上海申弘閥門有限公司
1、概述
燃油壓力調(diào)節(jié)閥是提高艦船機動性能和靈活性的一種裝置, 其主要功能就是保證船舶在高速前進或者突然減速的過程中主燃氣輪機進油口的壓力穩(wěn)定, 使燃機能夠正常工作。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。本文介紹的自力型燃油壓力調(diào)節(jié)閥通過接受從燃機進油口處反饋的壓力信號自動進行開度的調(diào)節(jié), 保證燃機進油口處的壓力穩(wěn)定, 而無需現(xiàn)場調(diào)節(jié)操作。自力式壓力調(diào)節(jié)閥分為自力式壓力、壓差和流量調(diào)節(jié)閥三個系列。自力式壓力調(diào)節(jié)閥根據(jù)取壓點位置分閥前和閥后兩類，取壓點在閥前時，用于調(diào)節(jié)閥前壓力恒定；取壓點在閥后時，用于調(diào)節(jié)閥后壓力恒定。當將閥前和閥后壓力同時引入執(zhí)行機構的氣室兩側時，自力式壓差調(diào)節(jié)閥可以調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥兩端的壓力恒定，也可將安裝在管道上孔板兩端的壓差引入薄膜執(zhí)行機構的氣室兩側，組成自力式流量調(diào)節(jié)閥，或用其他方式將流量檢測后用自力式壓差調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。
2、系統(tǒng)工作原理
燃油壓力調(diào)節(jié)閥(簡稱調(diào)節(jié)閥, 下同) 并聯(lián)安裝在燃機進油管路的旁通管路上(圖1) 。在船舶高速前進或者突然減速時, 燃機進油口處的壓力會因此而改變, 此時安裝在旁通管路的調(diào)節(jié)閥開始工作。當燃機進油口處的壓力小于系統(tǒng)要求值時,通過調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié), 可使燃機進油口處的壓力增大。當燃機進油口處的壓力高于系統(tǒng)要求值時, 通過調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié), 可使燃機進油口處的壓力減小。整個工作過程就是利用工作壓力和彈簧力的差別,使得調(diào)節(jié)閥閥瓣上下移動, 調(diào)節(jié)壓力, 保證燃機進油口處的壓力值在規(guī)定的范圍之內(nèi)。
工作介質(zhì)的閥前壓力P1經(jīng)過閥芯、閥座后的節(jié)流后，變?yōu)殚y后壓力P2。P2經(jīng)過控制管線輸入到執(zhí)行器的下
膜室內(nèi)作用在頂盤上，產(chǎn)生的作用力與彈簧的反作用力相平衡，決定了閥芯、閥座的相對位置，控制閥后壓力。當閥后壓力P2增加時，P2作用在頂盤上的作用力也隨之增加。此時，頂盤的作用力大于彈簧的反作用力，使閥芯關向閥座的位置，直到頂盤的作用力與彈簧的反作用力相平衡為止。這時，閥芯與閥座的流通面積減少，流阻變大，從而使P2降為設定值。同理，當閥后壓力P2降低時，作用方向與上述相反，這就是自力式（閥后）壓力調(diào)節(jié)閥的工作原理。 本類閥門在管道中一般應當水平安裝。
當需要改變閥后壓力P2的設定值時，可調(diào)整調(diào)節(jié)螺母。
系統(tǒng)結構
圖1 系統(tǒng)結構
3、技術要求
油泵供油壓力 0.4MPa
油泵供油流量 3.3 m3 /h
燃氣輪機額定流量 2.6 m3 /h
燃機進口前壓力穩(wěn)定范圍 0.25 ±0.07MPa
閥門結構長度 L = 160 mm
閥門高度 H≤180 mm
閥門內(nèi)徑 d = 25 mm
壓力調(diào)節(jié)閥
1.調(diào)節(jié)螺釘 2.閥蓋 3.彈簧 4.薄膜 5.反饋腔 6.調(diào)節(jié)閥芯 7.閥體
圖2 壓力調(diào)節(jié)閥
4、調(diào)節(jié)閥結構特點
