自力式壓力平衡調(diào)節(jié)閥補償原理

自力式壓力平衡調(diào)節(jié)閥補償原理
自力式壓力調(diào)節(jié)閥設定點壓力通過導壓管傳遞到執(zhí)行機構，使執(zhí)行機構動作并與彈簧建立一個動態(tài)平衡，當設定點壓力發(fā)生變化時，平衡被破壞，彈簧產(chǎn)生一個力，閥芯上下移動，從而使設定點壓力重新回到設定值。自力式壓力調(diào)節(jié)閥是以被控介質(zhì)自身的能量為動力源，引入執(zhí)行器調(diào)節(jié)閥芯的位置來改變流通面積，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)閥用于無電源、氣源和控制的場合。它具有靈敏和敏感的優(yōu)點。功能，密封性能好，壓力波動小。廣泛應用于各種工業(yè)設備中氣體、液體和蒸汽介質(zhì)的減壓和調(diào)壓自動控制。

自力式壓力平衡調(diào)節(jié)閥補償原理的整機作用方式：
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啟位置，當閥后壓力升高，閥開度逐漸減小，直至閥后壓力穩(wěn)定在要求的給定值。
壓開型（K型）：控制閥前壓力的調(diào)壓閥，其初始位置的閥芯處于關閉位置，當閥前壓力逐漸升高，閥逐漸打開，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保持一個恒定的差壓。

自力式壓力平衡調(diào)節(jié)閥補償原理的壓力平衡補償原理：
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（見圖1），閥芯的初始位置為開啟狀態(tài)，閥后壓力P2經(jīng)導壓管輸入上膜室作用在執(zhí)行機構膜片上，其作用力與彈簧的作用力相平衡時的閥芯位置決定了閥的開度，從而控制閥后壓力。當閥后壓力P2增加時，P2作用在膜片上的作用力也隨之增加。此時，膜片上的作用力大于設定彈簧的作用力，使閥芯向著關閉的位置運動，閥的開度減小，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降為設定值。同理，當閥后壓力P2降低時，動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閉狀態(tài)，其力平衡原理與閥后式相同（見圖2）?！?/span>

自力式壓力調(diào)節(jié)閥優(yōu)點在于結構簡單，維護工作量小壓力設定點可調(diào)且范圍寬，便于用戶在設定范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)閥內(nèi)采用壓力平衡機構，使調(diào)節(jié)閥反應靈敏、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、或無用量時、或者間斷用量時的控制又會如何呢？根據(jù)用戶反應的現(xiàn)象是調(diào)節(jié)閥會出現(xiàn)泄露情況，導致閥的前后差壓相等；當使用末段關閉后重新開始使用介質(zhì)時，閥門又恢復了減壓功能，同時存在憋壓后再開啟時造成瞬間高壓沖擊，極有損壞設備的可能性。下面以我公司該類產(chǎn)品在某企業(yè)的應用實例來闡述彈簧式自力式壓力調(diào)節(jié)閥（以下簡稱閥）針對這類特殊工況的設計和應用。

二、自力式壓力平衡調(diào)節(jié)閥補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)為氮氣，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，并按此方式循環(huán)使用；正常使用時閥后壓力穩(wěn)定在700KPa，停止使用時閥后壓力不得高于800KPa。閥后輸送管道長度為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，閥動作類型為壓合式。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）通過導壓管傳遞到傳感元件，冷凝器（介質(zhì)為蒸汽時使用）和截止，并轉換成定位力。定位力根據(jù)彈簧力調(diào)節(jié)閥芯的位置。彈簧力由調(diào)壓盤調(diào)節(jié)。全平衡閥設有平衡波紋管，下游壓力P2作用于波紋管內(nèi)表面，
當下游壓力大于調(diào)整后的設定點時，它壓縮彈簧并驅(qū)動塞子，然后閥門開度根據(jù)壓力變化量按比例減小。當下游壓力低于設定值時，通過彈簧產(chǎn)生的反作用力帶動閥芯，使閥門開度根據(jù)壓力變化成比例增加，從而達到減壓穩(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，閥動作類型為壓開式。原理如下：
　控制的上游壓力（P1）通過導壓管、冷凝器（介質(zhì)為蒸汽時使用）和截止閥傳遞到傳感元件，轉換成定位力。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。
當上游壓力大于調(diào)整后的設定值時，它壓縮彈簧并驅(qū)動閥芯，閥門打開，然后閥門開度隨壓力的增加成比例增加。當上游壓力減小時，作用在檢測元件上的力減小。在彈簧的反作用力下，帶動閥芯使閥門開度減小，當壓力低于壓力設定值時閥門關閉，從而達到減壓穩(wěn)壓的目的。

三、自力式壓力平衡調(diào)節(jié)閥補償原理設計分析
根據(jù)上述工藝要求，為了保證控制系統(tǒng)介質(zhì)正常使用時的壓力，可選擇一臺閥降壓也可以選擇兩臺，但考慮到后工段關閉介質(zhì)時的特殊要求，選擇使用兩臺閥進行雙級降壓能夠更好的分解設定壓力，減小單臺閥過重的負載，以化的方式滿足此工藝要求。

（1）在閥內(nèi)件設計方面，兩臺閥的密封形式均采用軟密封形式，以提高閥的泄漏等級，減小因內(nèi)漏造成的閥后壓力升高。
（2）兩臺閥需要合理分配設定壓力。第一臺閥的關鍵任務
①當系統(tǒng)正常使用介質(zhì)時降低大部分閥前壓力，使閥后壓力穩(wěn)定在一個適中的壓力值上
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閥的控制。第二臺閥的任務除了正常的減壓外，也應能較好起到切斷介質(zhì)的作用，并在第一臺閥因其他未知原因不能正常關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，滿足工藝要求。
（3）在關鍵的控制元件一一彈簧的設計中，需充分考慮兩臺閥的作用。相對來說第二臺閥的彈簧承受壓力的變化較大，特別是兩臺閥在關閉介質(zhì)時，閥后的壓力都會有一定的變化，單單對于第二臺閥來說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彈簧的影響遠遠大于閥前壓力，所以此時彈簧所承受的負載也相對變大，因此在設計計算此彈簧時應充分考慮這一因素。
（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，當控制系統(tǒng)末端關閉后重新開啟時產(chǎn)生的瞬間高壓會慢慢的消耗在輸送過程中，所以此壓力在這種工況下可以忽略不計。
（5）此工藝要求兩臺閥須頻繁的打開和關閉，所以閥的關鍵部件所采用的材料也應合理捧擇，并建議用戶及時更新易損件，以保障產(chǎn)品的良好性能。