气动控制阀结构： 工业生产过程的自动调节系统虽不尽一致，但执行器是不可缺少的组成设备。执行器由执行机构和调节机构组成。执行机构是指根据调节器控制信号产生推力或位移的装置，而调节机构是根据执行机构输出信号去改变能量或物料输送量的装置。
气动控制阀分类： 气动控制阀按应用场合不同可分为两大类：在过程参数控制中作为调节用的控制阀，简称调节阀，通常采用气动薄膜式或气缸式执行机构，配备阀门定位器；在程控及联锁控制中作为开关用的切断阀，简称开关阀，通常采用气缸式执行机构，配备电磁阀。
使用最普遍的气动控制阀执行机构可以分为量类：弹簧薄膜气动执行机构和活塞执行机构。薄膜执行机构类型包括：增加气源压力把膜片向下推并使执行机构推杆伸出的正作用；增加气源压力把膜片向上推并使执行机构推杆缩回的反作用；可以组装成正作用或反作用的执行机构的可更换作用方向。活塞执行机构在使用约1MPa（G）的高压气源通常不需要气源压力调节器。活塞执行机构可以是双作用，以在2个方向上都提供最大的力；或者是弹簧复位，以提供失气-打开或失气-关闭的工作方式。
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气动控制阀的耗气量：
气动控制阀的耗气量通常包括最大耗气量、平均耗气量、稳态耗气量及暂态耗气量。最大耗气量指稳态时的仪表最大耗气量。稳态耗气量是指在稳态时，仪表在其工作范围内所消耗空气的最大流量。耗气量一般都是用标准单位Nm3/h来表示。标准状态是指101.33kPa，0℃，按惯例，会转换成操作状态的单位m3/h。仪表说明书中，一般把操作状态，供气压力定为140kPa，20℃，此时应对两者进行换算。根据伯努利方程，PV/T=C（常数）。
即101.33*V1/273=140*V2/（273+20），可以得到
V1=1.3V2，
其中：
V1——标准状态下的耗气量，Nm3/h；
V2——操作状态下的耗气量，m3/h。
●气动控制阀的耗气
对于气动控制阀，在稳态状态下，调节阀的耗气主要在电气阀门定位器的放大器加内部喷嘴挡板排气动作上。根据不同厂家的产品样品查阅结果如表1。各种电/气阀门定位器的耗气量均与结构有关。不是耗气量越来越小，而是一个合适的耗气量。从表1可知，FisherDVC5000耗气量为0.3m3/h，而发展到DVC6000型是耗气量为0.4m3/h。
表1 国内外单作用电/气阀门定位器耗气量
气动控制阀还要考虑动态耗气量。当控制阀稳态在某一开度时，仅定位器耗气，其耗气量只需考虑定位器的耗气量。当控制阀动作而开度改变时，阀杆上下运动，膜片上下动作，使薄膜室内空气排出，这部分动态的排出气量决定阀的动作大小及频繁程度，并与薄膜头大小有关，不管使用任何定位器，这部分膜头的耗气量总是一样的。因此控制阀耗气量等于定位器耗气量和执行机构耗气量。特别在开停车时及系统波动大时，阀门动作大且频繁，薄膜要进气或放气，要考虑足够大的阀门用气，不能因定位器耗气量小而将整个控制阀耗气量估得太小。当然，调节阀完整的耗气量表示方法，也与供气压力、介质流量、阀门输出开度均有关系。
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气动控制阀的耗气
气动控制阀的耗气比较复杂，主要是通过控制外部气源的通断来控制阀门的开关状态，气源压力的大小决定阀门的开关速度，其耗气量的大小与阀门所配置的气动执行器的大小有关，气动执行机构越大，消耗气量也越多。在选用与确定气缸规格时，在保证气缸输出力、行程的前提下，选用合适的气缸、工作压力及最低的耗气量，达到最低能源消耗的目的。
气动执行器有单作用和双作用，因而实现开关转换时耗气量也有所不同。总的来说，开关阀的耗气主要在电磁阀的励磁状态带动排气动作上。开关阀的耗气量取决于供气压力、开关行程、气缸体积及动作次数，对于双作用活塞执行机构，具体计算公式：
qVs=（V0+VC）[（p1+101.32）/101.32]n （1）
对于单作用活塞执行机构，具体计算公式：
qVs=V1[（p1+101.32）/101.32]n （2）
其中：qVs—开关阀耗气量（标准状况），m3/h；
V0—气缸开向容积，m3；
Vc—气缸关向容积，m3；
p1—供气压力，kPa；
V1—活塞容积，m3；
n—每小时动作次数（活塞往复动作为一次），次数/h。
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气动控制阀气路连接
气动控制阀的用气方式比较单一，下面仅对气动开关阀的用气连接方式做具体介绍。一般地，气动开关阀工作时需要有若干附件配合完成控制作用，其中电磁阀，用于控制压缩空气的导通和截止。它与气缸活塞配合，组成电控气动活塞式执行机构。针对每个工程中，在特定工艺介质和阀门不同要求的情况下，气源装置的选用及与气动阀门的用气连接方式要求也不同。大致可以分成两种连接方式，单一的连接和带有储气罐连接。第一种方式：单一的连接，由仪表气源总管来的阀门经过过滤器后直接进入电磁阀到用气阀，如图1所示。
图1 单一的供气管路连接
第二种方式，为了用气阀能够在工艺供气发生故障时，气动控制阀还能继续工作，需要在用气阀门前还需要加储气罐。它是以备发生故障和临时相应的应急使用；同时也能进一步分离压缩空气中的水分和油分。是否需要储气罐，需要看看工段是否有重要联锁，保位的情况。该种方式也可分为两种情况，其连接方式如图2和图3所示。
为了提高执行机构的动作速度，开关阀内置有气源放大器，它与气动薄膜式或气动活塞式执行机构配套使用。当仪表远距离传送压力信号或执行机构气室的容量很大时，由于将产生较明显的传递时间滞后，使用这种附件能显著提高执行机构输入的相应特性。因此，除了要有一路普通的气源外，还需要一路来自储气罐的气来共同作用。
气动控制阀结束语：
鉴于气动控制阀结构及原理，影响气动控制阀的耗气量因素比较多，定位器和执行机构两个设备的组合会在很大程度上影响控制阀组件的静态性能和动态响应、以及阀门的总空气耗气量。在进入执行机构的供气压力，及弹簧压力，执行机构的扭矩力。对于开关阀，其气缸的缸径，行程范围，气源的流速，供气压力，以及活塞的体积，等诸多因素。为了适应当前各行业的环保理念，尽量节省能耗，减少生产成本，提高企业的经济效益。
在项目设计中，除了要根据气动控制阀制造厂商的具体型号的耗气量计算外，也要结合经验值，估算全厂的用气量，做到正确、合理地给出仪表气源装置的耗气量。在阀门选型方面各参数准确后，阀门气路连接中才能合理选择正确的连接方式。
图2 作为备用的储气罐与用气的气路连接
图3 带有气动放大器与储气罐气路连接