安裝在燃機進油旁通管路上的調(diào)節(jié)閥不僅需要調(diào)節(jié)主管路燃機進口處的壓力, 還需要排掉油泵泵出的多余油量。一般的調(diào)節(jié)閥有直接作用薄膜式、直接作用波紋管式、先導活塞式、先導薄膜式和組合式等多種結構。直接作用薄膜式調(diào)節(jié)閥的原理是由薄膜的上下運動帶動閥門的開度變化來調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力, 結構比較簡單, 動作可靠。直接作用波紋管式調(diào)節(jié)閥的工作原理和薄膜式相同, 只是由波紋管代替薄膜。先導式調(diào)節(jié)閥是先由閥門內(nèi)部的導閥動作, 帶動主閥瓣的開度變化來調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力, 但是燃油介質(zhì)中的雜質(zhì)可能會堵塞閥門內(nèi)部的先導孔,導致閥門功能失效。組合式調(diào)節(jié)閥由主閥、導閥和截止閥等組成, 是一個調(diào)節(jié)系統(tǒng), 比較復雜, 增加了管路的復雜性。綜合比較各類型調(diào)節(jié)閥的特性,根據(jù)供油系統(tǒng)的管路結構情況, 采用直接作用薄膜式減壓閥的結構作為調(diào)節(jié)閥的結構(圖2)。
該調(diào)節(jié)閥以單彈簧作為外加壓力, 通過U 形薄膜和反饋腔的壓力直接進行比較, 調(diào)節(jié)機構簡單可靠。調(diào)節(jié)閥芯帶有長導向軸結構, 可以防止由于壓力變化而引起的閥芯振動或者發(fā)生卡阻。調(diào)節(jié)螺釘使閥門可以根據(jù)系統(tǒng)的實際需要來設定不同的壓力調(diào)節(jié)區(qū)間。閥芯和閥座設計成具有截止功能的結構, 當反饋壓力低于要求值時, 調(diào)節(jié)閥能夠*關閉, 確保主管路的壓力不低于系統(tǒng)要求的小值。被控介質(zhì)輸入閥后，閥前壓力P1通過控制管線輸入下膜室，經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后的壓力Ps輸入上膜室，P1與Ps的差即△Ps=P1-Ps 稱為有效壓力。P1作用在膜片上產(chǎn)生的推力與Ps作用在膜片上產(chǎn)生的推力差與彈簧反力相平衡確定了閥芯與閥座的相對位置，從而確定了流經(jīng)閥的流量。當流經(jīng)閥的流量增加時，即△Ps增加，結果P1、Ps分別作用在下、上膜室，使閥芯向閥座方向移動，從而改變了閥芯與閥座之間的流通面積，使Ps增加，增加后的Ps作用在膜片上的推力加上彈簧反力與P1作用在膜片上的推力在新的位置產(chǎn)生平衡達到控制流量的目的。反之，同理。
自力式調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)工業(yè)自動化過程控制領域中的介質(zhì)流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)。根據(jù)自動化系統(tǒng)中的控制信號，自動調(diào)節(jié)閥門的開度，從而實現(xiàn)介質(zhì)流量、壓力、溫度和液位的調(diào)節(jié)。
5、調(diào)節(jié)閥工作特性
目前大部分調(diào)節(jié)閥是使閥后的壓力保持在某個規(guī)定值, 但是在此燃機系統(tǒng)中, 調(diào)節(jié)閥被安裝在旁通管路上, 卻需要控制主管路燃機進油口處的壓力, 因此, 需要從燃機進油口處引出一個反饋信號, 調(diào)節(jié)閥根據(jù)反饋信號進行調(diào)節(jié)。當燃機進油口處的壓力低于規(guī)定壓力值時, 反饋壓力小于彈簧設定值, 彈簧將膜片往下壓, 減小閥門的開度, 使燃機進油管路的流量增大, 壓力隨之升高。當燃機進油口處的壓力高于規(guī)定壓力值時, 反饋壓力大于彈簧設定值, 反饋腔內(nèi)的油壓推動膜片往上運動, 增大閥門的開度, 使燃機進油管路的流量減小, 壓力隨之降低。
6、靜態(tài)特性分析
