彈簧式自力式壓力調(diào)節(jié)閥工作原理

                            彈簧式自力式壓力調(diào)節(jié)閥工作原理

                                 上海申弘閥門(mén)有限公司

之前介紹平板閘閥的工作原理，現(xiàn)在介紹彈簧式自力式壓力調(diào)節(jié)閥工作原理自力式壓力調(diào)節(jié)閥是一種無(wú)需外加驅(qū)動(dòng)能源，依靠被調(diào)介質(zhì)自身的壓力為動(dòng)力源動(dòng)作的產(chǎn)品。當(dāng)被調(diào)介質(zhì)壓力變化時(shí)按預(yù)定設(shè)定值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的節(jié)能型控制裝置。它集檢測(cè)、控制、執(zhí)行諸多功能于一體，自成一個(gè)獨(dú)立的儀表控制系統(tǒng)。由于自力式壓力調(diào)節(jié)閥是一款使用簡(jiǎn)單方便的節(jié)能產(chǎn)品，所以世界各國(guó)調(diào)節(jié)閥公司紛紛推出了各種類(lèi)型的產(chǎn)品，主要分為杠桿式自力式調(diào)節(jié)閥、指揮器式自力式調(diào)節(jié)閥、彈簧式自力式調(diào)節(jié)閥等（以下用彈簧式自力式壓力調(diào)節(jié)閥為例）。首先是自力式調(diào)節(jié)閥的壽命



一、彈簧式自力式壓力調(diào)節(jié)閥工作原理工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

，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）。閥門(mén)的技術(shù)規(guī)范主要是強(qiáng)度性能、密封性能、流動(dòng)介質(zhì)、啟閉力和啟閉力矩、啟閉速度 動(dòng)作靈敏度和可靠性和使用壽命幾個(gè)方面，下面對(duì)各方面作簡(jiǎn)單介紹。



(1)閥門(mén)的強(qiáng)度性能是指閥門(mén)承受介質(zhì)壓力的能力。閥門(mén)是承受內(nèi)壓的機(jī)械產(chǎn)品，所以為了保證能使用而不發(fā)生破裂或產(chǎn)生變形，就必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度。

(2)閥門(mén)的密封性能是指閥門(mén)的各密封部位阻止介質(zhì)泄漏的能力。閥門(mén)有三個(gè)密封部位：?jiǎn)㈤]件與閥座兩密封面間的接觸處、填料與閥桿和填料函的配和處、閥體與閥蓋的連接處。啟閉件與閥座兩密封面間的泄漏叫做內(nèi)漏，它會(huì)影響閥門(mén)截?cái)嘟橘|(zhì)的能力。后兩處的泄漏叫做外漏，即介質(zhì)從閥內(nèi)泄漏到閥外。外漏會(huì)造成物料損失，污染環(huán)境，對(duì)于易燃易爆、有毒或有放射的介質(zhì)會(huì)造成事故，外漏更不能允許存在。

(3)介質(zhì)流過(guò)閥門(mén)后會(huì)產(chǎn)生壓力損失，也就是閥門(mén)對(duì)介質(zhì)的流動(dòng)有一定的阻力，介質(zhì)為克服閥門(mén)的阻力就要消耗一定的能量，從節(jié)約能源上考慮，設(shè)計(jì)和制造閥門(mén)時(shí)，要盡可能降低閥門(mén)對(duì)流動(dòng)介質(zhì)的阻力。

(4)啟閉力和啟閉力矩是指閥門(mén)開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)必須施加的作用力或力矩。關(guān)閉閥門(mén)時(shí)，需要使啟閉件與發(fā)座兩密封面間形成一定的密封比壓，同時(shí)還要克服閥桿與填料之間、閥桿與螺母的螺紋之間、閥桿端部支承處及其他磨擦部位的摩擦力，因而必須施加一定的關(guān)閉力和關(guān)閉力矩，閥門(mén)在啟閉過(guò)程中，所需要的啟閉力和啟閉力矩不是固定的，其大值是在關(guān)閉的終瞬時(shí)或開(kāi)啟的初瞬時(shí)。所以設(shè)計(jì)和制造閥門(mén)時(shí)要盡量降低關(guān)閉力和關(guān)閉力矩。

(5)啟閉速度是用閥門(mén)完成一次開(kāi)啟或關(guān)閉動(dòng)作所需的時(shí)間來(lái)表示的。有些工況對(duì)啟閉速度有特殊要求，比如有的要求迅速開(kāi)啟或關(guān)閉，以防發(fā)生事故，有的要求緩慢關(guān)閉，以防產(chǎn)生水擊等。

