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化工自力式壓力調(diào)節(jié)閥
上海申弘閥門有限公司
之前介紹DKZ型直行程電動執(zhí)行機(jī)器，現(xiàn)在介紹化工自力式壓力調(diào)節(jié)閥關(guān)于自力式壓力調(diào)節(jié)閥在石化領(lǐng)域典型工況選型應(yīng)用的簡述
自力式壓力調(diào)節(jié)閥不需要外來能源，也不需要接受外來控制信號，僅僅依靠被調(diào)介質(zhì)自身的能量實現(xiàn)自動控制，使被控工藝參數(shù)保持在設(shè)定值，廣泛應(yīng)用于氣體、液體及蒸汽介質(zhì)減壓、穩(wěn)壓或泄壓的自動控制領(lǐng)域。本文主要介紹石化領(lǐng)域自力式壓力調(diào)節(jié)閥的四種典型工況應(yīng)用。
當(dāng)自力式壓力調(diào)節(jié)閥安裝在回水管上時，閥上接導(dǎo)壓管，導(dǎo)壓管的另一端與供水管連接，建議在導(dǎo)壓管供水端安裝1/2"球閥，以便啟動消除堵塞功能。
并且還要在導(dǎo)壓管前的供水管上應(yīng)安裝過濾網(wǎng)，避免水質(zhì)太差造成該閥失去自動調(diào)節(jié)功能，供水管和該閥前的回水管應(yīng)分別裝設(shè)壓力表，便于調(diào)節(jié)控制壓差。
如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)流量過大或過小，可能是因為管道元件安裝時的雜物卡阻在閥塞上，可將1/2"球閥關(guān)閉3—5分鐘，這時如果是較輕堵塞，即可自動消除，如還不能消除，則要拆開閥門檢查消除堵塞物。自動式調(diào)節(jié)閥是利用介質(zhì)自身能量實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)的控制閥，可對壓力、溫度、流量、液位調(diào)節(jié)，能在無電、無氣場所工作，達(dá)到簡化設(shè)備，節(jié)約能源。應(yīng)用于石油、石化、電力、冶金、食品、機(jī)械、樓宇建筑。對各種氣體、液體及蒸汽減壓、穩(wěn)壓（用于閥前或閥后）自動控制。
標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)參數(shù)
閥 體
型 式：單座、雙座
公稱通徑：DN20-DN300
公稱壓力：ANSI150、300、600LB
JIS10、16、20、30、40K
PN1.6、2.5、4.0、6.4MPa
連接方式：法蘭：FF、RF、RJ和LG
法蘭標(biāo)準(zhǔn)：ANSI B16.5，JIS B2201
JB/T79.1 PN1.6MPa,JB/T79.2
螺紋：DIN、NPT、RC、BSP、G等
焊接：GB12224-89
密封面形式：PN16凸面、PN40、PN63、PN100為凹面
材 質(zhì)：WCB、WCC、WC6、304、316、304L、316L
上 閥 蓋：標(biāo)準(zhǔn)型（-20℃～+200℃）
低溫型（-60℃～-196℃）
散熱型（-40℃～450℃）
波紋管密封型
壓蓋形式：壓板式
填 料：V型氟四氟乙稀、柔性石墨
閥內(nèi)組件
閥芯形式：單座柱塞型、壓力平衡型、雙座、金屬密封、軟密封、快開特性
閥芯閥座：304、316、316L+STL
執(zhí)行機(jī)構(gòu)
形 式：多彈簧式薄膜執(zhí)行器
膜片材質(zhì)：丁晴橡膠夾增強滌綸織物
信號接口：內(nèi)螺紋M16×1.5
性能
額定KV值：參照表
流量特性：快開
作用方式：閥前壓力控制
閥后壓力控制
壓力調(diào)節(jié)范圍：參照表
壓力控制精度：±8%
泄露等級：金屬密封：小于0.01（ANSI B16.104-1976IV級）
軟 密封：小于0.00001%
一、化工自力式壓力調(diào)節(jié)閥氮封裝置用自力式壓力調(diào)節(jié)閥
1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理
如圖1，氮封裝置主要包括供氮裝置（指揮器操作型自力式壓力調(diào)節(jié)閥，儲罐上*閥）、泄氮裝置（自力式微壓調(diào)節(jié)閥，儲罐上選用閥）、呼吸閥（儲罐上*閥）。
圖1 氮封裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有理圖
氮封裝置主要用于保持容器頂部保護(hù)氣（一般為氮氣）的壓力恒定，以避免容器內(nèi)物料與空氣直接接觸，防止物料揮發(fā)、被氧化，確保容器的安全，特別適用于各類大型儲罐的氣封保護(hù)系統(tǒng)。它無需外加能源，能在無電、無氣的場合工作。在罐頂設(shè)置呼吸閥，起安全作用，避免了供氮閥和泄氮閥啟閉頻繁。
2.供氮裝置工作原理
