浅谈燃气系统气动阀门的结构原理和优缺点

张凯华 吴春康

【摘要】文章对燃气站发生炉使用的气动阀门进行讲解，对气动阀门的工作原理和优缺点进行详细讲解。

【关键词】气动阀门、定位器、压缩空气、储气罐

引言：气动阀门主要应有到泄压和防止泄压的关键区域和设备，由于气动阀门操作迅速，可以在短时间内完成启、闭操作，防止出现全站停电或设备跳停对燃气系统带来的冲击，由于用电量小（24V）直流电压，便于和DCS系统内部电池供电结合，也可以利用DCS系统后台进行连锁，大大提高处理事故的效率。

一、燃气站气动阀门应用

燃气系统早期自动化程度较低，多数阀门为手动控制操作，随着自动化、本质化工作在企业的逐步推广，燃气系统陆续进行自动化改造升级，在升级改造过程中，主要使用电动阀和气动阀。燃气系统气动阀门主要应用到鼓风机入口、上段气动放散、炉底气动供风阀门，通过使用情况来看，效果较好，能够达到快速开关的作用，同时炉底新安装的气动阀门能够起到微调，可以利用电源4-20mA模拟量来调整智能定位器，由智能定位器根据模拟量跟踪阀门的开关量。

1、气动阀门在燃气站的应用

鼓风机入口气动阀门，直径为DN500：此处阀门为开关型气动阀门，正常生产过程中气动阀门为全开，当出现断气时阀门保持常开状态，出现鼓风机跳停后连锁该气动阀门在2-4秒时间自动关闭，用来切断空气管道泄压，防止煤气倒流。每次停止鼓风机运行时进行试验完好性和连锁的可靠性。

上段气动放散阀门，直径为DN200：此处阀门为开关型，开关时间在2-3秒左右全部打开，当出现加压机跳停后上段气动放散阀门自动打开进行泄压，气源出现故障后，可以使用手动进行操作，可以实现手自一体操作。

炉底气动供风阀门，直径DN400，此处阀门刚进行安装，为智能调节型双气缸，可以利用智能定位器逐步微开微关，根据发生炉运行情况调整炉底，同时如果出现全站停电、鼓风机跳停后可以在10秒内快速全部关闭，完全可以避免人员操作不到位或不及时，出现煤气倒流的不安全情况，该阀门具备现场手动操作的功能，当气动阀门故障后，可以使用手动进行操作。

上段放散安装的气动阀	鼓风机管道安装的气动阀

2、气动阀门气源和电源的要求

气动阀门主要就是利用压缩空气推动执行器内多组组合气动活塞运动，传力给横梁和内曲线轨道的特性，带动空芯主轴作旋转运动，压缩空气气盘输至各缸，改变进出气位置以改变主轴旋转方向，根据负载(阀门)所需旋转扭矩的要求，可调整气缸组合数目，带动负载(阀门)工作。
    两位五通电磁阀通常与双作用气动执行机构配套使用，两位是两个位置可控:开-关，五通是有五个通道通气，其中1个与气源连接，两个与双作用气缸的外部气室的进出气口连接，两个与内部气室的进出气口接连。

为了确保气源充足供应，在铺设气源管道时，需要加装一个储气罐，在储气罐的进气管道上安装一个止逆阀和压力变送器，用来控制储气罐的压缩空气，当空压机出现停气后，可以防止储气罐内部气体倒流，同时利用压力变送器将压力上传到DCS系统，设定报警。时时监控压缩空气的压力。

气动阀门的电源为24V直流电源，电源为DCS系统模块直供，当出现全站停电后，DCS系统UPS电源直接装换到电池供电，不会因停电而导致气动阀门无法操作。可以避免电动阀门停电无法操作的情况。

二、气动阀门的控制原理

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，它按控制信号压力的大小产生相应的推力，推动调节机构动作。气动阀门分为单作用气缸、双作用气缸、膜片控制。目前，我们使用的一般为单作用气缸和双作用气缸，单作用气缸主要用在快开快关的管道和工况上用来泄压和保压如：上段放散气动阀门、鼓风机入口气动阀门、双作用气缸主要用在调节定位的工况，如：炉底供风气动阀门。

三、气动阀门的优缺点：

通过近几年使用气动阀门总结出以下优缺点：

气动阀门结构简单，操作简单，故障率低，输出力矩大。可以应有到燃气站全站停电应急处理中，由于电压低，无需在另加UPS电池供电，用弱电即可完成气动阀门的操作。气动阀门行程小，当出现紧急情况的时候，可以在最快的时间完成启、闭操作，避免出现泄压不及时。不受断气的影响，当断气的时候可以可以利用储气罐的压力来进行启、闭，同时内部气缸储存部分气体，完全可以达到一个行程的操作。

发生炉供风管道安装的气动装置

在看到气动阀优点的同时，气动阀对压缩空气要求较高，要求气体不能有尘、油、水，防止缸体磨损、腐蚀；对操作要求较高，手动和气动装换不到位容易失内部气体将转换器崩开损坏；需要的压缩空气压力较高0.5-0.8mpa的压力，过滤器和气缸密封紧固不到位容易漏气伤人。

四、总结与展望

通过近几年燃气行业自动化的推进和逐步的投用来看，电动阀受至于线路板老化、电气接线复杂、驱动装置故障率高等问题的逐步显现，气动阀门的应用明显好于电动阀，气动阀的应用较为成熟，在发生炉燃气系统应用到燃气放散泄压、脱硫塔进出口等方面，使用较为稳定，操作速度快启闭时间在3-5秒左右。后续根据现场实际情况，可以将电捕轻出口断电阀门技改为气动阀门，无需全部更换，将目前手动驱动装置更换为气动驱动装置即可。但对于寒冷地区，对气动阀的应用提出了更高的要求，燃气系统对压力变化调控要求较高的部位，电动控制的阀门有更好的优势，气动阀、电动阀的选择应根据现场实际情况综合评定。

上段放散使用气动装置            鼓风机出口管道使用气动装置