自力式调节阀

自力式调节阀是一种无需外来能源，依靠被测介质自身压力或温度或流量变化，按预先设定值，进行自动调节的控制装置，是一种节能型仪表。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、控制器及执行机构的功能于一体。不同于一般含义上的控制阀。

自力式调节阀有自力式压力（微压）调节阀、自力式（压差）流量调节阀、自力式温度调节阀等几类。自力式压力调节阀是其家族成员之一，由于它无需外来能源，产品结构简单，使用方便，维护工作量少等优点，特别适用于城市供热、供暧及没有供电、供气又需控制的场合。据德国报道，城市供热、供暖系统采用该产品，热效率比以前提高３０％～４０％，节能效果显著。

本文仅就自力式压力调节阀的原理、结构特性及工程应用经验进行论述。

１自力式压力调节阀分类及工作原理

１．１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，如图２所示。

１．２工作原理

１）自力式阀后压力调节的工作原理见图３所示。阀前压力P1经过阀芯、阀座的节流后，变为阀后压力P2。P2经过管线输入上膜室内作用在顶盘上，产生的作用力与弹簧的反作用力相平衡，决定了阀芯、阀座的相对位置，控制阀后压力。当P2增加时，P2作用在顶盘上的作用力也随之增加。此时，顶盘上的作用力大于弹簧的反作用力，使阀芯关向阀座的位置。这时，阀芯与阀座之间的流通面积减少，流阻变大，P2降低，直到顶盘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P2降低时，作用方向与上述相反，这就是阀后压力调节的工作原理。

２）自力式阀前压力调节的工作原理同阀后压力调节的工作原理（见图４），应注意阀芯反装。

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。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≤０．６ＭＰａ时，选薄膜式执行机构；设定值＞０．６ＭＰａ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。

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。如表１所列。表１允许压差比较表

ＤＮ／ｍｍ１５２０２５４０５０Δｐ（直接作用型压力调节阀）／ＭＰａ１.６１.６１.６１.６１.６

Δｐ（ＺＪＨＰ精小型单座调节阀）／ＭＰａ６.４６.４６.４３.３９注：Δｐ为允许差压。

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（见图７）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”。图７往复泵出口压力／流量调节方案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