自力式壓力平衡調(diào)節(jié)閥補(bǔ)償原理

自力式壓力平衡調(diào)節(jié)閥補(bǔ)償原理
自力式壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)定點(diǎn)壓力通過(guò)導(dǎo)壓管傳遞到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作并與彈簧建立一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)設(shè)定點(diǎn)壓力發(fā)生變化時(shí)，平衡被破壞，彈簧產(chǎn)生一個(gè)力，閥芯上下移動(dòng)，從而使設(shè)定點(diǎn)壓力重新回到設(shè)定值。自力式壓力調(diào)節(jié)閥是以被控介質(zhì)自身的能量為動(dòng)力源，引入執(zhí)行器調(diào)節(jié)閥芯的位置來(lái)改變流通面積，改變兩端的壓差和流量，將調(diào)節(jié)閥的上游或下游壓力穩(wěn)定在給定值。自力式上游或下游調(diào)節(jié)閥用于無(wú)電源、氣源和控制的場(chǎng)合。它具有靈敏和敏感的優(yōu)點(diǎn)。功能，密封性能好，壓力波動(dòng)小。廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備中氣體、液體和蒸汽介質(zhì)的減壓和調(diào)壓自動(dòng)控制。

自力式壓力平衡調(diào)節(jié)閥補(bǔ)償原理的整機(jī)作用方式：
壓閉型（B）型：控制閥后壓力的調(diào)壓閥，其初始位置的閥芯處于開(kāi)啟位置，當(dāng)閥后壓力升高，閥開(kāi)度逐漸減小，直至閥后壓力穩(wěn)定在要求的給定值。
壓開(kāi)型（K型）：控制閥前壓力的調(diào)壓閥，其初始位置的閥芯處于關(guān)閉位置，當(dāng)閥前壓力逐漸升高，閥逐漸打開(kāi)，直至閥前壓力穩(wěn)定在要求的給定值。
差壓型（C型）：控制兩點(diǎn)差壓恒定的調(diào)節(jié)閥，常用于控制兩種物料的配比或兩點(diǎn)保持一個(gè)恒定的差壓。

自力式壓力平衡調(diào)節(jié)閥補(bǔ)償原理的壓力平衡補(bǔ)償原理：
彈簧式自力式壓力調(diào)節(jié)閥工作原理，以常用型閥后式為例（見(jiàn)圖1），閥芯的初始位置為開(kāi)啟狀態(tài)，閥后壓力P2經(jīng)導(dǎo)壓管輸入上膜室作用在執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜片上，其作用力與彈簧的作用力相平衡時(shí)的閥芯位置決定了閥的開(kāi)度，從而控制閥后壓力。當(dāng)閥后壓力P2增加時(shí)，P2作用在膜片上的作用力也隨之增加。此時(shí)，膜片上的作用力大于設(shè)定彈簧的作用力，使閥芯向著關(guān)閉的位置運(yùn)動(dòng)，閥的開(kāi)度減小，P2降低，直到膜片上的作用力與彈簧作用力相平衡為止，從而使P2降為設(shè)定值。同理，當(dāng)閥后壓力P2降低時(shí)，動(dòng)作方向與上述方向相反。自力式壓力調(diào)節(jié)閥的閥前式調(diào)節(jié)其閥芯的初始位置為關(guān)閉狀態(tài)，其力平衡原理與閥后式相同（見(jiàn)圖2）?！?/span>

