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自力式調節閥應用領域范圍及特點


發布日期:[2011-06-27] 共閱[3575]次
  本文僅就自力式壓力調節閥的原理、結構特性及工程應用經驗進行論述。
  
  1自力式壓力調節閥分類及工作原理
  
  1.1自力式壓力調節閥的分類
  
  1)按閥后、閥前控制分為兩類:自力式閥后(減壓)控制閥;自力式閥前(泄壓)控制閥。
  
  2)按是否帶指揮器分為兩大類:直接作用型自力式調節閥;指揮器操作型自力式調節閥。
  
  1.2工作原理
  
  1)自力式閥后壓力調節的工作原理。閥前壓力P1經過閥芯、閥座的節流后,變為閥后壓力P2。P2經過管線輸入上膜室內作用在頂盤上,產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P2增加時,P2作用在頂盤上的作用力也隨之增加。此時,頂盤上的作用力大于彈簧的反作用力,使閥芯關向閥座的位置。這時,閥芯與閥座之間的流通面積減少,流阻變大,P2降低,直到頂盤上的作用力與彈簧反作用力相平衡為止,從而使P2降為設定值。同理,當P2降低時。作用方向與上述相反,這就是閥后壓力調節的工作原理。
  
  2)自力式閥前壓力調節的工作原理同閥后壓力調節的工作原理,應注意閥芯反裝。
  
  1.3自力式壓力調節閥與控制閥的區別
  
  這兩類產品的區別,主要在于控制閥既需要外界能源(如電源或氣源)做驅動能,又需要接受外來控制儀表信號才能改變閥內截流件相對位置,從而實現改變流體流量。而自力式壓力調節閥則既不需外來能源,又不需要接受外來控制儀表信號,僅靠被調介質的壓力信號,便可實現壓力調節。
  
  2自力式壓力調節閥的特點
  
  由于自力式壓力調節閥沒有外來驅動能源。因此該產品的操作力較小,它具有如下特點。
  
  1)平衡式閥芯結構,如平衡型單座。雙閥芯平衡型,套筒平衡型等。
  
  2)快開流量特性,其閥芯為平板型。
  
  3)公稱通徑與閥體特征:DN20~100mm(或125)。閥上設有波紋管,閥芯為單座(有的廠家產品DN20mm的沒波紋管,閥芯也為單座);公稱通徑大于100mm時。閥上蓋內不設波紋管,閥芯為雙閥芯或套筒結構。
  
  4)執行機構種類推薦:設定值≤0.6MPa時,選薄膜式執行機構;設定值>0.6MPa時,選氣缸式執行機構。
  
  3安裝方式
  
  3.1直管段的設置
  
  自力式壓力調節閥前、后應盡量保持一定的直管段(一般為6D(管徑)左右)。閥前取壓點距閥的距離應大于2D;閥后取壓應大于6D。閥前、后還應裝有壓力表,壓力表應靠近取壓點,以便使設定值與取壓值真實一致。
  
  3.2旁路系統的設置
  
  為保證檢修及出故障時生產能繼續運行,zui好設置旁路系統。
  
  3.3過濾器的設置
  
  該系統中的過濾器在工藝介質干凈、沒雜質的情況下,可以省略。
  
  當介質中有雜質或用帶指揮器的自力式壓力調節閥時應裝過濾器,以防阻塞引壓管路或指揮器、卡死氣缸執行機構及閥芯等。
  
  若限于管路安裝空間或經費,可將過濾網裝在閥前的截止閥上游處。取代過濾器。
  
  3.4安裝方式與介質、溫度的關系
  
  1)自力式壓力調節閥安裝方式原則上宜采用,氣體介質正立安裝(執行機構在上、閥體在下),液體與蒸汽介質倒裝。
  
  2)氣體介質溫度高于70℃低于140℃、液體介質溫度高于140℃時,自力式壓力調節閥除采用倒裝外,還應在引壓管路上加裝隔離罐,并應在引壓管路、隔離罐、膜頭處注滿冷媒,以防膜片受高溫老化。
  
  3)氣體介質溫度高于70℃低于140℃時.若仍采用正立安裝,應在設計文件(設備表)中注明采用高溫膜片(如乙丙橡膠膜片、硅橡膠膜片等),否則會造成普通膜片老化。
  
  4應用及注意事項
  
  4.1適用場所的應用及注意事項
  
  自力式壓力調節閥主要適用于沒有腐蝕性且黏度低的液體、氣體、蒸汽(zui高溫度可達300~350℃)等介質的壓力控制。如輕質油品、水、水蒸汽、空氣等。在設計條件提供與閥門選用時應注意以下情況。
  
  1)所提閥前、閥后壓力及設定值條件應接近實際工藝條件。
  
  自力式壓力調節閥對所提工藝條件的要求較一般控制閥要嚴謹。工藝參數確定后,不允許有較大范圍的更改。由于該類產品所允許的設定值調整范圍較小。一般直接作用型調節閥其設定值允許偏差為±8%、帶指揮器操作型調節閥其設定值允許偏差±4%左右。若超出設定彈簧的允許調壓值,為達到原設定值要求,則必須通過更換設定彈簧的辦法才可實現,這需送回生產廠才能完成。
  
