自力式壓力調節閥的特點(diǎn)選擇及應用 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
來(lái)源:哲成閥門(mén) 作者:www.57k7.com 發(fā)布時(shí)間:2015-9-15 閱讀:次 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
自力式壓力調節閥的特點(diǎn)及應用 自力式調節閥是一種無(wú)需外來(lái)能源,依靠被測介質(zhì)自身壓力或溫度或流量變化.按預先設定值, 進(jìn)行自動(dòng)調節的控制裝置,是一種節能型儀表。它 集控制、執行諸多功能于一身.自成1個(gè)獨立的儀表控制系統。集變送器、控制器及執行機構的功能于一體。不同于一般含義上的控制閥。 自力式調節閥有自力式壓力(微壓)調節閥、自力式(壓差)流量調節閥、自力式溫度調節閥等幾類(lèi)。自力式壓力調節閥是其家族成員之一,由于它無(wú)需外來(lái)能源,產(chǎn)品結構簡(jiǎn)單,使用方便,維護工作 量少等優(yōu)點(diǎn),特別適用于城市供熱、供曖及沒(méi)有供 電、供氣又需控制的場(chǎng)合。據德國報道,城市供熱、供暖系統采用該產(chǎn)品,熱效率比以前提高30%〜 40%節能效果顯著(zhù)。 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(jīng)驗進(jìn)行論述。 1、自力式壓力調節閥分類(lèi)及工作原理 1.1自力式壓力調節閥的分類(lèi) a、按閥后、閥前控制分為兩類(lèi):自力式閥后(減壓)控制閥;自力式閥前(泄壓)控制閥。 b、按是否帶指揮器分為兩大類(lèi):直接作用型自力式調節閥,如圖1所示;指揮器操作型自力式調節閥,如圖2所示。 圖1 直接作用型 圖2 帶指揮器操作型 1.2 工作原理 a、自力式閥后壓力調節的工作原理見(jiàn)圖3所示。閥前壓力P1經(jīng)過(guò)閥芯、閥座的節流后,變?yōu)殚y后壓力P2經(jīng)過(guò)管線(xiàn)輸人上膜室內作用在頂盤(pán)上,產(chǎn)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(shí),P2作用在頂盤(pán)上的作用力也隨之增加。此時(shí),頂盤(pán)上的作用力大于彈簧的反作用力,使閥芯關(guān)向閥座的位置。這時(shí),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(pán)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(shí),作用方向與上述相反,這就是閥后壓力調節的工作原理。 b、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(見(jiàn)圖4),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(lèi)產(chǎn)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(dòng)能,又需要接受外來(lái) 控制儀表信號才能改變閥內截流件相對位置,從而實(shí)現改變流體流量。而自力式壓力調節閥則既不需外來(lái)能源,又不需要接受外來(lái)控制儀表信號,僅靠被調介質(zhì)的壓力信號.便可實(shí)現壓力調節。兩者區別可見(jiàn)圖5。 2自力式壓力調節閥的特點(diǎn) 由于自力式壓力調節閥沒(méi)有外來(lái)驅動(dòng)能源,因此該產(chǎn)品的操作力較小,它具有如下特點(diǎn)。 a、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。 b、快開(kāi)流量特性,其閥芯為平板型。
