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自力式壓力調節閥原理及應用
閱讀：1901 發布時間：2012-3-9
1、自力式壓力調節閥概述
1.1 自力式調節閥產品的用途和適用范圍
自力式壓力調節閥是一種無需外來能源而只依靠被介質自身的壓力變化進行自動調節壓力的節能型產品，具有測量、執行、控制的綜合功能。可用于非腐蝕性（zui高溫度350℃）的液體、氣體和蒸汽等介質的壓力控制裝置。廣泛適用于石油、化工、冶金、輕工等工業部門及城市供熱、供暖系統。
1.2 產品的結構及工作原理
a 產品結構
自力式壓力調節閥為直接作用自力式壓力調節閥，由閥體、閥芯部件、閥蓋、頂盤、上、下膜蓋、膜片、彈簧、調節螺母等零部件所組成。
b 自力式壓力調節閥工作原理
（1）作閥后壓力調節時的工作原理：
工藝介質的閥前壓力P1經過閥芯、閥座的節流后，變為閥后壓力P2，P2經過導壓管輸入到執行器的下膜室內作用在頂盤上，產生的作用力與彈簧的反作用相平橫，決定了閥芯、閥座相對位置，控制閥后壓力。當閥后壓力P2作用在頂盤上的作用力也隨之增加。此時，頂盤的作用力大于彈簧的反作用力，使閥芯關向閥座的位置，直到頂盤的作用力與彈簧反作用力相平衡為止。這時閥芯與閥座之間的流通面積減少，流阻變大，從而使P2降為設定值。同理，當閥后壓力P2降低時，作用方向與上述相反，這就是閥后壓力調節時的工作原理。
當需要改變閥后壓力P2的設定值時，可調整調節螺母。
（2）作用前壓力調節時的工作原理：
工藝介質閥前壓力P1通過閥芯、閥座節流后變為閥后壓力P2，同時P1通過導壓管輸入到執行器的上膜室內作用在頂盤上，產生的作用力與彈簧的反作用力相平橫，決定了閥芯、閥座的相對位置，控制閥前壓力。當閥前壓力P1增加時，P1作用在頂盤的作用力也隨之增加。此時，頂盤上的作用力大于彈簧的反作用力，使閥芯向離開閥座方向移動，直到頂盤的作用力于彈簧反作用力相平衡為止。這時，閥芯與閥座之間流通面積變大，流阻變小，從而使P1降為設定值。同理，當閥前壓力P1降低時，作用力方向與上述相反，這就是閥前壓力調節時的工作原理。
當需要改變閥前壓力P1的設定值時，可調整調節螺母。
（3）作差壓控制時的工作原理：
工藝介質通過閥節流后，進入被控設備，而被控設備的差壓，分別引入閥的上、下膜室，在上、下膜室內產生推力，并與彈簧反力相平衡，從而確定了閥芯與閥座的相對位置，而閥芯與閥座的相對位置確定了差壓值△P的大小。當被控差變化時，力的平衡被破壞，從而帶動閥芯運動，從閥芯的運動改變了閥的阻力系數，即控制了被控差壓值為設定值。這就是差壓控制的工作原理。
當需要改變差壓設定值時，可調整調節螺母。
1.3自力式壓力調節閥產品的型號、規格
| 類別 | 壓力控制調節閥 | 差壓控制調節閥 | ||||||
| 閥后壓力調節閥 | 閥前壓力調節閥 | 差壓升閥關閉 | 差壓上升閥開啟 | |||||
| 硬密封 | 軟密封 | 硬密封 | 軟密封 | 硬密封 | 軟密封 | 硬密封 | 軟密封 | |
| 型號 | V230 D01 | V230 D01 | V230 D02 | V230 D02 | V230 D03 | V230 D03 | V230 D04 | V230 D04 |
| 規格 | DN15-250 | |||||||
1.4 自力式壓力調節閥主要技術參數和性能指標
（1）控制閥主要技術參數
| 公稱通徑（mm） | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 | |
| 額定流量系數Kvs | 3.2 | 5 | 8 | 12.5 | 20 | 32 | 50 | 80 | 125 | 160 | 320 | 450 | 630 | |
| 公稱壓力（MPa） | 1.6；4.0 | |||||||||||||
| Z值 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.55 | 0.55 | 0.5 | 0.5 | 0.45 | 0.4 | 0.35 | 0.3 | 0.2 | 0.2 | |
