程控制、改变作用方式、改变流量特性等功能。
⑶ 限位开关：用来显示调节阀上、下限行程的工作位置。
⑷ 电磁阀：实现气路的电磁切换，保证阀门在电源故障时，使阀门处于所希望的安全位置。
⑸ 气动保位阀：气源故障时，使阀门能够保持当前位置。
⑹ 气动继动器：使执行机构动作加快，减少传递时间。
⑺ 阀位传送器：将调节阀的位移变化量，按一定规律转化成电讯号送到控制室，以反映和监测调节阀的行程和开度状况。
⑻ 储气罐：气源故障时，保证使双作用无弹簧的气缸活塞式执行机构能够将控制阀动作到故障安全位置，其容积大小取决于气缸执行机构的的大小、阀门的动作时间以及阀门的工作条件。
⑼ 其他附件：其他附件还有气控阀、单向阀、快排阀、调速阀等。
二、作用方式的选择
气动调节阀通常由气动执行机构和调节阀连接安装调试组成，气动执行机构可分为单作用式和双作用式两种，单作用执行器内有复位弹簧，而双作用执行器内没有复位弹簧。其中单作用执行器，可在失去起源或突然故障时，自动归位到阀门初始所设置的开启或关闭状态。
气动调节阀根据动作形式分气开型和气关型两种，即所谓的常开型（FO））和常闭型（FC）。气动调节阀的气开或气关，通常是通过执行机构的正反作用和阀内件结构的不同组装方式实现如图一和表一所示。
气开型（常闭型FC）是当膜头上空气压力增加时，阀门向增加开度方向动作，当达到输入气压上限时，阀门处于全开状态。反过来，当空气压力减小时，阀门向关闭方向动作，在没有输入空气时，阀门全闭，即图一中（b）、（c）的组合形式，故通常我们称气开型调节阀为故障关闭型阀门。
气关型（常开型FO）动作方向正好与气开型相反。当空气压力增加时，阀门向关闭方向动作；空气压力减小或没有时，阀门向开启方向或全开为止，即图一中（a）、（d）的组合形式，故通常我们称气关型调节阀为故障开启型阀门。
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图一 作用方式组合图
表一 气动执行器组合方式表
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气开、气关的选择是根据工艺生产的安全角度出发来考虑。当气源切断时，调节阀是处于关闭位置安全还是开启位置安全。
举例来说，一个加热炉的燃烧控制，调节阀安装在燃料气管道上，根据炉膛的温度或被加热物料在加热炉出口的温度来控制燃料的供应。这时，宜选用气开阀更安全些，因为一旦气源停止供给，阀门处于关闭比阀门处于全开更合适。如果气源中断，燃料阀全开，会使加热过量发生危险。又如一个用冷却水冷却的的换热设备，热物料在换热器内与冷却水进行热交换被冷却，调节阀安装在冷却水管上，用换热后的物料温度来控制冷却水量，在气源中断时，调节阀应处于开启位置更安全些，宜选用气关式（即FO）调节阀。
三、故障位置要求及气路原理图分析
从上面对作用方式的选择可以看到，不同的作用方式对应着不同的故障位置要求，这也是根据工艺生产的安全角度考虑，两者密切关联，下面将从气路图原理上来分析研究作用方式及故障位置要求。
1、气开式（故障位置关）气路图分析
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图二 气开式气路图
此气路较为简单，是常用的开关阀控制气路之一，气源通入过滤减压阀，一路进入电磁阀，作为信号源；另一路作为驱动气源进入气控阀，当电磁阀通电后，气控阀被打开，驱动气源通过气控阀进入执行机构下膜室，从而推动膜片压缩弹簧，带动阀杆使阀门打开。当电磁阀断电或气源故障时，膜片会因为弹簧作用被压回，从而带动阀杆使阀门关闭，这就是所谓电信号故障或气路故障后，阀门实现关闭状态，气关式（故障位置开）与此原理恰好相反，此处不再详述。
2、双作用（故障位置关）气路图分析
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图三 双作用气路图
双作用气路图相较于单作用气路图复杂，此气路图为双作用调节阀气路图之一，附件相对较多，下面对其进行简要分析，双作用执行机构发生气路或电路故障时，因为没有弹簧复位功能，因此在电气故障发生时，阀门会保持原位，如果想要实现打开或关闭，就必须在电气故障发生时，还能有气路对双作用执行机构施加作用才可以实现，这就出现了图三中新增储气罐一路气路。从图三可以看出，因为执行机构为双作用，所以气缸上下两个腔体都要有控制气路连接，每个气路原理同气开式或气关式，这样三个气路就组合成了较为复杂的双作用带故障位置要求的控制气路系统。
四、结语
综上所述，通过这调节阀的故障原因开展分析，可以采用一些适当的处理和改进的办法，促进调节阀利用率的有效提升，从而使得仪表的故障率得到有效的降低。这样的一种处理方式，能够使得流程的工艺生产效率和经济效益得到有效的提升，同时也能够使得能源消耗得到降低，促进调节系统质量的提升，使得生产装置能够处在长周期运行的状态当中。
参考文献：
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[2]FISHER 气动防喘振阀使用指导手册 [Z]．
[3]赵丽娜，段栋栋.浅析气动阀门在运行中故障及处理[J].中国机械，2015（24）：149 －150．
[4]徐州阿卡控制阀知识教程
论文作者:李庆
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/6
标签：故障论文; 阀门论文; 调节阀论文; 作用论文; 位置论文; 执行机构论文; 控制阀论文; 《基层建设》2019年第27期论文;