弹簧式自力式压力调节阀工作原理

                            弹簧式自力式压力调节阀工作原理

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之前介绍平板闸阀的工作原理，现在介绍弹簧式自力式压力调节阀工作原理自力式压力调节阀是一种无需外加驱动能源，依靠被调介质自身的压力为动力源动作的产品。当被调介质压力变化时按预定设定值进行自动调节的节能型控制装置。它集检测、控制、执行诸多功能于一体，自成一个独立的仪表控制系统。由于自力式压力调节阀是一款使用简单方便的节能产品，所以世界各国调节阀公司纷纷推出了各种类型的产品，主要分为杠杆式自力式调节阀、指挥器式自力式调节阀、弹簧式自力式调节阀等（以下用弹簧式自力式压力调节阀为例）。首先是自力式调节阀的寿命



一、弹簧式自力式压力调节阀工作原理工作原理及结构特点

，以常用型阀后式为例（见图1），阀芯的初始位置为开启状态，阀后压力P2经导压管输入上膜室作用在执行机构膜片上，其作用力与弹簧的作用力相平衡时的阀芯位置决定了阀的开度，从而控制阀后压力。当阀后压力P2增加时，P2作用在膜片上的作用力也随之增加。此时，膜片上的作用力大于设定弹簧的作用力，使阀芯向着关闭的位置运动，阀的开度减小，P2降低，直到膜片上的作用力与弹簧作用力相平衡为止，从而使P2降为设定值。同理，当阀后压力P2降低时，动作方向与上述方向相反。自力式压力调节阀的阀前式调节其阀芯的初始位置为关闭状态，其力平衡原理与阀后式相同（见图2）。阀门的技术规范主要是强度性能、密封性能、流动介质、启闭力和启闭力矩、启闭速度 动作灵敏度和可靠性和使用寿命几个方面，下面对各方面作简单介绍。



(1)阀门的强度性能是指阀门承受介质压力的能力。阀门是承受内压的机械产品，所以为了保证能使用而不发生破裂或产生变形，就必须具有足够的强度和刚度。

(2)阀门的密封性能是指阀门的各密封部位阻止介质泄漏的能力。阀门有三个密封部位：启闭件与阀座两密封面间的接触处、填料与阀杆和填料函的配和处、阀体与阀盖的连接处。启闭件与阀座两密封面间的泄漏叫做内漏，它会影响阀门截断介质的能力。后两处的泄漏叫做外漏，即介质从阀内泄漏到阀外。外漏会造成物料损失，污染环境，对于易燃易爆、有毒或有放射的介质会造成事故，外漏更不能允许存在。

(3)介质流过阀门后会产生压力损失，也就是阀门对介质的流动有一定的阻力，介质为克服阀门的阻力就要消耗一定的能量，从节约能源上考虑，设计和制造阀门时，要尽可能降低阀门对流动介质的阻力。

(4)启闭力和启闭力矩是指阀门开启或关闭时必须施加的作用力或力矩。关闭阀门时，需要使启闭件与发座两密封面间形成一定的密封比压，同时还要克服阀杆与填料之间、阀杆与螺母的螺纹之间、阀杆端部支承处及其他磨擦部位的摩擦力，因而必须施加一定的关闭力和关闭力矩，阀门在启闭过程中，所需要的启闭力和启闭力矩不是固定的，其大值是在关闭的终瞬时或开启的初瞬时。所以设计和制造阀门时要尽量降低关闭力和关闭力矩。

(5)启闭速度是用阀门完成一次开启或关闭动作所需的时间来表示的。有些工况对启闭速度有特殊要求，比如有的要求迅速开启或关闭，以防发生事故，有的要求缓慢关闭，以防产生水击等。

(6)动作灵敏度和可靠性是指阀门对于介质参数变化做出相应反应的敏感程度。对于节流阀、91视频看看簧色、调节阀等用来调节介质参数的阀门以及安全阀、疏水阀等具有特定功能的阀门来说，其功能灵敏度与可靠性是十分重要的技术性能指标。