(6)動(dòng)作靈敏度和可靠性是指閥門(mén)對(duì)于介質(zhì)參數(shù)變化做出相應(yīng)反應(yīng)的敏感程度。對(duì)于節(jié)流閥、減壓閥、調(diào)節(jié)閥等用來(lái)調(diào)節(jié)介質(zhì)參數(shù)的閥門(mén)以及安全閥、疏水閥等具有特定功能的閥門(mén)來(lái)說(shuō)，其功能靈敏度與可靠性是十分重要的技術(shù)性能指標(biāo)。

(7)使用壽命表示閥門(mén)的耐用程度，一般是以能保證密封要求的啟閉次數(shù)來(lái)表示，也可以用使用時(shí)間來(lái)表示。

選擇閥門(mén)時(shí)，閥門(mén)的這些基本技術(shù)規(guī)范必定是在參考的范圍內(nèi)。



淺談自力式調(diào)節(jié)閥

上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥自力式壓力調(diào)節(jié)閥需正確選型和正確安裝、使用，才能保證投入運(yùn)行后不出現(xiàn)什么問(wèn)題。選型方面就不用多說(shuō)了，比如調(diào)節(jié)閥是用來(lái)控制閥前壓力閥后壓力，介質(zhì)是常溫高溫，有無(wú)腐蝕性，高工作壓力等等，一定要事先搞清楚，我們主要談?wù)劙惭b使用方面問(wèn)題。自力式壓力調(diào)節(jié)閥不需要其它外來(lái)能源如電源、氣源，僅靠介質(zhì)自身能量來(lái)驅(qū)動(dòng)，既節(jié)能又環(huán)保，使用方便，安裝完畢后設(shè)定好壓力值即可投入自動(dòng)運(yùn)行，對(duì)控制精度要求不高，又缺乏電源、氣源場(chǎng)合，到了越來(lái)越廣泛使用。

閥門(mén)是用蒸汽管道上，投入使用才短短一兩個(gè)月，用戶(hù)就報(bào)修。到現(xiàn)場(chǎng)一看，大量蒸汽從調(diào)節(jié)閥膜頭排氣孔中排出，噪聲極大，聲勢(shì)驚人。事故原因，明顯是蒸汽沒(méi)冷凝，直接進(jìn)入膜頭，燒壞了膜片。

用于蒸汽管道自力式壓力調(diào)節(jié)閥，安裝時(shí)必須執(zhí)行器和管道之間加一個(gè)冷凝罐，不能讓蒸汽進(jìn)入執(zhí)行器膜頭，調(diào)節(jié)閥必須頭朝下安裝，冷凝罐要高于膜頭，初次使用，一定要將冷凝罐和膜頭中加滿(mǎn)水。看現(xiàn)場(chǎng)安裝方式，詢(xún)問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)儀表人員，這些都沒(méi)問(wèn)題，那么是什么造成呢?令人百思不其解。后來(lái)，仔細(xì)詢(xún)問(wèn)了一個(gè)操作工，無(wú)意之下知：這臺(tái)閥門(mén)安裝、投入使用后，冷凝罐和膜頭之間銅管接頭一直斷斷續(xù)續(xù)漏水。原來(lái)是這樣，漏水導(dǎo)致冷凝罐里水慢慢漏光，蒸汽就進(jìn)入膜頭，燒壞了膜片。

由此可見(jiàn)，自力式壓力調(diào)節(jié)閥蒸汽管道上使用時(shí)，安裝、維護(hù)方面一定要多加注意，為保證調(diào)節(jié)閥正常運(yùn)行，千萬(wàn)不能讓接頭漏水，不能讓冷凝罐缺水，要定期檢查，適時(shí)加水。其實(shí)，是自力式壓力調(diào)節(jié)閥，就是其它自力式調(diào)節(jié)閥，使用時(shí)也需注意維護(hù)和保養(yǎng)才行。另外，蒸汽壓力較高，選用活塞式執(zhí)行器，而不取薄膜式執(zhí)行器，膜片一般能承受壓力不超過(guò)0.4Mpa，過(guò)此能用，卻要大大降低使用壽命。



自力式壓力調(diào)節(jié)閥的原理及特點(diǎn)

