自力式压力调节阀分类原理特点、安装应用及注意事项

自力式压力调节阀原理分类特点、安装应用及注意事项
1 自力式压力调节阀工作原理及分类
1.1 工作原理
1）自力式温度调节阀工作原理(加热型)
温度调节阀是根据液体的不可压缩和热胀冷缩原理进行工作的。

加热用自力式温度调节阀，当被控对象温度低于设定温度时，温包内液体收缩，作用在执行器推杆上的力减小，阀芯部件在弹簧力的作用下使阀门打开，增加蒸汽和热油等加热介质的流量，使被控对象温度上升，直到被控对象温度到了设定值时，阀关闭，阀关闭后，被控对象温度下降，阀又打开，加热介质又进入热交换器，又使温度上升，这样使被控对象温度为恒定值。

阀开度大小与被控对象实际温度和设定温度的差值有关。

2）自力式温度调节阀工作原理(冷却型)
冷却用自力式温度调节阀工作原理可参照加热用自力式温度调节阀，只是当阀芯部件在执行器与弹簧力作用下打开和关闭与温关阀相反，阀体内通过冷介质，主要应用于冷却装置中的温度控制。

3）自力式流量调节阀工作原理
被控介质输入阀后，阀前压力P1通过控制管线输入下膜室，经节流阀节流后的压力Ps输入上膜室，P1与Ps的差即△Ps=P1-Ps称为有效压力。

P1作用在膜片上产生的推力与Ps作用在膜片上产生的推力差与弹簧反力相平衡确定了阀芯与阀座的相对位置，从而确定了流经阀的流量。

当流经阀的流量增加时，即△Ps增加，结果P1、Ps分别作用在下、上膜室，使阀芯向阀座方向移动，从而改变了阀芯与阀座之间的流通面积，使Ps增加，增加后的Ps作用在膜片上的推力加上弹簧反力与P1作用在膜片上的推力在新的位置产生平衡达到控制流量的目的。

自力式压力调节阀因为不需要其它外来能源如电源、气源，仅靠介质自身的能量来驱动，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，所以在对控制精度要求不高，又缺乏电源、气源的场合，得到了越来越广泛的使用。

不过，这种阀门也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
阀前压力还是阀后压力，介质是常温还是高温，有无腐蚀性，最高工作压力等等，一定要事先搞清楚，我们主要谈谈安装使用方面的问题。

因为我最近碰到一例自力式压力调节阀的使用方面出现的问题，很有代表性。

阀门是用在蒸汽管道上的，投入使用才短短一两个月，用户就报修。

到现场一看，大量蒸汽从调节阀膜头的排气孔中排出，噪声极大，声势惊人。

事故原因，明显是蒸汽没经过冷凝，直接进入膜头，烧坏了膜片。

用于蒸汽管道的自力式压力调节阀，安装时必须在执行器和管道之间加一个冷凝罐，不能让蒸汽进入执行器膜头，而且，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。

看现场的安装方式，询问现场仪表人员，这些都没问题，那么是什么造成的呢？令人百思不得其解。

后来，仔细询问了一个操作工，无意之下得知：这台阀门安装、投入使用后，冷凝罐和膜头之间的铜管接头一直在断断续续地漏水。

原来是这样，漏水导致冷凝罐里的水慢慢漏光，蒸汽就进入膜头，烧坏了膜片。

由此可见，自力式压力调节阀在蒸汽管道上使用时，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，不光是自力式压力调节阀，就是其它的自力式调节阀，在使用时也需注意维护和保养才行。

另外，蒸汽压力如果较高，最好选用活塞式执行器，而不取薄膜式执行器，因为膜片一般能承受的压力不超过0.4Mpa，过此虽然能用，却要大大降低使用寿命。

1.2 自力式压力调节阀的分类
1）按阀后、阀前控制分为两类：自力式阀后（减压）控制阀；自力式阀前（泄压）控制阀。

2）按是否带指挥器分为两大类：直接作用型自力式调节阀，如图1所示；指挥器操作型自力式调节阀。

1.3 自力式压力调节阀与控制阀的区别
这两类产品的区别，主要在于控制阀既需要外界能源（如电源或气源）做驱动能，又需要接受外来控制仪表信号才能改变阀内截流件相对位置，从而实现改变流体流量。