(7)使用寿命表示阀门的耐用程度，一般是以能保证密封要求的启闭次数来表示，也可以用使用时间来表示。

选择阀门时，阀门的这些基本技术规范必定是在参考的范围内。



浅谈自力式调节阀

上海91视频色下载APP阀门有限公司主营阀门有：91视频看看簧色(91视频黄色网91视频看看簧色,可调式91视频看看簧色,波纹管91视频看看簧色,活塞式91视频看看簧色自力式压力调节阀需正确选型和正确安装、使用，才能保证投入运行后不出现什么问题。选型方面就不用多说了，比如调节阀是用来控制阀前压力阀后压力，介质是常温高温，有无腐蚀性，高工作压力等等，一定要事先搞清楚，91视频看看簧色主要谈谈安装使用方面问题。自力式压力调节阀不需要其它外来能源如电源、气源，仅靠介质自身能量来驱动，既节能又环保，使用方便，安装完毕后设定好压力值即可投入自动运行，对控制精度要求不高，又缺乏电源、气源场合，到了越来越广泛使用。

阀门是用91视频WWW免费下载管道上，投入使用才短短一两个月，用户就报修。到现场一看，大量91视频WWW免费下载从调节阀膜头排气孔中排出，噪声极大，声势惊人。事故原因，明显是91视频WWW免费下载没冷凝，直接进入膜头，烧坏了膜片。

用于91视频WWW免费下载管道自力式压力调节阀，安装时必须执行器和管道之间加一个冷凝罐，不能让91视频WWW免费下载进入执行器膜头，调节阀必须头朝下安装，冷凝罐要高于膜头，初次使用，一定要将冷凝罐和膜头中加满水。看现场安装方式，询问现场仪表人员，这些都没问题，那么是什么造成呢?令人百思不其解。后来，仔细询问了一个操作工，无意之下知：这台阀门安装、投入使用后，冷凝罐和膜头之间铜管接头一直断断续续漏水。原来是这样，漏水导致冷凝罐里水慢慢漏光，91视频WWW免费下载就进入膜头，烧坏了膜片。

由此可见，自力式压力调节阀91视频WWW免费下载管道上使用时，安装、维护方面一定要多加注意，为保证调节阀正常运行，千万不能让接头漏水，不能让冷凝罐缺水，要定期检查，适时加水。其实，是自力式压力调节阀，就是其它自力式调节阀，使用时也需注意维护和保养才行。另外，91视频WWW免费下载压力较高，选用活塞式执行器，而不取薄膜式执行器，膜片一般能承受压力不超过0.4Mpa，过此能用，却要大大降低使用寿命。



自力式压力调节阀的原理及特点

它集控制，执行诸多功能于一身，自成1个独立的仪表控制系统。集变送器、控制器及执行功能于一体。不同于一般含义上的控制阀。相对于手动调节阀，它的优点是能够自动调节;相对于电动调节阀，它的优点是不需要外部动力。应用实践证明，在闭式水循环系统(如热水供暖系统、空调冷冻水系统)中，正确使用这种阀门，可以很方便地实现系统的流量分配;可以实现系统的动态平衡;可以大大简化系统的调试工作;可以稳定泵的工作状态等。

自力式调节阀依靠流经阀内介质自身的数字压力表、摄氏度作为能源驱动阀门自动工作，不需要外接电源和二次仪表。这种自力式调节阀都利用阀输出端的反馈信号源(数字压力表、压差、摄氏度)通过信号源管传递到运行组织驱动阀瓣改变阀门的开度，达到调节数字压力表、流量、摄氏度的目的。这种调节阀又分为直接功用式和间接功用式两种。