| zui高工作溫度 | V230 | 液體≤140；氣體≤80 | ||||||||||||
| 硬密封V230 | 配隔離罐≤200 | 配隔離罐和加長件≤300 | ||||||||||||
| 配隔離罐和散熱片≤200 | ||||||||||||||
| 壓力平衡元件 | 波紋管 | 滾動膜片 | ||||||||||||
| 法蘭標準 | DIA（亦可按用戶要求提供法蘭標準） | |||||||||||||
| 閥體材質 | 鑄鋼（工作溫度≤350℃） | |||||||||||||
| 閥芯材質 | 不銹鋼；軟密封為不銹鋼鑲嵌橡膠圈 | |||||||||||||
| zui高工作壓力 | 公稱壓力 （注意△Pmax及工作壓力與工作溫度的關系） | |||||||||||||
（2）執行器主要技術參數
| 型號 | V230 D01（D03） | V230 D02（D04） | ||||||
| 有效面積cm2 | 32※ | 80※ | 250 | 630 | 32※ | 80※ | 250 | 630 |
| 壓力設定范圍MPa | 0.3-1.2 | 0.1-0.6 | 0.015-0.15 | 0.005-0.035 | 0.3-1.2 | 0.1-0.6 | 0.015-0.15 | 0.005-0.035 |
| 0.8-1.6 | 0.05-0.3 | 0.01-0.07 | 1.0-1.6 | 0.05-0.25 | 0.01-0.06 | |||
| 保證壓力閥正常工作zui小壓差△P MPa | ≥0.05 | ≥0.04 | ≥0.01 | ≥0.005 | ≥0.05 | ≥0.04 | ≥0.01 | ≥0.05 |
| 允許上、下膜室zui大壓差MPa | 2.0 | 1.25 | 0.4 | 0.15 | 2.0 | 1.25 | 0.4 | 0.15 |
| 行程mm | 18 | 18 | 23 | 23 | 18 | 18 | 23 | 23 |
| 材質 | 膜片：EPDM或FKM夾纖維；膜蓋；鋼板鍍鋅 | |||||||
| 控制管線、接頭 | 銅管或鋼管10×1；卡套式接頭R1/4” | |||||||
注：1、※該壓力設定范圍不適合于DN150-250
2、EPDM適合于水、蒸汽和氣體介質，FKM適合于油、水、蒸汽及氣體介質，定貨時應注明介質種類。
（3）性能指標
| 控制精度 | | ±8% | ||
| 允許泄漏量 （在規定試驗條件下） 1/h | 硬密封 | 4×10-4×閥額定容量 | ||
| 軟密封 | DN15-50 | DN65-100 | DN125-250 | |
| 10氣泡/min | 20氣泡/min | 40氣泡/min | ||
（4）自力式壓力調節閥允許壓差
| 公稱通徑（mm） | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 |
| PN16zui大壓差△P MPa | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.5 | 1.5 | 1.2 | 1.0 | 1.0 |
| PN40zui大壓差△P MPa | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 1.5 | 1.5 | 1.2 | 1.0 | 1.0 |
1.5 產品的外形尺寸
（1） V230控制閥尺寸及重量
| 公稱通徑（mm） | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 |
| L （mm） | 130 | 181 | 184 | 200 | 222 | 254 | 276 | 298 | 352 | 410 | 451 | 600 | 650 |
| B （mm） | 212 | 212 | 238 | 238 | 240 | 240 | 275 | 275 | 380 | 380 | 430 | 430 | 430 |