它集控制，執(zhí)行諸多功能于一身，自成1個(gè)獨(dú)立的儀表控制系統(tǒng)。集變送器、控制器及執(zhí)行功能于一體。不同于一般含義上的控制閥。相對(duì)于手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，它的優(yōu)點(diǎn)是能夠自動(dòng)調(diào)節(jié);相對(duì)于電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，它的優(yōu)點(diǎn)是不需要外部動(dòng)力。應(yīng)用實(shí)踐證明，在閉式水循環(huán)系統(tǒng)(如熱水供暖系統(tǒng)、空調(diào)冷凍水系統(tǒng))中，正確使用這種閥門(mén)，可以很方便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的流量分配;可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡;可以大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)的調(diào)試工作;可以穩(wěn)定泵的工作狀態(tài)等。

自力式調(diào)節(jié)閥依靠流經(jīng)閥內(nèi)介質(zhì)自身的數(shù)字壓力表、攝氏度作為能源驅(qū)動(dòng)閥門(mén)自動(dòng)工作，不需要外接電源和二次儀表。這種自力式調(diào)節(jié)閥都利用閥輸出端的反饋信號(hào)源(數(shù)字壓力表、壓差、攝氏度)通過(guò)信號(hào)源管傳遞到運(yùn)行組織驅(qū)動(dòng)閥瓣改變閥門(mén)的開(kāi)度，達(dá)到調(diào)節(jié)數(shù)字壓力表、流量、攝氏度的目的。這種調(diào)節(jié)閥又分為直接功用式和間接功用式兩種。



特點(diǎn)

自力式壓力調(diào)節(jié)閥無(wú)需外加能源，能在無(wú)電無(wú)氣的場(chǎng)所工作，既方便又節(jié)約了能源。

壓力分段范圍細(xì)且互相交叉，調(diào)節(jié)精度高。

壓力設(shè)定值在運(yùn)行期間可連續(xù)設(shè)定。

對(duì)閥后壓力調(diào)節(jié)，閥前壓力與閥后壓力之比可為10：1～10：8。

橡膠膜片式檢測(cè)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)測(cè)精度高、動(dòng)作靈敏。

采用壓力平衡機(jī)構(gòu)，使調(diào)節(jié)閥反應(yīng)靈敏、控制。



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、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。壓縮彈簧，帶動(dòng)閥芯、使閥門(mén)開(kāi)啟度增大，直至閥前壓、穩(wěn)壓之目的。如閥前壓力增加，作用于膜片上的力增機(jī)構(gòu)作用于膜片上，使閥芯隨之發(fā)生相應(yīng)的位移，達(dá)到泄一路經(jīng)冷凝器（介質(zhì)為蒸汽時(shí)使用）冷卻后，被引入執(zhí)行為壓開(kāi)型。其原理如下：介質(zhì)由箭頭方向流入閥體，另  圖一b、用于控制閥前壓力的調(diào)節(jié)閥，閥的作用方式升到設(shè)定值為止。


作用力，帶動(dòng)閥芯，使閥門(mén)開(kāi)啟度增大，直到閥后壓力上如閥后壓力降低，作用在膜片上的力減小，由于彈簧的反門(mén)開(kāi)啟度減小，直至閥后壓力下降到設(shè)定值為止。同理，加，作用于膜片上的力增加，壓縮彈簧，帶動(dòng)閥芯、使閥發(fā)生相應(yīng)的位移，達(dá)到減壓、穩(wěn)壓之目的。如閥后壓力增用)冷卻后，被引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用于膜片上，使閥芯隨之芯、閥座節(jié)流后輸出。另一路經(jīng)冷凝器（介質(zhì)為蒸汽時(shí)使為壓閉型。其原理如下：介質(zhì)由箭頭方向流入閥體，經(jīng)閥  圖一a、用于控制閥后壓力的調(diào)節(jié)閥，閥的作用方式接管等四部分組成，其結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖一。
  調(diào)壓閥主要由檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)閥、冷凝器與閥后二、結(jié)構(gòu)與作用原理 動(dòng)控制。


（用于閥后調(diào)節(jié)），或泄壓、穩(wěn)壓（用于閥前調(diào)節(jié)）的自群等各種工業(yè)設(shè)備中用氣體、液體及蒸汽介質(zhì)減壓、穩(wěn)壓化工、電力、冶金、食品、輕紡、機(jī)械制造與居民建筑樓特性，動(dòng)作靈敏，密封性能好，因而它廣泛應(yīng)用于石油、了能源，壓力設(shè)定值在運(yùn)行中可隨意調(diào)整。采用快開(kāi)流量產(chǎn)品大特點(diǎn)，能在無(wú)電、無(wú)氣的場(chǎng)所工作，同時(shí)又節(jié)約用被調(diào)介質(zhì)自身能量而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)的執(zhí)行器產(chǎn)品。該  ZZY型自力式壓力調(diào)節(jié)閥是不需要任何外加能源，