閥的作用方式為壓閉型。如圖2，介質(zhì)由閥體上箭頭方向流經(jīng)閥體，閥芯的位置即閥芯和閥座之間的截流面積決定了介質(zhì)流量。受控的上游壓力（P1）經(jīng)減壓器減壓進(jìn)入指揮器B室作為驅(qū)動能源使用。系統(tǒng)沒有運行時，閥門主閥關(guān)閉。受控的下游壓力（P2）經(jīng)導(dǎo)壓管傳送到指揮器檢測室A，并在此轉(zhuǎn)換成定位力。根據(jù)彈簧力大小，定位力調(diào)整指揮器閥芯位置。
圖2 典型供氮裝置（指揮器操作型自力式壓力調(diào)節(jié)）結(jié)構(gòu)原理圖
當(dāng)閥后壓力P2升高時，使指揮器閥芯位移，指揮器趨向關(guān)閉，相應(yīng)PS壓力減小，調(diào)壓閥主閥趨向關(guān)閉，從而達(dá)到減壓、穩(wěn)壓目的。相反，當(dāng)閥后壓力P2降低時，調(diào)壓閥主閥趨向開啟度增大，從而達(dá)到減壓、穩(wěn)壓目的。
3.泄氮裝置工作原理
閥的作用方式為壓開型。如圖3，介質(zhì)由閥體上箭頭方向流經(jīng)閥體，閥芯的位置即閥芯和閥座之間的自由面積決定了介質(zhì)流量。受控的上游壓力（P1）經(jīng)導(dǎo)壓管傳送到指揮器檢測室，并在此轉(zhuǎn)換成定位力。根據(jù)彈簧力大小，定位力調(diào)整閥芯位置。當(dāng)閥前壓力P1升高時，使閥芯位移，閥門根據(jù)趨向開啟，從而達(dá)到減壓、穩(wěn)壓目的。相反當(dāng)閥前壓力P1降低時，調(diào)壓閥主閥趨向關(guān)閉，從而達(dá)到減壓、穩(wěn)壓目的。
圖3 典型泄氮裝置（自力式微壓調(diào)節(jié)閥）結(jié)構(gòu)原理圖
自力式壓力調(diào)節(jié)閥,自力式調(diào)節(jié)閥,壓力調(diào)節(jié)閥工作原理：
1、閥前控制原理（見圖一）
閥前壓力控制（K），其初始閥芯的位置在關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)閥前壓力P1通過閥芯、閥座的節(jié)流后變?yōu)殚y后壓力P2，同時P1通過管線輸入上膜室作用在膜片上，其作用力與彈簧的反作用力相平衡時閥芯位置決定了閥的開度，從而控制閥前壓力。 當(dāng)閥前壓力P1增加時，P1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(shè)定彈簧的反作用力，使閥芯向離開閥座方向移動，導(dǎo)致閥的開度變大，流阻變小，P1向閥后泄壓，直到膜片上的作用力與彈簧反作用力相平衡為止，從而使P1降為設(shè)定值。同理，當(dāng)閥前壓力P1降低時動作方向與上述相反，這就是閥前壓力調(diào)節(jié)的工作原理。
圖一閥前控制原理
2、閥后控制原理（見圖二）
自力式壓力調(diào)節(jié)閥閥后壓力控制（B），其初始閥芯的位置在開啟狀態(tài)。當(dāng)閥前壓力P1通過閥芯、閥座的節(jié)流后變?yōu)殚y后壓力P2，同時P2經(jīng)過管線輸入上膜室作用在膜片上，其作用力與彈簧的反作用力相平衡時閥芯位置決定了閥的開度，從而控制閥后壓力。當(dāng)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(shè)定彈簧的反作用力，使閥芯關(guān)向閥座的位置，導(dǎo)致閥的開度減小，流阻變大，P2降低，直到膜片上的作用力與彈簧反作用力相平衡為止，從而使P2降為設(shè)定值。同理，當(dāng)閥后壓力P2降低時，動作方向與上述相反，這就是閥后壓力調(diào)節(jié)的工作原理。
4.氮封裝置使用說明
（1）一般供氮氣入口壓力在1×105～10×105Pa之間。
（2）罐頂呼吸閥起安全作用，在主閥（供氮閥或泄氮閥）失靈導(dǎo)致罐內(nèi)壓力過高或過低時，起到安全作用，在正常情況下不工作。
（3）泄氮閥安裝在罐頂，口徑一般與進(jìn)液閥口徑一致。
（4）一般泄氮閥的壓力設(shè)定點略高于供氮閥的壓力設(shè)定點，呼吸閥的呼氣壓力設(shè)定點略高于泄氮閥的壓力設(shè)定點，以免供、泄氮裝置頻繁工作，浪費氮氣，影響設(shè)備使用壽命。
5.選擇氮封閥和泄氮閥注意事項
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥因儲罐內(nèi)介質(zhì)有時具有揮發(fā)性，對材料選取有一定要求，比如汽油一般選取耐油的氟橡膠。在選型時一般應(yīng)注明儲罐內(nèi)的液體成份，以便正確選型，達(dá)到*使用效果。
6.典型工況舉例說明
二、氮氣管道吹掃用自力式壓力調(diào)節(jié)閥
氮氣管道吹掃目的是檢查管網(wǎng)是否暢通，管網(wǎng)配管是否有疏漏，管網(wǎng)中的法蘭、閥門、儀表等接口處、填料壓蓋等是否有泄漏。
1.工作原理