  2)選用允許壓差時,應注意到該產品的允許壓差值小的特點。這是由于該產品輸出力小及波紋管內外允許壓差小,導致允許壓差較普通控制閥小,且無法像普通控制閥可通過提高供氣壓力來增大壓差。特別在小口徑時兩者壓差相差更大。
  
  表1允許壓差比較表
  
  DN/mm1520254050
  
  Δp(直接作用型壓力調節閥)/MPa
  
  1.61.61.61.61.6
  
  Δp(ZJHP精小型單座調節閥)/MPa6.46.46.43.39
  
  注:Δp為允許差壓。
  
  3)因自力式調節閥調節精度為±5%及流量特性為快開特性所致,因此只適用無外來能源和調節品質要求不高的場合。
  
  4)該產品不宜在往復泵出口壓力—流量調節方案中使用。該方案是旁路調節法常見方法之一。在該方案選型時,應注意其壓力控制回路不宜“采用直接作用式(自力式)壓力調節閥”。這是因為為確保自力式壓力調節閥正常工作,該產品要求工藝參數確定后,不允許有較大范圍的變動。若用于往復泵時,由于往復泵輸出流量是周期性脈動,造成該閥在設定值附近處于周期性脈動,因而達不到穩定壓力的作用,使整個控制系統無法正常工作。以上分析可知,自力式閥前控制閥用于往復泵出口做泄壓控制是可行的方案。即該閥在設定值附近處于周期性脈動,使泵出口壓力不超出設定壓力值。該方案已在上海煉油廠罐裝站應用多年。
  
  4.2特殊介質中的應用及注意事項
  
  4.2.1黏度較高的介質中的應用
  
  從自力式壓力調節閥的原理和結構特點可知。該產品能否應用在黏度較高的介質場合,就需從下述兩方面綜合考慮。
  
  1)被調介質黏度對執行機構—引壓管、指揮器、膜片的影響。為避免這方面的影響,可采取在引壓管上加裝隔離罐,注滿隔離液,以使黏稠介質不堵塞引壓管和進入到執行機構內,影響被調介質作用力的傳送。
  
  2)被調介質黏度對閥內件及平衡元件—波紋管的影響。
  
  這是由于被調介質流過閥內件時,將被引入平衡壓力元件—波紋管內與外,黏度過高將使其無法起到壓力平衡作用。若介質在停工后易凝固也將使波紋管無法在開工后正常工作。
  
  上述分析,歸根結底是介質黏度值的界定問題。目前,國內制造廠的產品樣本未見推薦值。國外已有廠家推薦,在油和液體情況下,允許使用的介質運動黏度為600mPa•S;Samson允許的介質黏度為100mPa•s(密度0.8)。只有當上述兩要求均滿足時,才能使用。這已有很多實例證明。如上海沃中閥門制造有限公司生產的該類產品,已在上海石化廠罐區乙焦油壓控上(黏度為190mPa•S)、延安煉油廠燃料油—重油壓控上(黏度為135mPa•s)使用多年。
  
  4.2.2高黏度的介質不宜使用
  
  4.2.3不允許泄漏的氣體介質中的應用
  
  不允許泄漏的氣體介質使用時,出于安全原因及避免貴重氣體浪費因素,應考慮下述兩點。
  
  1)填料函及其他連接處的密封性能達到標準。
  
  該產品應符合國家標準GB/T4123-92氣動調節閥要求無滲漏現象,這一點同一般控制閥要求一樣。
  
  2)氣動執行機構的氣室密封性要求要確保無滲漏。
  
  該產品要求比GB/T4123-92規定高,不允許滲漏。因為GB/T4123-92標準對氣室的密封性規定:“氣動執行機構的氣室應保證氣密性。在額定氣源壓力下,5min內薄膜氣室內的壓力下降不得大于2.5kPa;”國內該類產品鑒于沒統一的產品標準,有不少產品對該項要求不嚴或沒考慮此種氣體介質使用要求,僅參照GB/T4123-92生產,這對安全生產或節約貴重原料造成不利。因此該產品不適宜用于液化氣減壓,若要采用,需要與制造廠詳細討論。
  
  4.2.4使用在腐蝕性介質場合應慎重對待
  
  自力式調節閥使用在腐蝕性介質場合,與使用在黏度較高的場合一樣,需要從介質對執行機構和調節機構兩大部件耐腐蝕性進行雙重考慮,只有兩者均滿足時才可使用。由此可見,它比控制閥要求更復雜,使用面更狹窄。
  
  為便于設計人員在腐蝕性介質場合的選用,現將執行機構與調節機構抗腐材料現狀列于表2,供參考。
  
  以波紋管平衡型閥為例,由于目前國內波紋管的防腐蝕材料只能做到304和316。僅從調節機構上選,它將無法使用在氯氣、次氯酸鈉、液氯、鉻酸、鹽酸、硫酸、氯化鋅等介質。增大了使用局限性。
  
  在這種介質中使用時,快捷的辦法是,設計和制造單位根據工藝條件和要求及制造水平共同確認能否使用。
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