化工自力式壓力調節閥

                                    上海申弘閥門有限公司

之前介紹DKZ型直行程電動執行機器，現在介紹化工自力式壓力調節閥關于自力式壓力調節閥在石化領域典型工況選型應用的簡述
自力式壓力調節閥不需要外來能源，也不需要接受外來控制信號，僅僅依靠被調介質自身的能量實現自動控制，使被控工藝參數保持在設定值，廣泛應用于氣體、液體及蒸汽介質減壓、穩壓或泄壓的自動控制領域。本文主要介紹石化領域自力式壓力調節閥的四種典型工況應用。

當自力式壓力調節閥安裝在回水管上時，閥上接導壓管，導壓管的另一端與供水管連接，建議在導壓管供水端安裝1/2"球閥，以便啟動消除堵塞功能。
    并且還要在導壓管前的供水管上應安裝過濾網，避免水質太差造成該閥失去自動調節功能，供水管和該閥前的回水管應分別裝設壓力表，便于調節控制壓差。
    如果發現系統流量過大或過小，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。自動式調節閥是利用介質自身能量實現自動調節的控制閥，可對壓力、溫度、流量、液位調節，能在無電、無氣場所工作，達到簡化設備，節約能源。應用于石油、石化、電力、冶金、食品、機械、樓宇建筑。對各種氣體、液體及蒸汽減壓、穩壓（用于閥前或閥后）自動控制。
標準技術參數

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
法蘭標準：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：WCB、WCC、WC6、304、316、304L、316L
上 閥 蓋：標準型（-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

執行機構
形    式：多彈簧式薄膜執行器
膜片材質：丁晴橡膠夾增強滌綸織物
信號接口：內螺紋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
壓力調節范圍：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、化工自力式壓力調節閥氮封裝置用自力式壓力調節閥

1.系統結構原理

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節閥，儲罐上*閥）、泄氮裝置（自力式微壓調節閥，儲罐上選用閥）、呼吸閥（儲罐上*閥）。

圖1 氮封裝置系統結構有理圖

氮封裝置主要用于保持容器頂部保護氣（一般為氮氣）的壓力恒定，以避免容器內物料與空氣直接接觸，防止物料揮發、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系統。它無需外加能源，能在無電、無氣的場合工作。在罐頂設置呼吸閥，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，介質由閥體上箭頭方向流經閥體，閥芯的位置即閥芯和閥座之間的截流面積決定了介質流量。受控的上游壓力（P1）經減壓器減壓進入指揮器B室作為驅動能源使用。系統沒有運行時，閥門主閥關閉。受控的下游壓力（P2）經導壓管傳送到指揮器檢測室A，并在此轉換成定位力。根據彈簧力大小，定位力調整指揮器閥芯位置。

圖2 典型供氮裝置（指揮器操作型自力式壓力調節）結構原理圖

當閥后壓力P2升高時，使指揮器閥芯位移，指揮器趨向關閉，相應PS壓力減小，調壓閥主閥趨向關閉，從而達到減壓、穩壓目的。相反，當閥后壓力P2降低時，調壓閥主閥趨向開啟度增大，從而達到減壓、穩壓目的。

3.泄氮裝置工作原理

閥的作用方式為壓開型。如圖3，介質由閥體上箭頭方向流經閥體，閥芯的位置即閥芯和閥座之間的自由面積決定了介質流量。受控的上游壓力（P1）經導壓管傳送到指揮器檢測室，并在此轉換成定位力。根據彈簧力大小，定位力調整閥芯位置。當閥前壓力P1升高時，使閥芯位移，閥門根據趨向開啟，從而達到減壓、穩壓目的。相反當閥前壓力P1降低時，調壓閥主閥趨向關閉，從而達到減壓、穩壓目的。

圖3 典型泄氮裝置（自力式微壓調節閥）結構原理圖

自力式壓力調節閥,自力式調節閥,壓力調節閥工作原理：

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閉狀態。當閥前壓力P1通過閥芯、閥座的節流后變為閥后壓力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定彈簧的反作用力，使閥芯向離開閥座方向移動，導致閥的開度變大，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降為設定值。同理，當閥前壓力P1降低時動作方向與上述相反，這就是閥前壓力調節的工作原理。