而自力式压力调节阀则既不需外来能源，又不需要接受外来控制仪表信号，仅靠被调介质的压力信号，便可实现压力调节。

2 自力式压力调节阀的特点
由于自力式压力调节阀没有外来驱动能源。

因此该产品的操作力较小，它具有如下特点。

1）平衡式阀芯结构，如平衡型单座。

双阀芯平衡型，套筒平衡型等。

2）快开流量特性，其阀芯为平板型。

3）公称通径与阀体特征：DN20~100mm（或125）。

阀上设有波纹管，阀芯为单座（有的厂家产品DN20mm的没波纹管，阀芯也为单座）；公称通径大于100mm 时。

阀上盖内不设波纹管，阀芯为双阀芯或套筒结构。

4）执行机构种类推荐：设定值≤0.6Ma时，选薄膜式执行机构；设定值>0.6 Ma时，选气缸式执行机构。

3 安装方式
3.1 直管段的设置
自力式压力调节阀前、后应尽量保持一定的直管段（一般为6D（管径）左右）。

阀前取压点距阀的距离应大于2D；阀后取压应大于6D。

阀前、后还应装有压力表，压力表应靠近取压点，以便使设定值与取压值真实一致。

3.2 旁路系统的设置
为保证检修及出故障时生产能继续运行，最好设置旁路系统，如图6所示。

3.3 过滤器的设置
该系统中的过滤器在工艺介质干净、没杂质的情况下，可以省略。

当介质中有杂质或用带指挥器的自力式压力调节阀时应装过滤器，以防阻塞引压管路或指挥器、卡死气缸执行机构及阀芯等。

注：图中虚线所示的取压法不提倡
若限于管路安装空间或经费，可将过滤网装在阀前的截止阀上游处。

取代过滤器。

3.4 安装方式与介质、温度的关系
1）自力式压力调节阀安装方式原则上宜采用，气体介质正立安装（执行机构在上、阀体在下），液体与蒸汽介质倒装。

2）气体介质温度高于70℃低于140℃、液体介质温度高于140℃时，自力式压力调节阀除采用倒装外，还应在引压管路上加装隔离罐，并应在引压管路、隔离罐、膜头处注满冷媒，以防膜片受高温老化。

3）气体介质温度高于70℃低于140℃时.若仍采用正立安装，应在设计文件（设备表）中注明采用高温膜片（如乙丙橡胶膜片、硅橡胶膜片等），否则会造成普通膜片老化。

4 应用及注意事项
4.1 适用场所的应用及注意事项
自力式压力调节阀主要适用于没有腐蚀性且黏度低的液体、气体、蒸汽（最高温度可达300~350℃）等介质的压力控制。

