摘 要：气动调节阀是自动化系统中重要的控制和执行单元，在化工和电力等领域应用广泛。分析了其应用中所需要进行的性能调试及主要性能，以指导实际的调整和测试，提高气动阀的使用效果。
关键词：气动阀；功能分析；性能调试；性能分析
中图分类号：TH138.5 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.124
气动调节阀是一种利用压缩空气为动力源的自动执行装置，通常分为直行程和角行程两种。气动调节阀的典型结构为阀体、内部零件、驱动、执行机构等，应用在不同工况的阀门还需要增加附件辅助实现功能。气动调节阀包括了定位器、EP转换器、手动操作装置、阻尼器等。气动调节阀的基本性能决定了其工作的准确度，所以在使用该类阀门时，应进行测试和性能分析，保证应用效果。
1 气动调节阀的功能特征分析
气动调节阀在实际应用中突出的功能包括节流、调节、切断、控制压力、防堵、耐腐蚀等，其重要的功能就是调节功能。从这个角度看，其性能特征如下：①流量特征。反应调节阀的开度和流量控制能适应不同的工况要求，例如对流量的调节、对速度的调节等。②可调范围。反应调节阀对流量的控制范围越大，则其性能越高。③小开度性能。小开度性能是受到结构限制而出现的，如果性能差，则容易在小开度时出现震荡、起跳等。高性能的调节阀可以进行小开度微调。④流量系数。代表阀体通过性，即介质通过性能，角行程的通过性相对较高。⑤响应效率。为达到调节目标参数所用的时间，即工作阀体的工作速度。
2 气动调节阀性能调试和性能分析
按照上述的功能特征分析，调节阀在实际的应用中会体现出阀门行程、基本误差、回差、死区、泄漏量、流量特征等性能特征。在调试中不能对性能进行逐一测试，所以在测试中会对行程、误差、泄漏量、流量特征等进行检测。
2.1 行程调试
行程测试就是从阀门的安全关闭到完全打开之间阀杆的移动位移量，可以通过在信号转换器中接入控制信号，通过控制信号输入，测试阀门全开至全关过程的调节性能。
2.2 误差以及死区
气动调节阀在初步调试后，需要对阀门的基本误差、回差、死区等进行测试，具体情况如下：测量基本误差和回差，将规定的信号输入到控制器，增加或者减少的信号输入到执行器，测量各个点对应的行程，计算信号与行程之间的理论关系和实际曲线之间的差异，最大值就是基本误差。气动调节阀检验的点包括0%～100%，每25%为一个测点。完成正向测量后就可以反向进行测量，即最大值到零，分五次进行输入，并作好记录。计算基本误差以及正反校验的值，可以确定最大的误差。在测试中，将额定的信号输入气动执行装置，气动阀门走完行程后，实际行程与预定行程之间也会出现差异，这个就是额定行程的偏差，也应被记录。
死区包括了零点死区、量程死区、50%死区。所谓“零点死区”，就是在0%的基础上输入信号（4 mA），确认阀门完全关闭，然后慢慢增加信号。当阀门开始启动时，开始记录，这个输入信号量的百分数就是零点死区，例如阀门在4.5 mA出现动作，则死区为3%. 量程死区则是对100%时输入的信号进行计算，确认阀门完全打开，慢慢减少输入信号，直至阀门开始复位则停止，计算方法与零点死区相似。50%死区是动作到中间位置，即50%控制量时，确认静止在中间后，增加或者减小信号，即阀门开始动作后就记录为50%死区，其死区的计算方法与前面两者一致。通常情况下，气动调节阀的死区应控制在3%以内，在实际的测试中应比较这个数值，测试其性能，如果超过标准范围，应及时检查和修正。
2.3 B.S值测定
B.S值定义为阀门在自然状态下能够关闭或者开启的力，对弹簧实施预压的压力。B.S值的测定是检查阀门的功能实现，是调节阀门原始状态的重要数据基础。可以使得阀门获得足够的开启或者关闭的外力，即弹簧机构的作用力满足控制要求。
气动阀门要实现功能，气动杆和阀门阀杆就必须随着隔膜上加载的力进行改变，阀门在周期性更换隔膜、常规检修的过程中会改变弹簧作用范围和作用力。这时就应对阀门进行校对，如果发现不能满足形成需求，就需要对其进行B.S测试，调整弹簧初始的动作压力来满足恢复气动控制阀额定整定值和隔膜压力的需求。其操作的步骤如下：记录气动铭牌的B.S值；将压缩空气源接入系统；启动系统触发气动头执行机构，检查气压表和气动头的工作情况和漏气情况；泄压到0，调整气动杆并缓慢调整减压阀升压到规定的初始值，如果出现气动杆移动，出现超前或者滞后现象，则应调整弹簧螺母对其自然压力进行调整，直至大气压下气动杆动作为止；设定好弹簧初始值后，测量气动杆的推动距离，并缓慢减压到铭牌B.S最大值，检查压力下阀门移动的距离是否与机械行程一致，检查中，B.S的误差应在±0.05 bar内；测量调整后的弹簧螺母底部到支架之间的距离，并记录；最后按照程序规定将联轴器与气动杆、阀杆连接起来。
2.4 泄漏量测定
利用清洁的空气或者液体进行测量，并在阀门完全关闭后进行测量，对阀门施加一定的压力，按照最大工作压差环境进行。信号压力为零，关闭执行机构，查看测试阀门两侧的介质是否存在泄漏情况，并测量两侧压差和流量，即为阀门的泄漏量。
2.5 流量特征测试
流量特征就是在前后压差不变的情况下，介质流过阀门的流量与阀芯形成之间的比例关系。即在不同开闭程度下流量和压力的改变情况。在测试中取值按照每10%为一个测定节点进行测试。压力和流量曲线则形成流量特征。常见的流量特征有快开、线性、等百分比三种，流量特征不同的阀门在实际工作中所体现的工作性能不同，在实际测试可以获得实际流量特性，这也是现场调试的重要数据参数之一。
3 结束语
综上所述，气动调节阀在使用中因为其结构和控制特征而导致其使用性能出现差异，在使用中，应对其主要特征进行测试并明确其性能特征，二者相配合，按照性能特征选择测试措施和项目，保证阀门的应用效果，也为阀门的检测和调试提供依据。
参考文献
[1]张鲁滨，李静，吴志欣.气动调节阀故障原因分析[J].化学工程与装备，2010（01）：87-88.
[2]曹文斌.调节阀流量特性及动态性能研究[D].兰州：兰州理工大学，2013.
〔编辑：王霞〕
