氣開閥和氣關閥的結構和工作原理

氣開閥和氣關閥是氣動調節閥的兩種常見類型，主要區別在于氣動信號壓力（如壓縮空氣）作用下閥門的開關狀態，以及故障（失氣）時的安全位置。它們的結構和工作原理與氣動執行機構的設計密切相關，以下是詳細解析：

一、結構組成

氣動調節閥通常由執行機構和閥體部件兩部分組成，核心差異體現在執行機構的設計：

1. 執行機構的共性結構

（1）膜片（或活塞）：感受氣動信號壓力，將氣壓轉換為機械推力。

（2）彈簧：提供復位力，用于在失氣時使閥門回到安全位置。

（3）閥桿：連接執行機構和閥體，傳遞推力以控制閥芯動作。

（4）定位器（可選）：用于精確調節閥門開度，反饋信號實現閉環控制。

2. 氣開閥與氣關閥的結構差異

二、工作原理

1. 氣開閥（AO）

有氣開，失氣關

（1）當氣動信號壓力（如 4~20kPa 氣壓）輸入到執行機構的膜片上方時，氣壓推動膜片向下移動，壓縮下方彈簧，帶動閥桿向下運動，閥芯逐漸打開閥門（流通面積增大）。

（2）當氣壓信號消失（失氣）時，彈簧復位力推動膜片向上移動，閥桿帶動閥芯關閉閥門，回到安全位置。

典型應用：用于需要 “故障關斷” 的場景（如易燃介質管道，失氣時切斷流路以避免泄漏）。

2. 氣關閥（AC）

有氣關，失氣開

（1）氣動信號壓力輸入到執行機構的膜片上方時，氣壓推動膜片向下移動，壓縮上方彈簧，帶動閥桿向下運動，閥芯逐漸關閉閥門（流通面積減小）。

（2）當氣壓信號消失（失氣）時，彈簧復位力推動膜片向上移動，閥桿帶動閥芯打開閥門，回到安全位置。

典型應用：用于需要 “故障流通” 的場景（如冷卻系統，失氣時保持通路以防止設備過熱）。

三、關鍵區別總結

四、應用場景與選型原則

1. 選型核心依據

工藝安全需求：

（1）若介質為危險物質（如可燃氣體、腐蝕性液體），優先選氣開閥，失氣時切斷流路。

（2）若需保證連續流通（如管道防凝、設備冷卻），優先選氣關閥，失氣時保持通路。

控制系統邏輯：需與控制器（如 PLC/DCS）的信號方向匹配，確保閉環控制的穩定性。

2. 典型應用場景

氣開閥：

化工反應釜進料閥（防止泄漏）、燃氣鍋爐切斷閥、消防噴淋系統電磁閥（失氣關閉，防止誤噴）。

氣關閥：

加熱爐燃料氣放空閥（失氣時打開，防止憋壓）、離心泵入口閥（保持流體連續）、空調系統新風閥（失氣時全開，保證通風）。

五、常見問題與注意事項

執行機構與閥體的匹配：

部分閥門可通過改變執行機構安裝方向（正裝 / 反裝）或更換彈簧位置，實現氣開與氣關的切換。

定位器的作用：

氣動定位器需根據閥門類型調整作用方向（正作用 / 反作用），確保信號與開度一一對應。

故障安全驗證：

定期測試失氣時的閥門動作，確保彈簧復位功能正常，避免安全隱患。

總結

氣開閥和氣關閥的本質區別在于氣動信號與彈簧復位力的拮抗關系，核心目標是滿足工藝安全和控制的需求。理解其結構與原理后，可根據介質特性、工藝流程和安全規范靈活選型，確保自動化控制系統的可靠性和安全性。