| 大約重量 Kg | 6.2 | 6.7 | 9.7 | 13 | 14 | 17 | 29 | 33 | 60 | 70 | 90 | 160 | 260 |
（2） D02（D04） 執行器尺寸及重量
| 公稱通徑（mm） | 20－50 | 65－100 | 125－200 | 250－400 |
| D （mm） | 235 | 235 | 235 | 235 |
| H （mm） | 450 | 470 | 490 | 510 |
| 大約重量 Kg | 7.5 | 7.5 | 13 | 28 |
（3） D01（D03） 執行器尺寸及重量
| 公稱通徑（mm） | 20－50 | 65－100 | 125－200 | 250-400 |
| D （mm） | 195 | 195 | 195 | 195 |
| H （mm） | 450 | 470 | 490 | 510 |
| 大約重量 Kg | 7.5 | 7.5 | 13 | 28 |
注：直接作用式自力式調節閥的總高及總重量為控制閥與執行器高度及重量之和。
附件型號、種類及外形尺寸
隔離罐 DN150 DN200 DN250
（用于氣體、蒸汽溫度＞80℃； 加長件（用于氣體、蒸汽溫度＞80℃；液體溫度＞140℃；）
液體溫度＞140℃；）
1.6 工作溫度與作用介質壓力的關系
（1） 工作溫度與作用介質壓力的關系
| 材料 | 公稱壓力MPa | 介質工作溫度℃ | |||||||||||||
| | | | | | | | | | | | | | | ||
| 0.6 | 0.6 | 0.49 | 0.44 | | | | | | | | | | | | |
| HT200 | 1.6 | 1.6 | 1.27 | 1.09 | | | | | | | | | | | |
| 4.0 | | 4.0 | 3.7 | 3.3 | 3.0 | 2.8 | 2.3 | 1.8 | | | | | | | |
| ZG230-450 | 6.4 | | 6.4 | 5.9 | 5.2 | 4.7 | 4.1 | 3.7 | 2.9 | | | | | | |
| 0.6 | | 0.6 | | 0.56 | | 0.5 | | | 0.45 | 0.4 | 0.36 | 0.32 | 0.28 | 0.25 | |
| ZG1Cr19Ni9Ti ZG0Cr18Ni12Mo2Ti | 1.6 | | 1.6 | | 1.4 | | 1.25 | | | 1.1 | 1.0 | 0.9 | 0.8 | 0.7 | 0.64 |
| 4.0 | | 4.0 | | 3.6 | | 3.2 | | | 2.8 | 2.5 | 2.2 | 2.0 | 1.8 | 1.6 | |
| 6.4 | | 6.4 | | 5.6 | | 5.0 | | | 4.5 | 4.0 | 3.6 | 3.2 | 2.8 | 2.5 | |
（2） 主要零件材料的使用溫度范圍
| 材料 | 溫度范圍℃ | 備注 |
| HT200 | -20～200 | |
| QT400-18、QT400-15 | -20～350 | |
| ZG230-450 | -40～450 | |
| ZG1Cr19Ni9Ti ZG0Cr18Ni12Mo2Ti | -250～550 | |
| 2Cr13 | -20～450 | |
| 1Cr18Ni9 | -196～550 | |
| 0Cr18Ni12Mo2Ti | -196～600 | |
| 聚四氟乙烯 | -40～200 | |
| 碳纖維 | -120～350 | |
| 柔性石墨 | -200～600 | |
| 5860膠夾480D551棉綸帆布 | -40～80 | |
1.7自力式壓力調節閥安裝示例
示例1 安裝在分站上 示例2 安裝在蒸汽發生器上
示例3 安裝在差壓和流量控制場合 示例4 安裝在差壓控制場合
示例5 直接連接的供熱系統（供水安裝） 示例6 間接連接的供熱系統（回水安裝）
2、自力式壓力調節閥安裝