根據(jù)系統(tǒng)提供的參數(shù), 系統(tǒng)油泵提供燃油的流量恒定為3.3 m3 /h, 燃機的大用油量為2.6 m3 /h。當燃機的用油量大時, 其進口處的壓力不能低于0.18 MPa。燃機停機時, 進口處的壓力不能高于0.32 MPa。由此確定了設計的理論參數(shù)。當燃機用油量為2.6 m3 /h, 經(jīng)過調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié), 使燃機進口處的壓力≥0.20MPa。當燃機在緊急情況下停機時, 燃機進口處的壓力≤0.32MPa (圖3) 。即無論燃機進口處的流量值是多少, 燃機進口處的壓力維持在0.20～0.32 MPa之間, 就能滿足系統(tǒng)的要求。
自力式調(diào)節(jié)閥組是一種無需外加能源而直接依靠被調(diào)介質(zhì)自身的壓力變化進行自動調(diào)節(jié)壓力的節(jié)能型產(chǎn)品，可用于非腐蝕性(高溫度350攝氏度)液體、氣體和蒸汽等介質(zhì)的壓力裝置。廣泛應用于石油、化工、冶金、輕工等工業(yè)部門及城市供熱、供暖系統(tǒng)。 自力式調(diào)節(jié)閥閥 是一種直觀簡便的流量調(diào)節(jié)控制裝置，管網(wǎng)中應用該型自力式流量控制閥自力式平衡閥 是一種直觀簡便的流量調(diào)節(jié)控制裝置， 型自力式流量控制閥 自力式平衡閥)是一種直觀簡便的流量調(diào)節(jié)控制裝置 閥可直接根據(jù)設計來設定流量，閥門可在水的作用下， 閥可直接根據(jù)設計來設定流量，閥門可在水的作用下，自動消除管線的剩余壓頭及壓力波動所引起的流量 用下 偏差，無論系統(tǒng)壓力怎樣變化均保持設定流量不變，該閥這些功能使管網(wǎng)流量調(diào)節(jié)一次完成， 偏差，無論系統(tǒng)壓力怎樣變化均保持設定流量不變，該閥這些功能使管網(wǎng)流量調(diào)節(jié)一次完成，把調(diào)網(wǎng)工作 變?yōu)楹唵蔚牧髁糠峙?，有效地解決管網(wǎng)的水力失調(diào)。 在安裝自力式調(diào)節(jié)閥組時，應注意以下幾點：
(1)閥在氣體或低粘度液體介質(zhì)中使用時，自力式壓力調(diào)節(jié)閥為直立安裝在水平管上，當位置空間不允許時才倒裝或斜裝。
(2)閥在蒸汽或高粘度液體介質(zhì)中使用時，通自力式壓力調(diào)節(jié)閥為倒立安裝在水平管上，冷凝器(蒸汽用自力式)應高于調(diào)壓閥的執(zhí)行機構而低于閥前后接管。使用前冷凝器應灌滿冷水，以后約3個月灌水一次。
(3)取壓點應取在調(diào)壓閥適當位置，閥前調(diào)壓應大于2倍管道直徑，閥后調(diào)壓應大于6倍管道直徑。
(4)為便于現(xiàn)場維修及操作，調(diào)壓閥四周應留有適當空間。
(5)當介質(zhì)為潔凈氣體或液體時，閥前過濾器可不安裝。
(6)調(diào)壓閥通徑過大(DN≥100時)，應有固定支架。
(7)當確認介質(zhì)很潔凈時，件3可不安裝。
(8)位置實在不允許時，傍通閥(手動)可以省略(我們不)．
(9)閥組后根據(jù)需要用戶可選配止回閥、安全閥等
(10)自力式閥根據(jù)計算通徑可以小于管道直徑，而截止閥、切斷球閥、傍通閥、過濾器則不能小于管道直徑。
7、模擬試驗
通過模擬試驗系統(tǒng)對調(diào)節(jié)閥樣機進行了壓力調(diào)節(jié)性能試驗。分別模擬了燃機從正常運轉到突然加速至滿工況運轉狀態(tài)(狀態(tài)1) , 以及燃機從滿工況運轉狀態(tài)到緊急停機的狀態(tài)(狀態(tài)2) , 對這兩個狀態(tài)中燃機進油口處的壓力以及流量值進行了測試記錄(圖4) 。
8、結語
經(jīng)過理論設計計算、靜態(tài)特性分析和性能試驗結果對比, 調(diào)節(jié)閥的壓力調(diào)節(jié)指標達到了技術要求。調(diào)節(jié)閥在模擬試驗系統(tǒng)上的試驗表明, 燃氣輪機在任意的一種工況下, 調(diào)節(jié)閥均能夠使燃機進口處的壓力穩(wěn)定在0.20～0.32 MPa之間。該閥門能夠較好地完成壓力的調(diào)節(jié)功能, 對船上燃機起到了很好的保護作用。 與本文相關的論文有：五陽煤礦應用閥門案例
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