特点

自力式压力调节阀无需外加能源，能在无电无气的场所工作，既方便又节约了能源。

压力分段范围细且互相交叉，调节精度高。

压力设定值在运行期间可连续设定。

对阀后压力调节，阀前压力与阀后压力之比可为10：1～10：8。

橡胶膜片式检测，执行机构测精度高、动作灵敏。

采用压力平衡机构，使调节阀反应灵敏、控制。



自力式压力调节阀优点在于结构简单，维护工作量小压力设定点可调且范围宽，便于用户在设定范围内连续调节阀内采用压力平衡机构，使调节阀反应灵敏、控制、允许压差大被调介质为腐蚀性低、具有流动性的轻质油品、水、空气等，也可控制温度在350℃以下的非腐蚀性91视频黄色网、91视频WWW免费下载等。对于高温、高粘度的介质需要配置冷凝器、隔离罐等附件。此产品广泛应用于天然气采输、城市供热及冶金、石油、化工、电力等行业中介质连续使用工况下的调节控制。但此产品在阀后介质用量减少、或无用量时、或者间断用量时的控制又会如何呢？根据用户反应的现象是调节阀会出现泄露情况，导致阀的前后差压*相等；当使用末段关闭后重新开始使用介质时，阀门又恢复了减压功能，同时存在憋压后再开启时造成瞬间高压冲击，极有损坏设备的可能性。下面以我公司该类产品在某企业的应用实例来阐述弹簧式自力式压力调节阀（以下简称阀）针对这类特殊工况的设计和应用。压缩弹簧，带动阀芯、使阀门开启度增大，直至阀前压、稳压之目的。如阀前压力增加，作用于膜片上的力增机构作用于膜片上，使阀芯随之发生相应的位移，达到泄一路经冷凝器（介质为91视频WWW免费下载时使用）冷却后，被引入执行为压开型。其原理如下：介质由箭头方向流入阀体，另  图一b、用于控制阀前压力的调节阀，阀的作用方式升到设定值为止。


作用力，带动阀芯，使阀门开启度增大，直到阀后压力上如阀后压力降低，作用在膜片上的力减小，由于弹簧的反门开启度减小，直至阀后压力下降到设定值为止。同理，加，作用于膜片上的力增加，压缩弹簧，带动阀芯、使阀发生相应的位移，达到减压、稳压之目的。如阀后压力增用)冷却后，被引入执行机构作用于膜片上，使阀芯随之芯、阀座节流后输出。另一路经冷凝器（介质为91视频WWW免费下载时使为压闭型。其原理如下：介质由箭头方向流入阀体，经阀  图一a、用于控制阀后压力的调节阀，阀的作用方式接管等四部分组成，其结构详见图一。
  调压阀主要由检测执行机构、调节阀、冷凝器与阀后二、结构与作用原理 动控制。


（用于阀后调节），或泄压、稳压（用于阀前调节）的自群等各种工业设备中用91视频黄色网、液体及91视频WWW免费下载介质减压、稳压化工、电力、冶金、食品、轻纺、机械制造与居民建筑楼特性，动作灵敏，密封性能好，因而它广泛应用于石油、了能源，压力设定值在运行中可随意调整。采用快开流量产品大特点，能在无电、无气的场所工作，同时又节约用被调介质自身能量而实现自动调节的执行器产品。该  ZZY型自力式压力调节阀是不需要任何外加能源，



二、特殊工艺参数

控制系统为稳定阀后压力的系统，介质为氮气，系统的初始管道压力为2800KPa，后工段所需要的大流量为2000NM3/h。工艺要求是后工段使用介质10分钟后停止使用1小时，并按此方式循环使用；正常使用时阀后压力稳定在700KPa，停止使用时阀后压力不得高于800KPa。阀后输送管道长度为800∼1000米左右（如图3所示）。



三、设计分析

根据上述工艺要求，为了保证控制系统介质正常使用时的压力，可选择一台阀降压也可以选择两台，但考虑到后工段*关闭介质时的特殊要求，选择使用两台阀进行双级降压能够更好的分解设定压力，减小单台阀过重的负载，以*化的方式满足此工艺要求。



