1 ZXP气动调节阀控制原理引言
调节阀又名控制阀，调节阀的发展与工业生产过程的发展密切相关。计算机科学和自动化仪表等高新科学技术的发展推动了调节阀的发展。随着现场总线技术的发展与控制装置的广泛应用，调节阀也将开放、智能和更可靠，要求越来越强烈，使工业生产过程控制的功能更完善，精度更高和效果更明显。

2 ZXP气动调节阀控制原理工作原理
气动调节阀由执行机构和调节机构组成。执行机构是调节阀的推力部件，以压缩空气为动力源，以气缸为执行器，并借助于电气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件去驱动阀门，实现开关量或比例式调节，接收工业自动化控制系统的控制信号来产生相应的推力，推动调节机构动作，完成调节管道介质的：流量、压力、温度等各种工艺参数。气动调节阀的特点就是控制简单，反应快速，且本质安全，不需另外再采取防爆措施。

3 ZXP气动调节阀控制原理执行机构
气动薄膜式执行机构接受信号压力后，根据其推杆动作方向的不同，可分为正作用式和反作用式两种。
3.1 正作用式执行机构
当信号压力增大时，执行机构的推杆向下动作，称作正作用式执行机构。当其信号压力从0.002~0.1MPa时，推杆的位置从零走到全行程。其信号压力与推杆位移的特性如图1-a所示。正作用式执行机构的动作原理如图2-a所示。当信号压力进入气室时，在其膜片上产生一个推力，这样使其推动部件位移，将弹簧压缩，直到弹簧的反作用力与信号压力在膜片上产生的推力相平衡。其平衡方程式为PS=KL
式中P---进入薄膜式的信号压力；
S---波纹膜片的有效面积；
K---弹簧刚度；
L---执行机构的推杆位移。
故 从上式可以看出，当执行机构的型号规格确定后，其中P、K均为常数，则L∝P。
3.2 反作用式执行机构
当信号压力增大时，执行机构的推杆向上动作的叫做反作用执行机构，如图1-b、图2-b所示。当信号压力从0.02~0.1MPa时，推杆的位置从全行程走到零。其动作原理和正作用式执行机构一样，只不过其信号压力进入波纹膜片得下方，信号压力增大时，波纹膜片向上移动。

4 ZXP气动调节阀控制原理调节阀
调节阀的结构形式较多，包括直通单座调节阀、直通双座调节阀、三通阀、角型调节阀、高压调节阀、隔膜调节阀、小流量调节阀、蝶阀、球阀等。
4.1 调节阀对调节参数的调节
在自动调节系统中有被调参数、调节参数、干扰参数。调节参数是靠调节阀进行调节的。当调节系统中出现干扰时，被调参数将偏离给定值，调节器命调节阀对调节参数进行调节，使被调参数回到给定值。
4.2 调节阀的结构形式
气动薄膜式调节阀阀分为正装和反装两种。正装时，阀芯向下位移，阀芯与阀座间的流通面积减小。反装时，阀芯向下位移，阀芯与阀座间的流通面积增大。正装与反装时，阀芯与流通面积的关系如图3所示。

5 ZXP气动调节阀控制原理组合方式
从执行机构和调节机构的分析中可以看到，气动执行机构有正作用式和反作用式两种，调节阀有正装和反装两种，故此，气动执行器的气开、气关的两种形式是由执行机构的正、反作用及调节阀的正、反装综合确定的。其组合方式有四种，如表1所示。

ZXP气动调节阀控制原理主要技术参数

注：①弹簧范围：气开式优先选用40-200Kpa及80-240Kpa；气闭式优先选用20-100KPa及40-200Kpa，可选用其它弹簧范围。
        ②工作温度划分是根据阀体材料的压力-温度等级、使用工况、阀门的密封件材料等综合因素来划分的，各国划分是有细微区别的，甚至每个厂家因使用的材料不一也会导致温度划分不一样。

□ ZXP气动调节阀主要零件材料

注：可根据工况选用其它材料

□ZXP气动调节阀控制原理阀盖型式

□ ZXP气动调节阀控制原理型号编制说明

ZXP-□□K(B)
Z：执行器大类，    X：新系列   P：单座调节阀
-□□：压力级别：  如 16：1.6MPa   K(B)气开(关)式
ZXPQ-□□K(B)   Q：调节切断型
ZXP-□□K(B)G   G：高温型
ZXP-□□K(B)W   W：波纹管密封型
ZXP-□□K(B)J   J：夹套保温型
ZXP-□□K(B)D   D：低温型
ZXP-□□K(B)S   S：散热型
备注：按国产调节阀统设标准编制，言简意明，避免市场上型号混乱，人为造成选型、采购、使用困难。

