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化工自力式压力调节阀
上海申弘阀门有限公司
之前介绍DKZ型直行程电动执行机器，现在介绍化工自力式压力调节阀关于自力式压力调节阀在石化领域典型工况选型应用的简述
自力式压力调节阀不需要外来能源，也不需要接受外来控制信号，仅仅依靠被调介质自身的能量实现自动控制，使被控工艺参数保持在设定值，广泛应用于气体、液体及蒸汽介质减压、稳压或泄压的自动控制领域。本文主要介绍石化领域自力式压力调节阀的四种典型工况应用。
当自力式压力调节阀安装在回水管上时，阀上接导压管，导压管的另一端与供水管连接，建议在导压管供水端安装1/2"球阀，以便启动消除堵塞功能。
并且还要在导压管前的供水管上应安装过滤网，避免水质太差造成该阀失去自动调节功能，供水管和该阀前的回水管应分别装设压力表，便于调节控制压差。
如果发现系统流量过大或过小，可能是因为管道元件安装时的杂物卡阻在阀塞上，可将1/2"球阀关闭3—5分钟，这时如果是较轻堵塞，即可自动消除，如还不能消除，则要拆开阀门检查消除堵塞物。自动式调节阀是利用介质自身能量实现自动调节的控制阀，可对压力、温度、流量、液位调节，能在无电、无气场所工作，达到简化设备，节约能源。应用于石油、石化、电力、冶金、食品、机械、楼宇建筑。对各种气体、液体及蒸汽减压、稳压（用于阀前或阀后）自动控制。
标准技术参数
阀 体
型 式：单座、双座
公称通径：DN20-DN300
公称压力：ANSI150、300、600LB
JIS10、16、20、30、40K
PN1.6、2.5、4.0、6.4MPa
连接方式：法兰：FF、RF、RJ和LG
法兰标准：ANSI B16.5，JIS B2201
JB/T79.1 PN1.6MPa,JB/T79.2
螺纹：DIN、NPT、RC、BSP、G等
焊接：GB12224-89
密封面形式：PN16凸面、PN40、PN63、PN100为凹面
材 质：WCB、WCC、WC6、304、316、304L、316L
上 阀 盖：标准型（-20℃～+200℃）
低温型（-60℃～-196℃）
散热型（-40℃～450℃）
波纹管密封型
压盖形式：压板式
填 料：V型氟四氟乙稀、柔性石墨
阀内组件
阀芯形式：单座柱塞型、压力平衡型、双座、金属密封、软密封、快开特性
阀芯阀座：304、316、316L+STL
执行机构
形 式：多弹簧式薄膜执行器
膜片材质：丁晴橡胶夹增强涤纶织物
信号接口：内螺纹M16×1.5
性能
额定KV值：参照表
流量特性：快开
作用方式：阀前压力控制
阀后压力控制
压力调节范围：参照表
压力控制精度：±8%
泄露等级：金属密封：小于0.01（ANSI B16.104-1976IV级）
软 密封：小于0.00001%
一、化工自力式压力调节阀氮封装置用自力式压力调节阀
1.系统结构原理
如图1，氮封装置主要包括供氮装置（指挥器操作型自力式压力调节阀，储罐上*阀）、泄氮装置（自力式微压调节阀，储罐上选用阀）、呼吸阀（储罐上*阀）。
图1 氮封装置系统结构有理图
氮封装置主要用于保持容器顶部保护气（一般为氮气）的压力恒定，以避免容器内物料与空气直接接触，防止物料挥发、被氧化，确保容器的安全，特别适用于各类大型储罐的气封保护系统。它无需外加能源，能在无电、无气的场合工作。在罐顶设置呼吸阀，起安全作用，避免了供氮阀和泄氮阀启闭频繁。
2.供氮装置工作原理
阀的作用方式为压闭型。如图2，介质由阀体上箭头方向流经阀体，阀芯的位置即阀芯和阀座之间的截流面积决定了介质流量。受控的上游压力（P1）经减压器减压进入指挥器B室作为驱动能源使用。系统没有运行时，阀门主阀关闭。受控的下游压力（P2）经导压管传送到指挥器检测室A，并在此转换成定位力。根据弹簧力大小，定位力调整指挥器阀芯位置。
图2 典型供氮装置（指挥器操作型自力式压力调节）结构原理图
当阀后压力P2升高时，使指挥器阀芯位移，指挥器趋向关闭，相应PS压力减小，调压阀主阀趋向关闭，从而达到减压、稳压目的。相反，当阀后压力P2降低时，调压阀主阀趋向开启度增大，从而达到减压、稳压目的。
3.泄氮装置工作原理
阀的作用方式为压开型。如图3，介质由阀体上箭头方向流经阀体，阀芯的位置即阀芯和阀座之间的自由面积决定了介质流量。受控的上游压力（P1）经导压管传送到指挥器检测室，并在此转换成定位力。根据弹簧力大小，定位力调整阀芯位置。当阀前压力P1升高时，使阀芯位移，阀门根据趋向开启，从而达到减压、稳压目的。相反当阀前压力P1降低时，调压阀主阀趋向关闭，从而达到减压、稳压目的。
图3 典型泄氮装置（自力式微压调节阀）结构原理图
自力式压力调节阀,自力式调节阀,压力调节阀工作原理：
1、阀前控制原理（见图一）