自力式壓力調(diào)節(jié)閥優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量小壓力設(shè)定點(diǎn)可調(diào)且范圍寬，便于用戶(hù)在設(shè)定范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)閥內(nèi)采用壓力平衡機(jī)構(gòu)，使調(diào)節(jié)閥反應(yīng)靈敏、控制精確、允許壓差大被調(diào)介質(zhì)為腐蝕性低、具有流動(dòng)性的輕質(zhì)油品、水、空氣等，也可控制溫度在350℃以下的非腐蝕性氣體、蒸汽等。對(duì)于高溫、高粘度的介質(zhì)需要配置冷凝器、隔離罐等附件。此產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于天然氣采輸、城市供熱及冶金、石油、化工、電力等行業(yè)中介質(zhì)連續(xù)使用工況下的調(diào)節(jié)控制。但此產(chǎn)品在閥后介質(zhì)用量減少、或無(wú)用量時(shí)、或者間斷用量時(shí)的控制又會(huì)如何呢？根據(jù)用戶(hù)反應(yīng)的現(xiàn)象是調(diào)節(jié)閥會(huì)出現(xiàn)泄露情況，導(dǎo)致閥的前后差壓相等；當(dāng)使用末段關(guān)閉后重新開(kāi)始使用介質(zhì)時(shí)，閥門(mén)又恢復(fù)了減壓功能，同時(shí)存在憋壓后再開(kāi)啟時(shí)造成瞬間高壓沖擊，極有損壞設(shè)備的可能性。下面以我公司該類(lèi)產(chǎn)品在某企業(yè)的應(yīng)用實(shí)例來(lái)闡述彈簧式自力式壓力調(diào)節(jié)閥（以下簡(jiǎn)稱(chēng)閥）針對(duì)這類(lèi)特殊工況的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

二、自力式壓力平衡調(diào)節(jié)閥補(bǔ)償原理特殊工藝參數(shù)
控制系統(tǒng)為穩(wěn)定閥后壓力的系統(tǒng)，介質(zhì)為氮?dú)?，系統(tǒng)的初始管道壓力為2800KPa，后工段所需要的最大流量為2000NM3/h。工藝要求是后工段使用介質(zhì)10分鐘后停止使用1小時(shí)，并按此方式循環(huán)使用；正常使用時(shí)閥后壓力穩(wěn)定在700KPa，停止使用時(shí)閥后壓力不得高于800KPa。閥后輸送管道長(zhǎng)度為800∼1000米左右（如圖3所示）。

　　
自力式壓力平衡調(diào)節(jié)閥補(bǔ)償原理工作原理：
1.自力式壓力下游調(diào)節(jié)閥：
自力式下游壓力調(diào)節(jié)閥是控制下游壓力的閥門(mén)，閥動(dòng)作類(lèi)型為壓合式。原理如下：
　介質(zhì)按閥體上的箭頭方向流經(jīng)閥體。閥芯和閥座之間的截流面積決定介質(zhì)流量。受控的下游壓力（P2）通過(guò)導(dǎo)壓管傳遞到傳感元件，冷凝器（介質(zhì)為蒸汽時(shí)使用）和截止，并轉(zhuǎn)換成定位力。定位力根據(jù)彈簧力調(diào)節(jié)閥芯的位置。彈簧力由調(diào)壓盤(pán)調(diào)節(jié)。全平衡閥設(shè)有平衡波紋管，下游壓力P2作用于波紋管內(nèi)表面，
當(dāng)下游壓力大于調(diào)整后的設(shè)定點(diǎn)時(shí)，它壓縮彈簧并驅(qū)動(dòng)塞子，然后閥門(mén)開(kāi)度根據(jù)壓力變化量按比例減小。當(dāng)下游壓力低于設(shè)定值時(shí)，通過(guò)彈簧產(chǎn)生的反作用力帶動(dòng)閥芯，使閥門(mén)開(kāi)度根據(jù)壓力變化成比例增加，從而達(dá)到減壓穩(wěn)壓的目的。