c、公稱(chēng)通徑與閥體特征:DN20〜100 mm(或125),閥上設有波紋管,閥芯為單座(有的廠(chǎng)家產(chǎn)品DN20 mm的沒(méi)波紋管,閥芯也為單座); 公稱(chēng)通徑大于100 mm時(shí)•閥上蓋內不設波紋管,閥芯為雙閥芯或套筒結構。 d、執行機構種類(lèi)推薦:設定值<0.6 MPa時(shí),選薄膜式執行機構;設定值>0. 6 MPa時(shí),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(diǎn)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(diǎn),以便使設定值與取壓值真實(shí)一致。 3.2 旁路系統的設置 為保證檢修及出故障時(shí)生產(chǎn)能繼續運行,最好設置旁路系統,如圖6所示。 3.3 過(guò)濾器的設置 該系統中的過(guò)濾器在工藝介質(zhì)干凈、沒(méi)雜質(zhì)的情況下,可以省略。 當介質(zhì)中有雜質(zhì)或用帶指揮器的自力式壓力調節閥時(shí)應裝過(guò)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。
注:圖中虛線(xiàn)所示的取壓法不提倡 若限于管路安裝空間或經(jīng)費,可將過(guò)濾網(wǎng)裝在閥前的截止閥上游處,取代過(guò)濾器。 3.4安裝方式與介質(zhì)、溫度的關(guān)系 3.4.1自力式壓力調節閥安裝方式原則上宜采用• 氣體介質(zhì)正立安裝(執行機構在上、閥體在下),液 體與蒸汽介質(zhì)倒裝。 3.4.2氣體介質(zhì)溫度高于70℃低于140 ℃、液體介質(zhì)溫度高于140℃時(shí),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(mǎn)冷媒,以防膜片受高溫老化。 3.4.3氣體介質(zhì)溫度髙于70 ℃低于140 ℃時(shí),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(huì )造成普通膜片老化。 4應用及注意事項 4.1 適用場(chǎng)所的應用及注意事項 自力式壓力調節閥主要適用于沒(méi)有腐蝕性且黏度低的液體、氣體、蒸汽(最高溫度可達300〜 350℃)等介質(zhì)的壓力控制。如輕質(zhì)油品、水、水蒸 汽、空氣等。 在設計條件提供與閥門(mén)選用時(shí)應注意以下情況。 4.1.1所提閥前、閥后壓力及設定值條件應接近實(shí)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(lèi)產(chǎn)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(guò)更換設定彈簧的辦法才可實(shí)現,這需送回生產(chǎn)廠(chǎng)才能完成 4.1.2選用允許壓差時(shí),應注意到該產(chǎn)品的允許壓差值小的特點(diǎn)。這是由于該產(chǎn)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(wú)法像普通控制閥可通過(guò)提高供氣壓力來(lái)增大壓差。特別在小口徑時(shí)兩者壓差相差更大。如表1所列。 表1允許壓差比較表
4.1.3因該產(chǎn)品調節精度為士5%及流量特性為快開(kāi)特性所致,因此只適用無(wú)外來(lái)能源和調節品質(zhì)要求不高的場(chǎng)合。 4.1.4該產(chǎn)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(見(jiàn)圖7)常見(jiàn)方法之一。在該方案選型時(shí),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(chǎn)品要求工藝參數確定后,不允許有較大范圍的變動(dòng)。若用于往復泵時(shí),由于往復泵輸出流量是周期性脈動(dòng),造成該閥在設定值附近處于周期性脈動(dòng),因而達不到穩定壓力的作用,使整個(gè)控制系統無(wú)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(dòng),使泵出口壓力不超出設定壓力值。該方案已在上海煉油廠(chǎng)罐裝站應用多年。 4.2 特殊介質(zhì)中的應用及注意事項 4. 2. 1黏度較高的介質(zhì)中的應用 從自力式壓力調節閥的原理和結構特點(diǎn)可知,該產(chǎn)品能否應用在黏度較高的介質(zhì)場(chǎng)合,就需從下述兩方面綜合考慮。 