二、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）。



三、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。*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*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，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。



四、選型計(jì)算

（1）壓力分配計(jì)算

為確保閥后壓力在設(shè)定范圍內(nèi)，其閥前壓力和閥后壓力應(yīng)滿(mǎn)足減壓比（10：1∼10：8）的關(guān)系，詳細(xì)數(shù)值見(jiàn)表1：

兩臺(tái)閥對(duì)閥前、閥后介質(zhì)壓力的合理分段應(yīng)首先保證第二臺(tái)閥關(guān)閉時(shí)閥后壓力不高于800KPa，那么對(duì)于第二臺(tái)閥的閥前壓力應(yīng)該滿(mǎn)足大于小減壓比，所以選擇*臺(tái)閥的閥后壓力穩(wěn)定在1000KPa左右較為合適，這個(gè)壓力值作為第二臺(tái)閥的閥前壓力，便于滿(mǎn)足第二臺(tái)閥的閥后壓力穩(wěn)定在700KPa。所以?xún)膳_(tái)閥的壓力分配如下：



*臺(tái)閥：閥前壓力2800KPa、閥后穩(wěn)壓為1000KPa、調(diào)壓范圍為900-1100PKa：

第二臺(tái)閥：閥前壓力1000KPa、閥后穩(wěn)壓為700KPa、調(diào)壓范圍為600-800KPa。

（2）口徑計(jì)算

調(diào)節(jié)閥的選型主要是根據(jù)客戶(hù)提供的閥前壓力、閥后壓力及大流量等參數(shù)通過(guò)計(jì)算來(lái)確定閥的流量系數(shù)（Kv值）、口徑等主要參數(shù)。Kv值的計(jì)算公式有很多種，表2中的公式是針對(duì)介質(zhì)為氣體，涉及物化參數(shù)較少的計(jì)算公式。



由已給的條件計(jì)算出兩臺(tái)閥的流量系Cv。

己知系統(tǒng)初始管道壓力為2800KPa，后工段所需要的大流量為2000NM3/h。設(shè)定*臺(tái)閥的流量控制在4000NM3/h，閥后壓力穩(wěn)定在1000kpa；第二臺(tái)閥的流量為已知的2000NM3/h，閥前壓力為1000kpa，閥后壓力穩(wěn)定在700kpa。介質(zhì)為氮?dú)?，溫度為常溫?臺(tái)閥：p1≥2p2，所以選擇公式（1）計(jì)算kv值，第二臺(tái)閥：p1<2p2，所以選擇公式（2）計(jì)算kv值：

代入已知條件計(jì)算出kv，再根據(jù)式（3）計(jì)算出的Cv大小對(duì)應(yīng)選型，*臺(tái)閥口徑為DN25；第二臺(tái)閥口徑為DN40。



五、設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）閥體壁厚的計(jì)算

*、二臺(tái)閥的公稱(chēng)壓力分別為4.0MPah和1.6MPa，介質(zhì)為氮?dú)?，選擇閥體材質(zhì)為碳素鋼即可滿(mǎn)足要求。根據(jù)如下常用的鋼及合金鋼閥體壁厚計(jì)算公式，代入已知參數(shù)計(jì)算閥體壁厚。

式中，P（MPa）：計(jì)算壓力（由設(shè)計(jì)給定）；Dn（mm）：計(jì)算口徑（由設(shè)計(jì)給定）；

[OL]（MPa）：許用拉應(yīng)力，可查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得出；

C（mm）：腐蝕余量（由設(shè)計(jì)給定，一般取C=6.3mm）；

選擇SB≥S''B即可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，SB（mm）實(shí)際選用厚度。



（2）閥桿強(qiáng)度校核計(jì)算

由于該閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，閥桿只做上下直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以對(duì)閥桿強(qiáng)度核算的計(jì)算采用升降桿明桿強(qiáng)度驗(yàn)算公式

關(guān)閉時(shí)閥桿總軸向力（N）：

開(kāi)啟時(shí)閥桿總軸向力（N）：

閥桿大軸向力（N）：取Q0及QK中大值

軸向應(yīng)力（MPa）：

合成應(yīng)力OE（MPa）：取軸向應(yīng)力中的大值

KI∼K4：為應(yīng)力系數(shù)值，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得具體數(shù)值

QV（N）：密封面處介質(zhì)作用力；QT（N）：密封面上密封力；

Q0（N）：閥桿徑向截面上介質(zhì)作用；QT（N）：閥桿與填料摩擦力；

FS（mm2）：閥桿小截面積；

強(qiáng)度校核條件。OE>[OE]許用合成應(yīng)力[QE]可查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得出。