如圖4，介質(zhì)由閥體上箭頭方向流經(jīng)閥體，閥芯的位置即閥芯與閥座之間的截流面積決定了介質(zhì)的流量，受控的下游壓力經(jīng)導(dǎo)壓管傳送至工作的感壓元件上，并轉(zhuǎn)化為定位力，根據(jù)彈簧的預(yù)設(shè)壓力，定位力來調(diào)整閥芯位置。當(dāng)閥后壓力升高，平衡被破環(huán)，定位力加大壓縮彈簧，帶動閥芯向下移動，閥門開度減小，流量減小，達(dá)到新的平衡點；反之當(dāng)閥后壓力降低，定位力減小，平衡被破壞，在彈簧帶動閥芯閥桿向上移動，閥門開度增大，流量增大，一直到達(dá)到新的平衡點。
圖4 典型氮氣管道吹掃用自力式壓力調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理圖
2.典型工況舉例說明
三、儲罐出液泵過壓保護(hù)循環(huán)自力式壓力調(diào)節(jié)
1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理
如圖5，當(dāng)系統(tǒng)無需供油但出液泵仍工作時，會產(chǎn)生水擊現(xiàn)象，這時會對壓力表等附件產(chǎn)生沖擊破壞作用。為了防止這種破壞現(xiàn)象，采用控制閥前型自力式壓力調(diào)節(jié)閥，無需外加能源，壓力設(shè)定點稍高于系統(tǒng)正常工作壓力，當(dāng)系統(tǒng)壓力高于調(diào)節(jié)閥設(shè)定值時，調(diào)節(jié)閥自動開啟，解決了水擊現(xiàn)象破壞作用。
圖5 典型儲罐出液泵過壓保護(hù)循環(huán)自力式壓力調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)原理圖
2.工作原理
該閥為用于控制閥前壓力的調(diào)壓閥，閥的作用方式為壓開型。如圖6，受控的上游壓力（P1）經(jīng)導(dǎo)壓管傳送到工作波紋管膜片上，并在此轉(zhuǎn)換成定位力。根據(jù)彈簧力大小，定位力調(diào)整閥芯位置。通過調(diào)節(jié)盤來調(diào)整彈簧力的大小。全平衡閥門裝有平衡波紋管，下流壓力（P2）作用于波紋管內(nèi)表面上，而上游壓力（P1）作用于波紋管的外表面上，這樣與作用在閥芯上的P1和P2壓力相互平衡。當(dāng)閥前壓力（P1）大于調(diào)整后的設(shè)定點時，壓縮彈簧，帶動閥芯，閥門開啟，并且隨著壓力的升高閥門開度按比例相應(yīng)增大。同理，如閥前壓力降低，作用在波紋管有效面積上的力減小，在彈簧的彈力作用下，帶動閥芯，使閥門開啟度減小，低于壓力設(shè)定值時閥門關(guān)閉，從而達(dá)到泄壓、穩(wěn)壓目的。
圖6 典型儲罐出液泵過壓保護(hù)循環(huán)自力式壓力調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理圖
3.典型工況舉例說明
四、化工碼頭保護(hù)流量計安裝背壓閥（控制閥前自力式壓力調(diào)節(jié)閥）
1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理
如圖7，如果上游壓力達(dá)不到設(shè)定壓力，背壓閥是不會開啟的。背壓閥可以消除或減輕閥前壓力及流量的脈動或沖擊，使流量計工作在比較穩(wěn)定的狀態(tài)。
圖7 化工碼頭保護(hù)流量計安裝背壓閥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖
2.工作原理
工作原理圖同儲罐出液泵過壓保護(hù)循環(huán)自力式壓力調(diào)節(jié)閥。
3.典型工況舉例說明
五、結(jié)束語
通過對工況數(shù)據(jù)分析和閥門的選型及在石化領(lǐng)域?qū)嶋H使用的情況，國內(nèi)部分控制閥廠家的自力式壓力調(diào)節(jié)閥能夠替代進(jìn)口品牌的同類產(chǎn)品，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自力式壓力調(diào)節(jié)閥的國產(chǎn)化，特別是氮封裝置中環(huán)保節(jié)能型工況（設(shè)定壓力一般為0.1KPa，從2005年開始已逐步替代進(jìn)口產(chǎn)品，實現(xiàn)了國產(chǎn)化）。
綜上所述，國內(nèi)控制閥根據(jù)石化領(lǐng)域不同的工況條件，通過選用不同的閥結(jié)構(gòu)型式以及配用不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以達(dá)到*的控制效果，替代進(jìn)口產(chǎn)品。與本文相關(guān)的論文：電動調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器的開關(guān)量控制
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