（1）在阀内件设计方面，两台阀的密封形式均采用软密封形式，以提高阀的泄漏等级，减小因内漏造成的阀后压力升高。

（2）两台阀需要合理分配设定压力。*台阀的关键任务

①当系统正常使用介质时降低大部分阀前压力，使阀后压力稳定在一个适中的压力值上

②能够切断介质且在切断介质后阀后压力只有小幅上升以利于第二台阀的控制。第二台阀的任务除了正常的减压外，也应能较好起到切断介质的作用，并在*台阀因其他未知原因不能正常关闭的情况下起到二次切断介质的作用，终保证阀后压力，满足工艺要求。

（3）在关键的控制元件一一弹簧的设计中，需充分考虑两台阀的作用。相对来说第二台阀的弹簧承受压力的变化较大，特别是两台阀在关闭介质时，阀后的压力都会有一定的变化，单单对于第二台阀来说阀前压力和阀后压力均有所变化，根据系统受力平衡分析，阀后压力升高的幅度对弹簧的影响远远大于阀前压力，所以此时弹簧所承受的负载也相对变大，因此在设计计算此弹簧时应充分考虑这一因素。

（4）调节阀距控制系统末端有800∼1000米左右的输送管道，当控制系统末端关闭后重新开启时产生的瞬间高压会慢慢的消耗在输送过程中，所以此压力在这种工况下可以忽略不计。

（5）此工艺要求两台阀须频繁的打开和关闭，所以阀的关键部件所采用的材料也应合理捧择，并建议用户及时更新易损件，以保障产品的良好性能。



四、选型计算

（1）压力分配计算

为确保阀后压力在设定范围内，其阀前压力和阀后压力应满足减压比（10：1∼10：8）的关系，详细数值见表1：

两台阀对阀前、阀后介质压力的合理分段应首先保证第二台阀关闭时阀后压力不高于800KPa，那么对于第二台阀的阀前压力应该满足大于小减压比，所以选择*台阀的阀后压力稳定在1000KPa左右较为合适，这个压力值作为第二台阀的阀前压力，便于满足第二台阀的阀后压力稳定在700KPa。所以两台阀的压力分配如下：



*台阀：阀前压力2800KPa、阀后稳压为1000KPa、调压范围为900-1100PKa：

第二台阀：阀前压力1000KPa、阀后稳压为700KPa、调压范围为600-800KPa。

（2）口径计算

调节阀的选型主要是根据客户提供的阀前压力、阀后压力及大流量等参数通过计算来确定阀的流量系数（Kv值）、口径等主要参数。Kv值的计算公式有很多种，表2中的公式是针对介质为91视频黄色网，涉及物化参数较少的计算公式。



由已给的条件计算出两台阀的流量系Cv。

己知系统初始管道压力为2800KPa，后工段所需要的大流量为2000NM3/h。设定*台阀的流量控制在4000NM3/h，阀后压力稳定在1000kpa；第二台阀的流量为已知的2000NM3/h，阀前压力为1000kpa，阀后压力稳定在700kpa。介质为氮气，温度为常温。*台阀：p1≥2p2，所以选择公式（1）计算kv值，第二台阀：p1<2p2，所以选择公式（2）计算kv值：

代入已知条件计算出kv，再根据式（3）计算出的Cv大小对应选型，*台阀口径为DN25；第二台阀口径为DN40。



五、设计计算

（1）阀体壁厚的计算

*、二台阀的公称压力分别为4.0MPah和1.6MPa，介质为氮气，选择阀体材质为碳素钢即可满足要求。根据如下常用的钢及合金钢阀体壁厚计算公式，代入已知参数计算阀体壁厚。