（3）彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算

彈簧是自力式壓力調(diào)節(jié)閥中的關(guān)鍵零件，采用的材料為60Si2MnA硅錳彈簧鋼。圖4為彈簧應(yīng)力及應(yīng)變的關(guān)系圖，圖中F1及F2為閥后穩(wěn)壓范圍中小壓力及大壓力時(shí)，對(duì)應(yīng)彈簧的小受力及大受力，F(xiàn)lim為設(shè)計(jì)彈簧的極限受力?！鱤對(duì)應(yīng)的是彈簧正常的壓縮量同時(shí)也是閥的行程。

當(dāng)控制系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，根據(jù)工藝要求的設(shè)定壓力值計(jì)算出彈簧受到的小壓力和大壓力F1及F2并，將此計(jì)算值代入壓縮彈簧計(jì)算公式：

根據(jù)彈簧所選擇的材料確定許用應(yīng)力TP，然后在4∼14范圍內(nèi)初步確定旋繞比，由公式（4）計(jì)算出彈簧的簧絲直徑d，取d的圓整值由D2=Cd計(jì)算出D2：再由式（5）計(jì)算有效圈數(shù)n；后確定彈簧的所有參數(shù)。在設(shè)計(jì)中應(yīng)初設(shè)幾個(gè)旋繞比C值做計(jì)算，比較結(jié)果選取*的方案。
在許多工藝過(guò)程中，壓力是一個(gè)重要的參數(shù).分離器，;分餾塔，反應(yīng)器、水和氣體管網(wǎng)等都借助于壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)(S1lA-P)來(lái)保持壓力為常數(shù)。


對(duì)于一個(gè)液動(dòng)或氣動(dòng)系統(tǒng)，從自力式壓力調(diào)節(jié)閥與變送器的安裝位置看，有兩種可能性：
1)自力式壓力調(diào)節(jié)閥安置在變送器的前面：
2)自力式壓力調(diào)節(jié)閥安置在變送器的后面
升壓設(shè)備SP，在一般的情況下，是壓縮機(jī)或泵，它把流體打入罐VP中。罐VP的出口處壓力為P，流量為Qe。管路系統(tǒng)的終端壓力是Pv。


壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是為了保持罐VP中的壓力恒定，調(diào)節(jié)器C的給定值是P：.當(dāng)P>P真時(shí)，調(diào)節(jié)器C控制自力式壓力調(diào)節(jié)閥RR關(guān)小(如果自力式壓力調(diào)節(jié)閥R只安裝在下游，閥門(mén)將開(kāi)大)。
自力式壓力調(diào)節(jié)閥可以安裝在壓力變送器TP的上游或下游，按工藝過(guò)程的要求可以采用液動(dòng)系統(tǒng)或氣動(dòng)系統(tǒng)。
自力式壓力調(diào)節(jié)閥安裝在上游的例子：多用戶(hù)氣體燃料的壓力調(diào)節(jié)，輸水管網(wǎng)的壓力調(diào)節(jié)，蒸汽減壓等等。


自力式壓力調(diào)節(jié)閥安裝在下游的例子：分餾塔的壓力調(diào)節(jié)，反應(yīng)器出壓力調(diào)節(jié)等等。
自力式壓力調(diào)節(jié)閥有兩種安裝位置，自力式壓力調(diào)節(jié)閥安裝在壓力變送器的前面。變送器安裝點(diǎn)的壓力由壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持在P1值，是常數(shù)。因?yàn)閴毫1一定，壓力降△Ps0是壓力P0和P1間之差：△Ps0=P0-P1。變送器右面管路系統(tǒng)上產(chǎn)生的壓力降， 僅僅影響通過(guò)自力式壓力調(diào)節(jié)閥的流量。



六、結(jié)論

這套自力式壓力調(diào)節(jié)閥通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際使用證明能及時(shí)將閥后壓力控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，具有良好的穩(wěn)壓性能，并當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)后工段工藝介質(zhì)全關(guān)閉時(shí)充分體現(xiàn)了它的密封性能，很好的滿(mǎn)足了系統(tǒng)的工藝要求，深得用戶(hù)的好評(píng)。通過(guò)這個(gè)應(yīng)用實(shí)例可以得出結(jié)論在一定的條件下通過(guò)特殊設(shè)計(jì)，自力式壓力調(diào)節(jié)閥可以具備既穩(wěn)定設(shè)定壓力又切斷介質(zhì)的雙重功能，為該類(lèi)產(chǎn)品拓展了更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：超高溫?zé)煹赖y閥桿斷裂處理