　2.自力式壓力上游調(diào)節(jié)閥：
自力式上游壓力調(diào)節(jié)閥是控制上游壓力的閥門(mén)，閥動(dòng)作類(lèi)型為壓開(kāi)式。原理如下：
　控制的上游壓力（P1）通過(guò)導(dǎo)壓管、冷凝器（介質(zhì)為蒸汽時(shí)使用）和截止閥傳遞到傳感元件，轉(zhuǎn)換成定位力。定位力根據(jù)彈簧力調(diào)節(jié)閥芯的位置。彈簧力由調(diào)壓盤(pán)調(diào)節(jié)。全平衡閥帶有平衡波紋管，下游壓力P2作用于波紋管內(nèi)表面，上游壓力P1作用于波紋管外表面，使作用在塞子上的壓力P1和P2相互平衡。
當(dāng)上游壓力大于調(diào)整后的設(shè)定值時(shí)，它壓縮彈簧并驅(qū)動(dòng)閥芯，閥門(mén)打開(kāi)，然后閥門(mén)開(kāi)度隨壓力的增加成比例增加。當(dāng)上游壓力減小時(shí)，作用在檢測(cè)元件上的力減小。在彈簧的反作用力下，帶動(dòng)閥芯使閥門(mén)開(kāi)度減小，當(dāng)壓力低于壓力設(shè)定值時(shí)閥門(mén)關(guān)閉，從而達(dá)到減壓穩(wěn)壓的目的。

三、自力式壓力平衡調(diào)節(jié)閥補(bǔ)償原理設(shè)計(jì)分析
根據(jù)上述工藝要求，為了保證控制系統(tǒng)介質(zhì)正常使用時(shí)的壓力，可選擇一臺(tái)閥降壓也可以選擇兩臺(tái)，但考慮到后工段關(guān)閉介質(zhì)時(shí)的特殊要求，選擇使用兩臺(tái)閥進(jìn)行雙級(jí)降壓能夠更好的分解設(shè)定壓力，減小單臺(tái)閥過(guò)重的負(fù)載，以化的方式滿(mǎn)足此工藝要求。

（1）在閥內(nèi)件設(shè)計(jì)方面，兩臺(tái)閥的密封形式均采用軟密封形式，以提高閥的泄漏等級(jí)，減小因內(nèi)漏造成的閥后壓力升高。
（2）兩臺(tái)閥需要合理分配設(shè)定壓力。第一臺(tái)閥的關(guān)鍵任務(wù)
①當(dāng)系統(tǒng)正常使用介質(zhì)時(shí)降低大部分閥前壓力，使閥后壓力穩(wěn)定在一個(gè)適中的壓力值上
②能夠切斷介質(zhì)且在切斷介質(zhì)后閥后壓力只有小幅上升以利于第二臺(tái)閥的控制。第二臺(tái)閥的任務(wù)除了正常的減壓外，也應(yīng)能較好起到切斷介質(zhì)的作用，并在第一臺(tái)閥因其他未知原因不能正常關(guān)閉的情況下起到二次切斷介質(zhì)的作用，最終保證閥后壓力，滿(mǎn)足工藝要求。
（3）在關(guān)鍵的控制元件一一彈簧的設(shè)計(jì)中，需充分考慮兩臺(tái)閥的作用。相對(duì)來(lái)說(shuō)第二臺(tái)閥的彈簧承受壓力的變化較大，特別是兩臺(tái)閥在關(guān)閉介質(zhì)時(shí)，閥后的壓力都會(huì)有一定的變化，單單對(duì)于第二臺(tái)閥來(lái)說(shuō)閥前壓力和閥后壓力均有所變化，根據(jù)系統(tǒng)受力平衡分析，閥后壓力升高的幅度對(duì)彈簧的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于閥前壓力，所以此時(shí)彈簧所承受的負(fù)載也相對(duì)變大，因此在設(shè)計(jì)計(jì)算此彈簧時(shí)應(yīng)充分考慮這一因素。
（4）調(diào)節(jié)閥距控制系統(tǒng)末端有800∼1000米左右的輸送管道，當(dāng)控制系統(tǒng)末端關(guān)閉后重新開(kāi)啟時(shí)產(chǎn)生的瞬間高壓會(huì)慢慢的消耗在輸送過(guò)程中，所以此壓力在這種工況下可以忽略不計(jì)。
（5）此工藝要求兩臺(tái)閥須頻繁的打開(kāi)和關(guān)閉，所以閥的關(guān)鍵部件所采用的材料也應(yīng)合理捧擇，并建議用戶(hù)及時(shí)更新易損件，以保障產(chǎn)品的良好性能。