控制阀的保位方法分析

摘  要：重要控制回路在故障时的保位一直是一个重要的问题，随着工程技术的发展，保位的意义没有发生变化，但保位的方法却一直在发展中，本文就目前保位方法的实现作一探讨。
关键字：保位 保位阀 智能定位器

1 控制阀保位的要求

    在工程实践中，当遇到气、电故障时，不同的场合对阀门的状态有不同的要求，这些要求的作出往往是处于安全方面的考虑，另外在安全无忧的情况一下，生产的连续性也是考虑的一个重要方面。

    例如：在用蒸汽进行物料加热时，如果遇到气电故障，为了保险起见，应将阀门关闭，切断蒸汽，即故障关（Fail to close）；再如水冷却物料系统中，遇故障时，会希望水不要被切断，此时要求故障开（Fail to open），而有些场合则希望故障出现时，阀位保持在原来的位置不变，以保持流体的固定流量，如物料结晶过程中，用于冷却的冷却水，此时需要保位（Fail to lock）。

    2 控制阀的保位分析

    2.1 阀门在断电时的保位

    本文着重讨论的是气动阀的保位问题，但电动阀的保位亦需在此一提。电动控制阀由电动执行机构进行控制，当断电时，电机停转，电动执行机构停止运动，阀门也便保持在故障时的位置。所以要求保位的场合，电动阀一般都能实现。需要注意的是，电动阀只具有故障保位的功能，而不具有故障时阀开或故障时阀关的功能。

    一般工厂电源都有备用电源，故断电保位考虑的较少，如有些场合要考虑断电时的保位，则有以下几种方法：

    （1）用二通电磁阀

    如图（1）示，可在定位器和薄膜头之间的接管上加装通电开的二通电磁阀。当断电时，电磁阀关闭，定位器和薄膜头间的气路被切断，气便被封闭在薄膜头内，从而使阀位保持不变。

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    （2）用智能定位器（SMART POSITIONER）

    目前，智能定位器的应用还不是十分普遍，而且各个厂家生产的智能定位器的“智能”程度也有较大差异。有一些智能定位器的内部有电磁阀，通过软件编程可以使其实现断电时的保位，靠的也是电磁阀的气路切断。应注意的是有些智能定位器的内部并不带有电磁阀，则断电不能实现保位，用户在选用时应该了解清楚。

    2.2 阀门在断气时的保位

    （1）气动薄膜阀的保位

    工程上的保位一般就是指断气时的保位（Air lock），有一种专门的控制部件称为保位阀。保位阀本身是一种单弹簧结构，在断气的情况下，弹簧动作，将阀锁闭，从而实现气路的切断。保位阀可安装在薄膜头与定位器之间，当气源压力低于规定值时，该阀自动关闭，将信号用气封闭在膜头内，从而使阀门开度保持在故障前的位置。如图（2）示。

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    （2）气缸阀的保位

    从理论上来讲，当气源断掉时，双作用气缸不动作，不装保位阀即可实现保位。但在工程实际应用中，流体作用及气缸两端压力不均衡等作用影响，阀位不能稳定保持在故障前的位置。所以双作用气缸阀若想实现稳定的保位，需在气缸两端都装上保位阀，且保位阀的气源应由控制气缸的二位五通电磁阀的前端气路上引出（如图3示）。

    单作用气缸如果一端通气，则只需在通气端装上保位阀即可，如果两端均通气，则两端都应该装上保位阀。

    需要指出的是，保位阀在气路切断后，只能短时维持气压稳定，如果要求较长时间的阀位稳定，则必须设置小型储气罐以保持较长时间的供气。

    3 结论

    由以上分析可以得出以下结论：在一些需保位场合，如果在断电不断气的情况下，可用通电开的二通电磁阀实现保位功能，在断气不断电的情况下，可用保位阀实现该功能。对一些特别重要的场合，为防止断电、断气带来的影响，可同时用二通电磁阀和保位阀。

    为减少在现场安装时的不必要麻烦，可由阀门生产厂家完成系统的成套安装工作，从而提高系统的可靠性。用户只要在控制阀订货时注明Fail to lock（故障时保位）即可。