轴流式调压器改1

浅谈轴流式调压器的优缺点及意义

权竹山穆宁冯明星

摘要：

调压器是燃气输配系统中最核心的设备之一。调压器又分为直接作用式和间接作用式两种。直接作用式分为杠杆式和直杆式两种。间接作用式按指挥器分为双向控制式和卸载式两种。间接作用式按阀体流道性质来分有曲流式和轴流式两种。

轴流式调压器的压力损失和流量损失，是目前所有自力式调压器中性能最好的。同时也是最复杂的。代表了调压器的最高设计和制造水平。轴流式调压器的阀芯阀瓣和阀口受力平衡，设计精巧。研究轴流式调压器意义重大。

本文集中讨论轴流式的特点。

关键词：

轴流式，间接作用式，阀套式结构，指挥器

目录1：调压器基本原理

2：调压器分类

3：指挥器分类

4: 轴流式的原理

5：轴流式调压器阀芯阀瓣和阀口的受力分析

6：国外常见轴流式调压器的结构、性能、优缺点对比

7：结论及总结

一：调压器基本原理

所谓调压器，简单的说就是把气体压力降低，且要保证在进口压力波动和流量变化时，出口压力保持稳定不变（在精度范围内）。

减压靠的是节流。简单的说，就是流体从小口径的通道流向大口径的通道，那么压力会降低。古今中外所有调压器，莫出其类。

出口压力如何保持稳定不变？以直接作用式为例，靠的是反馈机构，将出口压力反馈到皮膜下方，靠弹簧的稳定作用，适当改变阀口开度，从而调节前压到出口端的多少，来控制出口压力的稳定。（配直接作用式的图）

例如：出口压力P2下降，皮膜下方的压力降低，那么弹簧力往下运动，引

起阀口开度增大，前压更多的补充到出口，让出口压力P2上升。这样刚开始下降，后来上升，就实现了出口压力恒定。

反之出口压力P2上升，同理。

由此我们得出调压器工作的核心：

1：减压，且稳压，尽可能提高精度。

2：关闭性能。当气流停止流动时候，阀口前面是高压，阀口后面是低压，要靠阀口和阀瓣实现完全隔离密封。

二：调压器分类

调压器又分为直接作用式和间接作用式两种。

直接作用式调压器一般分为直杆式和杠杆式两类。

直杆式杠杆式

间接作用式按“指挥器”分为双向控制式和卸载式两种。

间接作用式按“阀体流道”分为轴流式和曲流式两种。

三：指挥器的分类

要谈轴流式调压器之前，必须对指挥器进行了解和分析。

1：双向控制指挥器的调压器

这个结构按照国外文献介绍，叫做双向控制指挥器间接作用式调压器。（也有称为加载式的）

间接作用式很典型的特点就是有一个负载压力，PL。很关键！它起一个推波助澜，放大驱动力的关键作用，

简单的理解，比如，出口压力P2下降，ΔP2很小的情况下，不足以直接驱动主阀阀瓣运动。但是通过指挥器，P2下降，造成PL增大。而PL增大和P2下降，都是让主阀阀芯向同一个方向运动。相当于起到了推波助澜的作用，也就是放大力量的作用。这样ΔP2即使很小，也可以让阀芯运动，调节精度和流量了。

2：卸载式带指挥器的调压器（配原理图和实物图）

这个结构按照国外文献介绍，叫做卸载式指挥器间接作用式。

简单的理解，比如，出口压力P2下降，ΔP2很小，不足以直接驱动主阀阀瓣运动。但是通过指挥器，P2下降，造成PL下降。而PL下降，会导致主阀的皮膜打开，然后主阀前压进入到主阀后端，这样又可以致使出口压力P2上升，如此循环，就起到了稳压的作用了。

注意PL下降的时候，前压P1通过固定节流器传过来的气体，补充不够PL 的下降。

注意，这种结构的调压器，阀瓣的运动，也就是一层可动的隔膜的运动，是直接取决于P1和PL的相对大小来决定的。

当调压器停止工作时，即关闭时候，PL=P1，那么阀口关闭，靠的是内部弹簧力的作用。

目前间接作用式的调压器指挥器结构都不出这2种形式。各家厂家各种类型，无非是围绕这2种结构形式，把每个环节做得更好，来提高精度罢了。更多细节参考2013年论文

当然，轴流式调压器的指挥器也是属于以上两种形式。

双向控制指挥器的调压器，因为后压同时作用于指挥器皮膜与主阀皮膜上，出口压力的变动在两者同时产生影响，主阀芯反应更灵敏，因此双向控制式指挥器比卸载式精度更高。

四：轴流式的原理

轴流式曲流式

可以明显看出，轴流式调压器就是进口高压端与出口低压端的流道，在同一个轴线上。相对其他形式的调压器而言，流量损失最小，压力损失最小。所以它可以实现低压差，大流量。性能卓越！

轴流式的指挥器可以是双向作用式，也可以是卸载式。

轴流式调压器完全迥异于普通调压器S型的流道结构,它让介质在阀体内，轴向且顺着圆形流道流动,流体在阀体内的流向转变很小, 能量损失很少。基本没有介质流动死角。整体铸造或锻造的圆型阀体结构承压性能更好。

曲流式调压器的流通能力受“S”形流道结构约束，介质在流道内经流向改变至少2次以上,动能损失大，易形成旋涡, 互相碰撞, 消耗能量。而且调压器口径

越大,阀口或者阀瓣的行程越长（有的是阀口固定阀瓣运动，有的是阀瓣固定阀口运动）, 调节灵敏度降低, 整体结构笨重,驱动力需求更大。

轴流式调压器的阀体流道呈一字方向，轴向设计，并且在阀体内腔设计有流线型圆锥导流体, 引导流体的流动状态及流向, 使管道流体分布均匀, 压力均衡。

五：轴流式调压器阀芯阀瓣和阀口的受力分析比较

阀瓣的受力状态非常重要，它如果能够很自由灵活的运动，运动所需的驱动力很小，那么该调压器的精度就高，流量就大。

如杠杆式直接作用式调压器，前压对阀瓣的力，没有平衡设计，没有得到平衡。精度就很一般

如果采用了平衡阀芯设计，那么后压基本就不会随着前压变化而变化了。比如直杆式调压器往往设计了平衡皮膜设计。（细节参考2011年的论文。）几乎所有的间接作用式调压器都采用了不同的，各种各样的方法，来平衡前