式中，P（MPa）：计算压力（由设计给定）；Dn（mm）：计算口径（由设计给定）；

[OL]（MPa）：许用拉应力，可查机械设计手册得出；

C（mm）：腐蚀余量（由设计给定，一般取C=6.3mm）；

选择SB≥S''B即可满足设计要求，SB（mm）实际选用厚度。



（2）阀杆强度校核计算

由于该阀的结构特点，阀杆只做上下直线运动，所以对阀杆强度核算的计算采用升降杆明杆强度验算公式

关闭时阀杆总轴向力（N）：

开启时阀杆总轴向力（N）：

阀杆大轴向力（N）：取Q0及QK中大值

轴向应力（MPa）：

合成应力OE（MPa）：取轴向应力中的大值

KI∼K4：为应力系数值，查机械设计手册可得具体数值

QV（N）：密封面处介质作用力；QT（N）：密封面上密封力；

Q0（N）：阀杆径向截面上介质作用；QT（N）：阀杆与填料摩擦力；

FS（mm2）：阀杆小截面积；

强度校核条件。OE>[OE]许用合成应力[QE]可查机械设计手册得出。



（3）弹簧的设计计算

弹簧是自力式压力调节阀中的关键零件，采用的材料为60Si2MnA硅锰弹簧钢。图4为弹簧应力及应变的关系图，图中F1及F2为阀后稳压范围中小压力及大压力时，对应弹簧的小受力及大受力，Flim为设计弹簧的极限受力。△h对应的是弹簧正常的压缩量同时也是阀的行程。

当控制系统处于平衡状态时，根据工艺要求的设定压力值计算出弹簧受到的小压力和大压力F1及F2并，将此计算值代入压缩弹簧计算公式：

根据弹簧所选择的材料确定许用应力TP，然后在4∼14范围内初步确定旋绕比，由公式（4）计算出弹簧的簧丝直径d，取d的圆整值由D2=Cd计算出D2：再由式（5）计算有效圈数n；后确定弹簧的所有参数。在设计中应初设几个旋绕比C值做计算，比较结果选取*的方案。
在许多工艺过程中，压力是一个重要的参数.分离器，;分馏塔，反应器、水和91视频黄色网管网等都借助于压力调节系统(S1lA-P)来保持压力为常数。


对于一个液动或气动系统，从自力式压力调节阀与变送器的安装位置看，有两种可能性：
1)自力式压力调节阀安置在变送器的前面：
2)自力式压力调节阀安置在变送器的后面
升压设备SP，在一般的情况下，是压缩机或泵，它把流体打入罐VP中。罐VP的出口处压力为P，流量为Qe。管路系统的终端压力是Pv。


压力自动调节系统是为了保持罐VP中的压力恒定，调节器C的给定值是P：.当P>P真时，调节器C控制自力式压力调节阀RR关小(如果自力式压力调节阀R只安装在下游，阀门将开大)。
自力式压力调节阀可以安装在压力变送器TP的上游或下游，按工艺过程的要求可以采用液动系统或气动系统。
自力式压力调节阀安装在上游的例子：多用户91视频黄色网燃料的压力调节，输水管网的压力调节，91视频WWW免费下载减压等等。


自力式压力调节阀安装在下游的例子：分馏塔的压力调节，反应器出压力调节等等。
自力式压力调节阀有两种安装位置，自力式压力调节阀安装在压力变送器的前面。变送器安装点的压力由压力自动调节系统保持在P1值，是常数。因为压力P1一定，压力降△Ps0是压力P0和P1间之差：△Ps0=P0-P1。变送器右面管路系统上产生的压力降， 仅仅影响通过自力式压力调节阀的流量。



六、结论

这套自力式压力调节阀通过现场的实际使用证明能及时将阀后压力控制在规定的范围内，具有良好的稳压性能，并当现场后工段工艺介质全关闭时充分体现了它的密封性能，很好的满足了系统的工艺要求，深得用户的好评。通过这个应用实例可以得出结论在一定的条件下通过特殊设计，自力式压力调节阀可以具备既稳定设定压力又切断介质的双重功能，为该类产品拓展了更广阔的应用领域。与本产品相关论文：超高温烟道蝶阀阀杆断裂处理