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  • 进口自力式调节阀的解析与使用
    发布日期:2016-5-11


    摘 要:自力式调节阀是一种新型阀门,在我国工业领域得到了越来越广泛的应用。文章通过对自力式调节阀原理、使用条件以及优缺点的解析,以便于自力式调节阀在生产中更好地使用和维护。

    关键字:进口自动式调节阀 调节阀结构 调节阀原理


    1 自力式调节阀的定义

    自力式调节阀又称自力式控制阀,它依靠流经阀内介质自身的压力、温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。和有源动力的调节阀相比,自力式调节阀主要从本质上可以稳定压差或流量,而不是调节。它具有响应速度快,结构简单,易维护,价格低的特点。

    2 自力式调节阀的结构和工作原理

    2.1 自力式调节阀的分类

    自力式调节阀按作用方式分类,可以分为直接作用式调节阀和间接作用式调节阀。

    直接作用式调节阀又称为弹簧负载式调节阀,其结构内有弹性元件:如弹簧、波纹管、波纹管式的温包等,利用弹性力与反馈信号平衡的原理。

    间接作用式调节阀会增加一个先导阀,先导阀对反馈信号放大,然后通过执行机构驱动主阀阀瓣运动达到改变阀门开度的目的。如果是压力调节阀,反馈信号就是阀出口压力,通过信号管引入执行机构。如果是流量调节阀,阀的出口处就会有一个孔板(或者是其他阻力装置)由孔板两端取出压差信号引入到执行机构。如果是温度调节阀,阀的出口就会有温度传感器(或者温包)通过温度传感器内介质的热胀冷缩来驱动执行机构。

    按照自力式调节阀的控制参量分类,可以分为如下四类:(1)控制网路中某个部分的流量;(2)控制网路中某个部分的压差;(3)控制热交换装置的出水温度;(4)控制供暖或者空调房间的温度。文章将以前两种自力式调节阀作为讨论对象。

    2.2 自力式流量控制阀

    自力式流量控制阀的作用是在阀的进出口压差有变化的情况下,维持通过阀门的流量恒定,从而维持与之串联的被控对象的流量恒定。自力式流量控制阀的名称较多,如自力式流量平衡阀、自平衡阀、定流量阀、动态流量平衡阀等。各种类型的自力式流量控制阀,结构各有相异,但工作原理相似。下面以ZL47型自力式流量控制阀为例,介绍其结构和工作原理。

    如图1所示,ZL47型自力式流量控制阀从结构上说,是一个双阀组合,即由一个手动调节阀组和自动平衡阀组组成。手动调节阀组的作用是来设定流量,自动平衡阀的作用是维持流量恒定。

    图1 ZL47自力式流量控制结构示意图

    对于手动调节阀组来说,流量,式中Kυ为手动调节阀阀口流量系数,P2-P3为手动调节阀阀口两侧压差。Kυ的大小取决于开度,开度固定,Kυ即为常数,则流量C不变。而P2-P3差值的恒定是由自动平衡阀组控制的。比如进出口压差P1-P3增大,则通过感压膜和弹簧的作用使自动平衡阀组关小,使P1-P2增大,从而维持P2-P3的恒定;反之如果P1-P3减小,则自动平衡阀组开大,使P1-P2减小,维持P2-P3的恒定。

    手动调节阀组的每一个开度对应一个流量,开度和流量的关系由试验标定,并配有开度的显示和锁定装置。

    2.3 自力式压差控制阀

    自力式压差控制阀的作用是维持施加在被控对象上的压差恒定。这里以ZY47型自力式压差控制阀为例解析其结构和工作原理。

    如图2所示,ZY47型自力式压差控制阀按照安装方式分为供水式结构和回水式结构,二者不可互换使用。这种阀门由阀体、双节流阀座、阀瓣、感压膜、弹簧以及压差调整装置组成。图2(a)为回水式结构示意图,图2(b)为其安装位置示意图。

    图2 ZY47型自力式压差控制阀回水式结构及安装示意图

    当网路的供回水压差P1-P3增大,则感压膜带动阀瓣下移,使得P2-P3增大,从而维持P1-P2(施加于被控环路的压差)恒定;反之,P1-P3减小,则阀瓣上移,P2-P3减小,使P1-P2不变。

    若P1-P3不变,而图2(b)所示的环路内部阻力发生变化,比如某一支路判断,则环路的总阻力增大,在这个瞬间P2减小,P1-P2增大;但随之感压膜的受力平衡被打破,阀瓣下移,压差控制阀的阻力会增大,而使P2又回升到原来的大小,即P1-P2不变。可见,无论是网路压力出现波动,还是被控对象内部阻力发生变化,自力式压差控制阀都可以维持施加于被控对象的压差恒定。

    3 自力式调节阀的优缺点

    自力式调节阀是一个新的调节阀种类。相对于手动调节阀,其优点是能够自动调节;相对于自动调节阀,其优点是不需要外部动力。应用实践证明,在闭式水循环系统(如空调冷冻水系统、热水供暖系统)中,正确使用这种阀门,可以方便地实现系统的流量分配;可以实现系统的动态平衡;可以简化系统的调试工作;可以稳定泵的工作状态等。最主要的优点可以概括为:(1)调节精度高。(2)执行机构的检测精度高。(3)阀门动作灵敏,操作简单。(4)调节阀反应速度快,控制精确。(5)能在无电无气的工况下工作,节约了能源。

    缺点是现在的这种阀门大多数在DCS没有监控显示,不能直接判断阀门的状态,只能通过前后的压力表或流量计判断阀门有没有正常工作。还有这种阀门对其密封性能要求很高。

    4 自力式控制阀密封性能

    自力式调节阀密封性能和强度性能是一切自力式调节阀最基本、最重要的性能。自力式调节阀的密封分内密封和外密封两个部分。内密封是阀瓣与阀座之间的密封;外密封是阀杆运动部位与阀盖之间、阀体与阀盖之间和阀体与管道联接部位之间的密封。自力式调节阀在使用时不仅要求密封性能好,而且必须保证安全。

    如果因密封不好而发生泄漏或因强度不够而使零件破坏,将会造成不同程度的经济损失,如输送有毒、易燃易爆或有强腐蚀性流体,还可能导致严重的安全事故。为了保证自力式调节阀的密封和强度,除了必须遵守有关标准规定合理地进行结构设计、确保工艺质量外,还必须正确地选用材料。

    5 自力式调节阀使用注意点

    除了一些普通阀门使用注意点外,自力式调节阀必须注意以下几点:(1)阀在气体或低粘度液体介质中使用时,自力式压力调节阀为直立安装在水平管上,当位置空间不允许时才倒装或斜装。(2)阀在蒸汽或高粘度液体介质中使用时,通常自力式压力调节阀为倒立安装在水平管上,冷凝器(蒸汽用自力式)应高于调压阀的执行机构而低于阀前后接管。使用前冷凝器应灌满冷水,以后约3个月需要灌水一次。(3)尽量安装阀前过滤器,除非是洁净液体或气体。

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