4.2.2被調介質(zhì)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(mǎn)隔離液,以使黏稠介質(zhì)不堵塞引壓管和進(jìn)入到執行機構內,影響被調介質(zhì)作用力的傳送。 4.2.3被調介質(zhì)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(zhì)流過(guò)閥內件時(shí),將被引入平衡壓力元件——波紋管內與外,黏度過(guò)高將使其無(wú)法起到壓力平衡作用。若介質(zhì)在停工后易凝固也 將使波紋管無(wú)法在開(kāi)工后正常工作。 上述分析,歸根結底是介質(zhì)黏度值的界定問(wèn)題。目前,國內制造廠(chǎng)的產(chǎn)品樣本未見(jiàn)推薦值。國外已有廠(chǎng)家推薦,在油和液體情況下,允許使用的介質(zhì)運動(dòng)黏度為600 mPa • s;Samson允許的介質(zhì)黏度為100 mPa • s(密度0.8)。 只有當上述兩要求均滿(mǎn)足時(shí),才能使用。這已有很多實(shí)例證明。已在上海石化廠(chǎng)罐區乙焦油壓控上 (黏度為190 mPa • s)、延安煉油廠(chǎng)燃料油-重油壓 控上(黏度為135 mPa • s)使用多年。 4. 2.4高黏度的介質(zhì)不宜使用 4. 2.5不允許泄漏的氣體介質(zhì)中的應用 不允許泄漏的氣體介質(zhì)使用時(shí),出于安全原因及避免貴重氣體浪費因素,應考慮下述兩點(diǎn)。 4.2.5.1填料函及其他連接處的密封性能達到標準。該產(chǎn)品應符合國家標準GB/T4123-92氣動(dòng)調節閥要求無(wú)滲漏現象,這一點(diǎn)同一般控制閥要求一樣。 4.2.5.2氣動(dòng)執行機構的氣室密封性要求要確保無(wú)滲漏。 該產(chǎn)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(dòng)執行機構的氣室應保證氣密性。在額定氣源壓力下,5 min內薄膜氣室內的壓力下降不得大于 2. 5 kPa;” 國內該類(lèi)產(chǎn)品鑒于沒(méi)統一的產(chǎn)品標準,有不少產(chǎn)品對該項要求不嚴或沒(méi)考慮此種氣體介質(zhì)使用要求,僅參照GB/T4123-92生產(chǎn),這對安全生產(chǎn)或節約貴重原料造成不利。因此該產(chǎn)品不適宜用于液化氣減壓,若要采用,需要與制造廠(chǎng)詳細討論。 4.2.5使用在腐蝕性介質(zhì)場(chǎng)合應慎重對待 該產(chǎn)品使用在腐蝕性介質(zhì)場(chǎng)合,與使用在黏度較高的場(chǎng)合一樣,需要從介質(zhì)對執行機構和調節機構兩大部件耐腐蝕性進(jìn)行雙重考慮,只有兩者均滿(mǎn)足時(shí)才可使用。由此可見(jiàn),它比控制閥要求更復雜,使用面更狹窄。 5特性選擇時(shí)應注意的問(wèn)題 5.1由于可供選擇的控制閥的理想流量特性的形式有限,因此,對象特性的變化很難達到完全補償,這時(shí)可以考慮通過(guò)閥門(mén)定位器的反饋凸輪進(jìn)行改善。 5.2對于操作參數不能準確確定的新設計工藝裝置,或控制閥的計算數據過(guò)于保守時(shí),最好選用對數理想特性的控制閥。因為對數特性的閥門(mén)具有很強的適應性。 5.3當控制閥經(jīng)常工作在小開(kāi)度時(shí),應選用對數特性的閥;當控制閥的使用壽命是主要考慮的因素時(shí),應選用理想特性為直線(xiàn)的控制閥。 5.4有時(shí),由于流體輸送機械的能力有限,控制閥必須工作在低S值下運行。 5.5由于結構上的原因,閥門(mén)兩端的壓降不能超過(guò)一定的極限值,因為高壓差下的減壓閥很容易破損。這時(shí)往往允許加限流孔板,適當進(jìn)行分壓,此時(shí)S值也必須降低。 5.6近年來(lái),節能問(wèn)題越來(lái)越受到重視,減小S值有利于節約能耗。如對于高壓系統,考慮到節約動(dòng)力,允許S = 0.15。 |
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