    圖一閥前控制原理

2、閥后控制原理（見圖二）

自力式壓力調節閥閥后壓力控制（B），其初始閥芯的位置在開啟狀態。當閥前壓力P1通過閥芯、閥座的節流后變為閥后壓力P2，同時P2經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反作用力，使閥芯關向閥座的位置，導致閥的開度減小，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降為設定值。同理，當閥后壓力P2降低時，動作方向與上述相反，這就是閥后壓力調節的工作原理。

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）失靈導致罐內壓力過高或過低時，起到安全作用，在正常情況下不工作。

（3）泄氮閥安裝在罐頂，口徑一般與進液閥口徑一致。

（4）一般泄氮閥的壓力設定點略高于供氮閥的壓力設定點，呼吸閥的呼氣壓力設定點略高于泄氮閥的壓力設定點，以免供、泄氮裝置頻繁工作，浪費氮氣，影響設備使用壽命。

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介質有時具有揮發性，對材料選取有一定要求，比如汽油一般選取耐油的氟橡膠。在選型時一般應注明儲罐內的液體成份，以便正確選型，達到*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節閥

氮氣管道吹掃目的是檢查管網是否暢通，管網配管是否有疏漏，管網中的法蘭、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，介質由閥體上箭頭方向流經閥體，閥芯的位置即閥芯與閥座之間的截流面積決定了介質的流量，受控的下游壓力經導壓管傳送至工作的感壓元件上，并轉化為定位力，根據彈簧的預設壓力，定位力來調整閥芯位置。當閥后壓力升高，平衡被破環，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，達到新的平衡點；反之當閥后壓力降低，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，一直到達到新的平衡點。

圖4 典型氮氣管道吹掃用自力式壓力調節閥結構原理圖

2.典型工況舉例說明

三、儲罐出液泵過壓保護循環自力式壓力調節

1.系統結構原理

如圖5，當系統無需供油但出液泵仍工作時，會產生水擊現象，這時會對壓力表等附件產生沖擊破壞作用。為了防止這種破壞現象，采用控制閥前型自力式壓力調節閥，無需外加能源，壓力設定點稍高于系統正常工作壓力，當系統壓力高于調節閥設定值時，調節閥自動開啟，解決了水擊現象破壞作用。

圖5 典型儲罐出液泵過壓保護循環自力式壓力調節閥系統原理圖

2.工作原理

該閥為用于控制閥前壓力的調壓閥，閥的作用方式為壓開型。如圖6，受控的上游壓力（P1）經導壓管傳送到工作波紋管膜片上，并在此轉換成定位力。根據彈簧力大小，定位力調整閥芯位置。通過調節盤來調整彈簧力的大小。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。當閥前壓力（P1）大于調整后的設定點時，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，低于壓力設定值時閥門關閉，從而達到泄壓、穩壓目的。

圖6 典型儲罐出液泵過壓保護循環自力式壓力調節閥結構原理圖

3.典型工況舉例說明

四、化工碼頭保護流量計安裝背壓閥（控制閥前自力式壓力調節閥）

1.系統結構原理

如圖7，如果上游壓力達不到設定壓力，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定的狀態。

圖7 化工碼頭保護流量計安裝背壓閥系統結構原理圖

2.工作原理

工作原理圖同儲罐出液泵過壓保護循環自力式壓力調節閥。

3.典型工況舉例說明

五、結束語

通過對工況數據分析和閥門的選型及在石化領域實際使用的情況，國內部分控制閥廠家的自力式壓力調節閥能夠替代進口品牌的同類產品，已經能夠實現自力式壓力調節閥的國產化，特別是氮封裝置中環保節能型工況（設定壓力一般為0.1KPa，從2005年開始已逐步替代進口產品，實現了國產化）。

綜上所述，國內控制閥根據石化領域不同的工況條件，通過選用不同的閥結構型式以及配用不同的執行機構，可以達到*的控制效果，替代進口產品。與本文相關的論文：電動調節閥執行器的開關量控制