如轻质油品、水、水蒸汽、空气等。

在设计条件提供与阀门选用时应注意以下情况。

1）所提阀前、阀后压力及设定值条件应接近实际工艺条件。

自力式压力调节阀对所提工艺条件的要求较一般控制阀要严谨。

工艺参数确定后，不允许有较大范围的更改。

由于该类产品所允许的设定值调整范围较小。

一般直接作用型调节阀其设定值允许偏差为±8%、带指挥器操作型调节阀其设定值允许偏差±4%左右。

若超出设定弹簧的允许调压值，为达到原设定值要求，则必须通过更换设定弹簧的办法才可实现，这需送回生产厂才能完成。

2）选用允许压差时，应注意到该产品的允许压差值小的特点。

这是由于该产品输出力小及波纹管内外允许压差小，导致允许压差较普通控制阀小，且无法像普通控制阀可通过提高供气压力来增大压差。

特别在小口径时两者压差相差更大。

3）因该产品调节精度为±5%及流量特性为快开特性所致，因此只适用无外来能源和调节品质要求不高的场合。

4）该产品不宜在往复泵出口压力—流量调节方案中使用。

该方案是旁路调节法常见方法之一。

在该方案选型时，应注意其压力控制回路不宜“采用直接作用式（自力式）压力调节阀”。

这是因为为确保自力式压力调节阀正常工作，该产品要求工艺参数确定后，不允许有较大范围的变动。

若用于往复泵时，由于往复泵输出流量是周期性脉动，造成该阀在设定值附近处于周期性脉动，因而达不到稳定压力的作用，使整个控制系统无法正常工作。

以上分析可知，自力式阀前控制阀用于往复泵出口做泄压控制是可行的方案。

即该阀在设定值附近处于周期性脉动，使泵出口压力不超出设定压力值。

该方案已在上海炼油厂罐装站应用多年。

4.2 特殊介质中的应用及注意事项
4.2.1 黏度较高的介质中的应用
从自力式压力调节阀的原理和结构特点可知。

该产品能否应用在黏度较高的介质场合，就需从下述两方面综合考虑。

1）被调介质黏度对执行机构—引压管、指挥器、膜片的影响。

为避免这方面的影响，可采取在引压管上加装隔离罐，注满隔离液，以使黏稠介质不堵塞引压管和进入到执行机构内，影响被调介质作用力的传送。

2）被调介质黏度对阀内件及平衡元件—波纹管的影响。

这是由于被调介质流过阀内件时，将被引入平衡压力元件—波纹管内与外，黏度过高将使其无法起到压力平衡作用。

若介质在停工后易凝固也将使波纹管无法在开工后正常工作。

上述分析，归根结底是介质黏度值的界定问题。

目前，国内制造厂的产品样本未见推荐值。

国外已有厂家推荐，在油和液体情况下，允许使用的介质运动黏度为600ma•S；Samson允许的介质黏度为100ma•s（密度0.8）。

只有当上述两要求均满足时，才能使用。

这已有很多实例证明。

如上海中泰自动化仪表厂生产的该类产品，已在上海石化厂罐区乙焦油压控上（黏度为190ma•S）、延安炼油厂燃料油—重油压控上（黏度为135ma•s）使用多年。

4.2.2 高黏度的介质不宜使用
4.2.3 不允许泄漏的气体介质中的应用
不允许泄漏的气体介质使用时，出于安全原因及避免贵重气体浪费因素，应考虑下述两点。

1）填料函及其他连接处的密封性能达到标准。

该产品应符合国家标准GB/T4123-92气动调节阀要求无渗漏现象，这一点同一般控制阀要求一样。

2）气动执行机构的气室密封性要求要确保无渗漏。

该产品要求比GB/T4123-92规定高，不允许渗漏。

因为GB/T4123-92标准对气室的密封性规定：“气动执行机构的气室应保证气密性。

在额定
气源压力下，5min内薄膜气室内的压力下降不得大于2.5ka；”
国内该类产品鉴于没统一的产品标准，有不少产品对该项要求不严或没考虑此种气体介质使用要求，仅参照GB/T4123-92生产，这对安全生产或节约贵重原料造成不利。

因此该产品不适宜用于液化气减压，若要采用，需要与制造厂详细讨论。

4.2.4 使用在腐蚀性介质场合应慎重对待
该产品使用在腐蚀性介质场合，与使用在黏度较高的场合一样，需要从介质对执行机构和调节机构两大部件耐腐蚀性进行双重考虑，只有两者均满足时才可使用。

由此可见，它比控制阀要求更复杂，使用面更狭窄。

为便于设计人员在腐蚀性介质场合的选用，现将执行机构与调节机构抗腐材料现状列于表2，供参考。

以波纹管平衡型阀为例，由于目前国内波纹管的防腐蚀材料只能做到304和316。

仅从调节机构上选，它将无法使用在氯气、次氯酸钠、液氯、铬酸、盐酸、硫酸、氯化锌等介质。

增大了使用局限性。

在这种介质中使用时，快捷的办法是，设计和制造单位根据工艺条件和要求及制造水平共同确认能否使用。

2）金属材料的抗腐蚀性见美国仪表学会提供的抗腐蚀性材料表。