阀前压力控制（K），其初始阀芯的位置在关闭状态。当阀前压力P1通过阀芯、阀座的节流后变为阀后压力P2，同时P1通过管线输入上膜室作用在膜片上，其作用力与弹簧的反作用力相平衡时阀芯位置决定了阀的开度，从而控制阀前压力。 当阀前压力P1增加时，P1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反作用力，使阀芯向离开阀座方向移动，导致阀的开度变大，流阻变小，P1向阀后泄压，直到膜片上的作用力与弹簧反作用力相平衡为止，从而使P1降为设定值。同理，当阀前压力P1降低时动作方向与上述相反，这就是阀前压力调节的工作原理。
图一阀前控制原理
2、阀后控制原理（见图二）
自力式压力调节阀阀后压力控制（B），其初始阀芯的位置在开启状态。当阀前压力P1通过阀芯、阀座的节流后变为阀后压力P2，同时P2经过管线输入上膜室作用在膜片上，其作用力与弹簧的反作用力相平衡时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反作用力，使阀芯关向阀座的位置，导致阀的开度减小，流阻变大，P2降低，直到膜片上的作用力与弹簧反作用力相平衡为止，从而使P2降为设定值。同理，当阀后压力P2降低时，动作方向与上述相反，这就是阀后压力调节的工作原理。
4.氮封装置使用说明
（1）一般供氮气入口压力在1×105～10×105Pa之间。
（2）罐顶呼吸阀起安全作用，在主阀（供氮阀或泄氮阀）失灵导致罐内压力过高或过低时，起到安全作用，在正常情况下不工作。
（3）泄氮阀安装在罐顶，口径一般与进液阀口径一致。
（4）一般泄氮阀的压力设定点略高于供氮阀的压力设定点，呼吸阀的呼气压力设定点略高于泄氮阀的压力设定点，以免供、泄氮装置频繁工作，浪费氮气，影响设备使用寿命。
5.选择氮封阀和泄氮阀注意事项
上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀因储罐内介质有时具有挥发性，对材料选取有一定要求，比如汽油一般选取耐油的氟橡胶。在选型时一般应注明储罐内的液体成份，以便正确选型，达到*使用效果。
6.典型工况举例说明
二、氮气管道吹扫用自力式压力调节阀
氮气管道吹扫目的是检查管网是否畅通，管网配管是否有疏漏，管网中的法兰、阀门、仪表等接口处、填料压盖等是否有泄漏。
1.工作原理
如图4，介质由阀体上箭头方向流经阀体，阀芯的位置即阀芯与阀座之间的截流面积决定了介质的流量，受控的下游压力经导压管传送至工作的感压元件上，并转化为定位力，根据弹簧的预设压力，定位力来调整阀芯位置。当阀后压力升高，平衡被破环，定位力加大压缩弹簧，带动阀芯向下移动，阀门开度减小，流量减小，达到新的平衡点；反之当阀后压力降低，定位力减小，平衡被破坏，在弹簧带动阀芯阀杆向上移动，阀门开度增大，流量增大，一直到达到新的平衡点。
图4 典型氮气管道吹扫用自力式压力调节阀结构原理图
2.典型工况举例说明
三、储罐出液泵过压保护循环自力式压力调节
1.系统结构原理
如图5，当系统无需供油但出液泵仍工作时，会产生水击现象，这时会对压力表等附件产生冲击破坏作用。为了防止这种破坏现象，采用控制阀前型自力式压力调节阀，无需外加能源，压力设定点稍高于系统正常工作压力，当系统压力高于调节阀设定值时，调节阀自动开启，解决了水击现象破坏作用。
图5 典型储罐出液泵过压保护循环自力式压力调节阀系统原理图
2.工作原理
该阀为用于控制阀前压力的调压阀，阀的作用方式为压开型。如图6，受控的上游压力（P1）经导压管传送到工作波纹管膜片上，并在此转换成定位力。根据弹簧力大小，定位力调整阀芯位置。通过调节盘来调整弹簧力的大小。全平衡阀门装有平衡波纹管，下流压力（P2）作用于波纹管内表面上，而上游压力（P1）作用于波纹管的外表面上，这样与作用在阀芯上的P1和P2压力相互平衡。当阀前压力（P1）大于调整后的设定点时，压缩弹簧，带动阀芯，阀门开启，并且随着压力的升高阀门开度按比例相应增大。同理，如阀前压力降低，作用在波纹管有效面积上的力减小，在弹簧的弹力作用下，带动阀芯，使阀门开启度减小，低于压力设定值时阀门关闭，从而达到泄压、稳压目的。
图6 典型储罐出液泵过压保护循环自力式压力调节阀结构原理图
3.典型工况举例说明
四、化工码头保护流量计安装背压阀（控制阀前自力式压力调节阀）
1.系统结构原理
如图7，如果上游压力达不到设定压力，背压阀是不会开启的。背压阀可以消除或减轻阀前压力及流量的脉动或冲击，使流量计工作在比较稳定的状态。
图7 化工码头保护流量计安装背压阀系统结构原理图
2.工作原理
工作原理图同储罐出液泵过压保护循环自力式压力调节阀。
3.典型工况举例说明
五、结束语
通过对工况数据分析和阀门的选型及在石化领域实际使用的情况，国内部分控制阀厂家的自力式压力调节阀能够替代进口品牌的同类产品，已经能够实现自力式压力调节阀的国产化，特别是氮封装置中环保节能型工况（设定压力一般为0.1KPa，从2005年开始已逐步替代进口产品，实现了国产化）。
综上所述，国内控制阀根据石化领域不同的工况条件，通过选用不同的阀结构型式以及配用不同的执行机构，可以达到*的控制效果，替代进口产品。与本文相关的论文：电动调节阀执行器的开关量控制
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