单作用气动法兰蝶阀的使用原理

一、 核心原理概述

单作用气动法兰蝶阀的工作原理可以概括为：

利用压缩空气克服内部弹簧力来驱动阀门开启或关闭；当压缩空气供应中断（失气）时，内部弹簧会释放能量，自动将阀门复位到一个预先设定的安全位置（全开或全关）。

这个“预先设定的安全位置"就是其被称为故障安全型 (Fail-Safe) 执行器的原因。

二、 组件分解

要理解其原理，首先需要了解它的三个核心组成部分：

法兰蝶阀阀体：

负责控制管道中介质的流通与切断。

通过阀板的90度旋转来实现开关。

法兰连接意味着阀体两端有法兰盘，通过螺栓与管道法兰连接，适用于中高压、要求连接强度高的场合。

单作用气动执行器：

这是实现“故障安全"功能的核心。其内部包含一个大功率的预压缩弹簧和一个（或一对）气缸。

根据弹簧的作用方向，分为两种基本类型：

常闭型 (Fail-Close, FC)：弹簧力默认将阀门保持在关闭状态。通气时，气压力克服弹簧力，使阀门打开；失气时，弹簧力使阀门关闭。

常开型 (Fail-Open, FO)：弹簧力默认将阀门保持在打开状态。通气时，气压力克服弹簧力，使阀门关闭；失气时，弹簧力使阀门打开。

附件：

电磁阀：接收电信号，控制压缩空气通断方向的开关，是远程自动控制的关键。

限位开关：反馈阀门的机械位置（开位或关位）信号给控制系统。

手轮机构：在气源故障、断电或调试时，可进行手动操作，是至关重要的安全附件。

三、 工作过程详解

我们以更常见的 “气开型"（失气关闭，FC） 为例，分解其工作循环：

1. 打开阀门（通气过程）

动作：控制系统发出“开阀"信号，电磁阀通电换向，压缩空气进入执行器的气缸。

原理：气压力作用在活塞上，产生一个足以克服内部弹簧预紧力的推力。

结果：活塞带动输出轴旋转，输出轴再驱动蝶阀的阀板从关闭位置转向开启位置（旋转约90°）。此时，弹簧被进一步压缩，储存能量。

2. 保持开启（正常供气状态）

动作：只要压缩空气持续供应，并保持足够的压力，气压力就会一直抵消弹簧力。

原理：阀门稳定在开启位置，介质正常流动。

3. 关闭阀门（失气过程 - 故障安全模式）

动作：当遇到紧急情况（如气源故障、电磁阀断电、控制系统发出紧急信号），气缸内的压缩空气通过电磁阀迅速排出。

原理：气压力迅速消失，被压缩的弹簧立即释放其储存的能量，产生反向推力。

结果：弹簧力推动活塞反向运动，带动输出轴和阀板迅速旋转90°，回到关闭位置，切断介质流动。

“气关型"（失气打开，FO） 的原理与之相反，只是气流方向和弹簧预设位置不同。

四、 核心特点与选型考量

选型时必须明确的要点：

故障模式选择：根据工艺安全要求，确定失气时阀门应该是打开(FO)更安全还是关闭(FC)更安全。例如，加热炉的燃料气阀门失气时应关闭（FC），而冷却水阀门失气时应打开（FO）。

弹簧数量：对于大口径阀门，所需扭矩极大，可能会配置多个弹簧组以提供足够的复位力。

五、 典型应用场合

单作用气动蝶阀广泛应用于要求故障安全保护的流程工业：

石油化工：锅炉的燃料油/气切断阀（FC）、反应器的紧急冷却水阀（FO）。

电力行业：锅炉蒸汽管道、涡轮机抽汽管道的紧急切断阀（FC）。

燃气供应：城市燃气或天然气管网中的紧急切断阀（FC）。

消防系统：消防水管路的控制阀，失电失气时必须保证开启（FO），确保供水畅通。

环保工程：废气、废水处理装置中的安全排放阀。

总结

单作用气动法兰蝶阀的原理本质是 “气动力"与“弹簧力"的博弈。有气时，气动力做主；失气时，弹簧力做主，并确保阀门进入预设的安全状态。