2.1 安裝前注意事項
a 現場安全：安裝壓力閥的管道事先不應有壓力，壓力閥前后的切斷閥應關閉。在進行焊接前，應采取適當的防火措施。
b 控制性能：配管系統的壓力損失應與計算壓力閥尺寸的所考慮的損失一致。進出口應盡量保證一定的直管段（一般為5D～10D），以保證所需的控制性能。
C 安裝位置：應有足夠的空間，便于操作人員安裝，調整壓力閥，以及保證壓力閥和附件的就地拆裝和維護的可能性。
d 過濾器：為保證壓力閥的正常使用，安裝時，應在壓力閥前安裝過濾器，并定期清洗。在有蒸汽的廠房內，應有足夠的排水和通風系統。
e 壓力閥組：一般在工藝過程配管中均安裝切斷閥和旁路閥配成閥組，以適應設備連續操作的需要。當維修和出現意外情況時，用切斷閥隔離，用旁路閥調節。推存下面圖5布置方式。
f 用于煤氣、天燃氣壓力調節，在室內安裝使用時，如果無漏氣報警裝置，應在執行器加接引流管通到室外并不得堵塞，以保證安全。（閥后壓力調節，接在上膜蓋接頭上，閥前壓力調節，接在下膜接頭上）
g 用于減壓或泄壓的壓力閥，使用時不得將膜蓋上的無接管的接頭堵塞，否則壓力閥無法工作。
圖5 壓力閥組布置方式
2.2 實地安裝
a 安裝人員首先應認識到壓力閥是一種精密的儀表設備，不準碰撞、跌摔、以免損壞，影響產品性能。
b 在初次開工前和停工檢修后應先沖洗配管系統，然后安裝壓力閥，并應保證管道內力不超過壓力閥的極限值。
c 主意務必按壓力閥所示的介質流動方向（閥體上的箭頭）安裝壓力閥。
d 壓力閥應該垂直倒立安裝在管道上。執行器在下，控制閥在上，如圖5所示，這樣可以保證介質的溫度不會傳送到執行器上。當介質溫度低于80℃時，壓力閥可以正立安裝。當介質溫度高于80℃時，壓力閥必須垂直倒立安裝，即執行器向下安裝。在閥自重較大或有震動的場合應加支架。
e 在壓力閥前后安裝壓力表，以便設定調整時察看。
3、操作與使用
注：自力式壓力調節閥在出廠時，并未按著現場條件設定壓力（壓差），使用前必須按以下步驟進行設定。
自力式壓力調節閥安裝完畢后，應先緩慢開啟閥后的截止閥，然后緩慢開啟閥前的截止閥，觀察壓力閥前后壓力表，調節壓力閥的調節螺母（調節螺母位于執行器彈簧端頭， ），使之達到閥前壓或閥后壓或者差壓要求，穩定一段時間，以獲得理想的閥前壓力或閥后壓力或者差壓值。（作液體壓力控制時，應略松開控制線接口，排除執行器里面的空氣，然后擰緊）。
若發現壓力閥的壓力不太理想，可微調壓力閥的調整螺母，以獲得理想數值。
特別注意：！！！
a 當把執行器與控制閥分離時，必須釋放閥內的所有壓力。
b 如果被控制介質氣體、蒸汽＞80℃，液體溫度＞140℃時，DN15～125需配隔離罐，應先將溫度低且與被調介質同類液體介質通過隔離罐口注入膜室和隔離罐，必須注滿。
C 如果被控制介質氣體、蒸汽＞80℃，液體溫度＞140℃時，DN15～125需配加長件和隔離罐，這時，除在隔離罐中注冷媒外，還應在加長件中注冷媒。
4、自力式壓力調節閥維修及故障排除
4.1 維修
在正常操作的條件下，壓力閥是不用維修的，特殊情況需要維修時，應由專業人員來進行。
4.2 故障排除
如出現故障可按表6查找原因
表6
| 故障現象 | 故障原因 | 排除方法 |
| 自動控制失靈 | 控制管線堵塞或閥門中有雜質 | 清洗控制管線及閥門 |
| 膜片破裂 | 更換膜片 | |
| 彈簧折斷 | 更換彈簧 | |
| 閥前后實際壓差小于閥zui小工作壓差 | 更換壓力閥 | |
| 被控參數不穩定 | 閥口徑選擇過大或過小 | 更換合適閥門 |
| 套筒磨損 | 更換套筒 | |
| 閥芯、閥座磨損 | 更換閥芯、閥座 |
4.3 自力式壓力調節閥的拆裝
首先把控制閥壓力釋放，拆卸導壓管，松開連接執行器的連接螺母，取下執行器。然后拆下閥蓋及閥芯內件。檢查閥芯、閥座或套筒是否損壞。如閥芯、閥座、或套筒損壞，則整個閥芯內件需要更換。重新裝配式時，按相反順序，但應更換密封墊。
5、運輸、貯存
收貨時，應檢查是否*發運。如還繼續運輸或暫時存放，應使用原包裝。存放地點應干燥清潔。
運輸和貯存條件：溫度：-40℃～80℃
相對濕度：＜95%允許短暫沾濕。