□ ZXP气动调节阀允许压差
1.气开式                                                                    单位：MPa

注：① P：阀门定位器(气开式带不带定位器是不影响允许压差的)
        ② 对于 ZXPW 型单座波纹管密封调节阀，最大允许压差为 1.0MPa，表中数据若数值小于1.0MPa 则不变， 若数值大于1.0MPa，则取值1.0MPa
        ③ 允许压差仅仅指按标准执行机构配置的数值，可根据具体工况条件另配执行机构来满足使用要求
        ④ 同一阀门选用 80-240Kpa 弹簧其允许压差是 40-200Kpa 弹簧允许压差的 2 倍，由以上数据可知，气开式单座调节阀尽量使用 40-200Kpa 弹簧或 80-240Kpa 弹簧
        ⑤ 以上数据是根据阀关闭时，阀后压力 P2=0 时的计算值，在调节时允许压差更大

6 ZXP气动调节阀控制原理使用管理
操作是否正常，与调节阀的质量及产生故障后的维修工作有很大的关系。由于调节阀的质量原因，产生的故障多种多样。而某一种故障的出现，也可能有不同的原因。

6.1 气动执行机构主要故障元件
（1）膜片。对于薄膜式气动机构来说，膜片是最重要的元件。在气源系统正常工作的情况下，如果执行机构不动作，首先应想到膜片是否安装好，是否破裂。当金属接触面有尖角、毛刺等缺陷时，会把膜片扎破，而膜片绝对不能有泄漏。另外，如果膜片使用时间过长，因橡胶材料老化也会影响性能。
（2）弹簧。弹簧是调节阀的主要调节元件。如果制造、热处理、材料选择不当，会使弹簧疲劳或断裂。有引起弹簧在过大的载荷作用下，可能会产生断裂。
（3）接气管路。这是输入气压通向执行机构的通路，不能泄漏。因此，要经常检查是否泄漏。
（4）推杆。这是确保有足够的行程来关闭调节阀。如推杆有弯曲、变形、会影响调节阀的调节性能。

6.2 调节阀的主要故障元件
（1）阀芯：它是调节阀起调节作用和密封作用的活动元件，直接与介质接触，易受介质的冲刷和腐蚀、磨蚀。在高压差情况下更易损坏。所以要检查它的磨损、冲刷及腐蚀情况，是否需要维修和更换。
（2）阀座：阀座密封面是保证阀门密封的关键部位。受介质的冲刷、磨损和腐蚀，要检查阀座的损坏情况。
（3）阀杆：阀杆与阀芯、推杆的连接，直接影响调节阀的性能。因此要检查阀杆与阀芯、推杆的连接质量，以及阀杆本身有无弯曲、变形。
（4）填料：检查填料是否老化、缺油，填料是否压紧。
（5）垫片及O形圈：垫片和O形圈是否老化变硬，影响密封性能。

6.3 ZXP气动调节阀控制原理阀门定位器元件故障
（1）阀位行程传感器失调造成调节阀阀位失调。阀位传感器为一精密多圈电阻，内置于阀杆套筒内，由紧固件和阀杆相连，作用是输出阀位反馈信号。当阀行程传感器的紧固件松动后，会使阀行程零位时阀位传感器的精密多圈电阻值超出正常范围（正常为1950~2050Ω），造成调节阀阀位失灵，无法完成手/自动校准程序，阀位自动运动到全开/全关位置。对发生连接紧固件松动故障的定位器处理方法为：拆下，把反馈臂定位在零位，用万用表测量阀位传感器的精密多圈电阻值，调整阀位传感器的连接轴，使万用表指示在1950~2050Ω，然后锁定连接轴，安装阀行程传感器紧固件和阀杆相连，问题得以解决。
（2）气源不干净致使阀门定位器内部气路堵塞造成调节阀阀位失调。对于发生气路堵塞故障的处理方法为：拆下阀门定位器，对其气路部分进行清洗，保证气路畅通，问题得以解决。
（3）I/P转换部件问题造成调节阀阀位失调。当I/P转换部件烧毁时，阀门定位器气动中继器就无法感受喷嘴所送出的压力变化，也就无法去阀位进行调节。由于I/P部件问题导致阀位失调的情况，更换I/P部件得以解决。
（4）反馈臂脱落造成调节阀阀位失调。对反馈臂脱落情况的处理方法：在零信号位置，对应实际阀位将反馈臂重新紧固便能解决问题。

7 ZXP气动调节阀控制原理结束语
依据工作原理，结合自动化仪表管理工程一线的运管实际经验，根据真实的工程需求，总结调节阀故障处理技术。