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气动阀（Pneumatic Valve）是利用压缩空气作为动力源，通过控制压缩空气的通断、压力或流向，驱动阀门内部的执行机构（气缸）动作，进而实现阀门开启、关闭或调节流量的自动化控制阀门。其核心逻辑是 “气压能→机械能→阀门动作” 的能量转换，具有结构简单、响应快、防爆性好（无电气火花）的特点，广泛应用于石油化工、水处理、冶金等工业场景。

一、气动阀的核心组成：4 大关键部件

理解气动阀工作原理的前提是明确其结构，核心由 “执行机构” 和 “阀门本体” 两大部分组成，辅以控制元件和辅助部件，具体如下：

二、气动阀的核心分类：按执行机构动作方式分 2 类

气动阀的工作原理因执行机构类型（单作用气缸 / 双作用气缸）不同而存在关键差异，这是区分其动作逻辑的核心依据。

1. 双作用气动阀（Double-Acting Pneumatic Valve）：“气开气关”，无复位弹簧

结构特点

执行机构为双作用气缸（气缸内有活塞，活塞两侧均有进气口），无复位弹簧；压缩空气通过电磁阀控制，分别进入气缸的 “无杆腔” 和 “有杆腔”，推动活塞双向运动，实现阀门的 “开启” 和 “关闭”。

工作原理（以 “气缸推动阀杆升降” 的直行程阀门为例）

1. 阀门开启过程：

• 控制系统向电磁阀发送 “开阀” 信号，电磁阀阀芯切换，压缩空气（经气源处理单元过滤、稳压后，压力通常 0.4-0.6MPa）通过电磁阀进入气缸的无杆腔（活塞一侧无活塞杆的腔室）；

• 无杆腔内气压升高，推动活塞向 “有杆腔” 方向移动，活塞杆被推出，带动阀杆和阀瓣向上运动；

• 阀瓣与阀座分离，流体从阀门入口流向出口，阀门开启（开度可通过定位器控制气压，调节活塞行程）。

2. 阀门关闭过程：

• 控制系统发送 “关阀” 信号，电磁阀阀芯反向切换，压缩空气改道进入气缸的有杆腔（活塞一侧有活塞杆的腔室）；

• 有杆腔内气压升高，推动活塞向 “无杆腔” 方向移动，活塞杆缩回，带动阀杆和阀瓣向下运动；

• 阀瓣与阀座紧密接触，阻断流体流动，阀门关闭；同时，无杆腔内的空气通过电磁阀的排气口排出（部分电磁阀带消声器，降低排气噪音）。

关键特性

• 必须依赖压缩空气才能实现 “开” 和 “关”：若压缩空气中断，阀门会停留在当前开度（无动力驱动复位），适用于对断气后阀门状态无强制要求的场景（如普通工艺管道的通断控制）。

2. 单作用气动阀（Single-Acting Pneumatic Valve）：“气开弹关” 或 “气关弹开”，依赖复位弹簧

结构特点

执行机构为单作用气缸（仅一侧有进气口，另一侧内置复位弹簧）；压缩空气仅用于驱动阀门向一个方向动作（如开启），反向动作（如关闭）依赖弹簧的弹力复位，核心是 “气压驱动 + 弹簧复位” 的组合。

根据弹簧复位方向的不同，单作用气动阀分为两种常见类型：

（1）“气开阀”（Air-to-Open Valve）：气压开，失气关

• 适用场景：需 “断气保护” 的危险场景（如输送易燃液体、有毒气体的管道），断气后阀门自动关闭，防止介质泄漏。

• 工作原理：

1. 开启：压缩空气进入气缸的 “工作腔”，气压克服弹簧弹力，推动活塞和阀杆运动，阀瓣与阀座分离，阀门开启；

2. 关闭：电磁阀断电，工作腔的压缩空气排出，弹簧恢复原状，推动活塞反向运动，阀瓣压向阀座，阀门关闭。

（2）“气关阀”（Air-to-Close Valve）：气压关，失气开

• 适用场景：需 “断气保通” 的关键场景（如锅炉给水管道、冷却水管路），断气后阀门自动开启，避免系统断流导致设备损坏。

• 工作原理：

1. 关闭：压缩空气进入气缸的 “工作腔”，气压克服弹簧弹力，推动活塞和阀杆运动，阀瓣压向阀座，阀门关闭；

2. 开启：电磁阀断电，工作腔的压缩空气排出，弹簧复位，推动活塞反向运动，阀瓣与阀座分离，阀门开启。

三、气动阀的控制逻辑：从 “指令” 到 “动作” 的完整流程

以 “双作用气动调节阀”（带定位器）为例，完整控制流程可分为 5 步，体现 “信号→气压→动作” 的联动：

1. 指令输入：控制系统（如 DCS、PLC）根据工艺需求（如需要增大流量），输出电信号（如 4-20mA 的电流信号，信号值越大对应开度越大）；

2. 信号转换：定位器接收电信号，将其转换为对应的 “气压信号”（如 0.02-0.1MPa 的气压，与电信号成比例）；

3. 气源处理：压缩空气先经过 “气源三联件”（过滤器→减压阀→油雾器）：

• 过滤器：过滤空气中的水分、粉尘（防止气缸堵塞）；

• 减压阀：将气压稳定在定位器所需的工作压力（如 0.5MPa）；

• 油雾器：向压缩空气中添加微量润滑油（减少气缸内部磨损）；

4. 执行机构动作：处理后的压缩空气按定位器输出的气压信号，进入双作用气缸的对应腔室，推动活塞移动至指定行程（如行程 50% 对应阀门开度 50%），带动阀杆和阀芯动作；

5. 状态反馈：限位开关或位置传感器检测阀芯的实际开度，将 “当前开度信号” 反馈给控制系统，形成 “指令→动作→反馈” 的闭环控制，确保阀门开度精准符合工艺要求。

四、核心特点与适用场景

1. 优点：

• 响应快：压缩空气驱动的动作时间通常为 0.5-3 秒（远快于电动阀的电机驱动）；

• 防爆安全：无电气部件（或仅电磁阀为低压电气），适合易燃易爆环境（如化工车间）；

• 结构简单：无复杂电机、齿轮箱，故障率低，维护成本低。

2. 局限性：

• 依赖气源：必须配备稳定的压缩空气系统（空压机、储气罐），无气源时无法工作（单作用阀可依赖弹簧复位，但无法主动调节）；

• 调节精度：普通气动阀（无定位器）仅能实现 “开 / 关” 两位控制，需配定位器才能实现比例调节（精度略低于高精度电动阀）。

总结

气动阀的工作原理本质是 “以压缩空气为动力，通过控制元件调节气流，驱动执行机构带动阀门动作”，核心差异体现在 “双作用（气开气关）” 与 “单作用（气驱 + 弹簧复位）” 的执行机构逻辑上。实际应用中，需根据 “断气后阀门的安全状态”（关 / 开）、“控制精度需求”（两位 / 比例）选择合适类型，并配套气源处理系统，确保稳定运行。