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【減壓閥的基本性能及設計標準】

2017/2/14 11:09:03??????點擊:

減壓閥的簡介

減壓閥是采用控制閥體內的啟閉件的開度來調節介質的流量,將介質的壓力降低,同時借助閥后壓力的作用調節啟閉件的開度,使閥后壓力保持排氣閥在一定范圍pe管內,并在閥體內或閥后噴入冷卻水,將介質的溫度降低,這種閥門稱為減壓減溫閥。該閥的特點,是在進口壓力不斷變化的情況下,保持排氣閥出口聽壓力和溫度值在一定的范圍pe管內。

減壓閥廣泛用于高層建筑、城市給水管網水壓過高的區域、礦井及其他場合,以保證給水系統中各用水點獲得適當的服務水壓和流量。鑒于水的漏失率和浪費程度幾乎同給水系統的水壓大小成正比,因此減壓閥具有改善系統運行工況和潛在節水作用,據統計其節水效果約為30%。

減壓閥的構造類型很多,以往常見的有薄膜式、內彈簧活塞式等。減壓閥的基本作用原理是靠閥內流道對水流的局部阻力降低水壓,水壓降的范圍pe管由連接閥瓣的薄膜或活塞兩側的進出口水壓差自動調節。近年來pe管又出現一些新型減壓閥,如定比式減壓閥。定比減壓原理是利用閥體中浮動活塞的水壓比控制,進出口端減壓比與進出口側活塞面積比成反比。這種減壓閥工作平穩無振動;閥體內無彈簧,故無彈簧銹蝕、金屬疲勞失效之慮;密封性能【霧化噴頭】良好不滲漏,因而既減動壓(水流動時)又減靜壓(流量為0時);特別是在減壓的同時不影響水流量。

減壓閥通常有DN50~DN100等多種規格,閥前、后的工作壓力分別為<1MPa和0.1~0.5MPa,調壓范圍pe管誤差為±5%~10%。



減壓閥的基本性能【霧化噴頭】及設計標準

基本性能【霧化噴頭
(1) 調壓范圍pe管:它是指減壓閥輸出壓力P2的可調范圍pe管,在此范圍pe管內要求達到規定的精度。調壓范圍pe管主要【壓力補償滴頭】與調壓彈簧的剛度有關。
(2) 壓力特性:它是指流量g為定值時,因輸入壓力波動而引起輸出壓力波動的特性。輸出壓力波動越小,減壓閥的特性越好。輸出壓力必須【減壓閥】低于輸入壓力—定值才基本上不隨輸入壓力變化而變化。
(3) 流量特性:它是指輸入壓力—定時,輸出壓力隨輸出流量g的變化而變化的持性。當流量g發生變化時,輸出壓力的變化越小越好。一般輸出壓力越低,它隨輸出流量的變化波動就越小。

設計標準
標準代號 標準名稱
JIS B3372-1982 壓縮空氣用減壓閥
JIS B8410-1990 水道用減壓閥
GB/T 10868-1989 電站減溫減壓閥知識條件【排氣閥設備
GB/T 12244-1989 減壓閥一般條件【排氣閥設備
GB/T 12245-1989 減壓閥西能試驗方法
GT/T 12246-1989 先導式減壓閥
CB/T 3656-1994 水減壓閥
CB/T 3656-1994 船用空氣減壓閥
ASTM F1370-1992 船用給水系統減壓閥
JB/T 53265-1994 先導式減壓閥產品質量分等
AWWA C511-1992 減壓防回流閥門組件

減壓閥的結構分類

減壓閥按結構【滴灌帶】【排氣閥設備】形式可分為薄膜式、彈簧薄膜式、活塞式、杠桿式和波紋管式;按閥座數目可人為單座式和雙座式;按閥瓣的位置不同可分為正作用式和反作用式。
序號 名稱 工作原理
1 直接作用薄膜式減壓閥 出口側壓力增加,薄膜向上運動,閥開度減小排氣閥,流速增加,壓降則增大,閥后壓力減小排氣閥,出口側壓下降。薄膜向下運動,閥開度增大,流速減小排氣閥,壓降減少,閥后壓增大。閥后的出口壓力始終保持排氣閥由整定調節螺釘整定的恒壓
2 直接作用波紋管式減壓閥 出口側壓力增加,波紋管向上運動,閥開度減小排氣閥,流速增加,壓降則該拿大,閥后壓力減小排氣閥,出口側壓下降。波紋管向下運動,閥開度增大,流速減小排氣閥,壓降減少,閥后壓增大。閥后的出口壓力始終保持排氣閥由整定調節螺釘整定的恒壓
3 先導活塞式減壓閥 擰動調節螺釘,頂開導閥閥瓣,介質從進口側進入活塞上方,由于【霧化噴頭】活塞面積大于主閥瓣面積,推動活塞向下移動,使主閥打開,有閥后壓力平衡調節彈簧的壓力改變導閥的開度,從而改變活塞上方的壓力,控制主閥瓣的開度,使閥后的壓力保持排氣閥恒定
4 先導薄膜式減壓閥 工作原理同上。薄膜上腔的壓力由旁路調節閥控制
5 先導薄膜式減壓閥 當調節彈簧處于自由狀態時,主閥和導閥都是關閉的。順時針轉動手輪時,導閥膜片向下頂開導閥,介質經過導閥流至主膜片上方,從而推動主閥,使主閥開啟,介質流向出口,同時進入導閥膜片的下方,出口壓力上升至與所調彈簧力保持排氣閥平衡。如出口壓力增高,導閥膜片則向上移動,導閥開度減小排氣閥。同時進入主膜片下方介質流量減小排氣閥,壓力下降,出口壓力降低達到新的平衡,反之亦然
6 組合式減壓閥 減壓閥由主閥,導閥、截止閥組成。當調節彈簧處于自由狀態時,主閥和導閥呈關閉狀態。擰動調節螺釘,由介質推開導閥,同時進入主閥橡膠薄膜腔室1與調節彈簧的壓力保持排氣閥平衡,進入主閥橡膠薄膜腔室2,使橡膠膜片向上,主閥打開,介質流向出口(此時截止閥打開,保持排氣閥腔室2一定的壓力)。出口介質再反饋至橡膠薄膜上方腔室3和導閥下方腔室4
當出口壓力增高時,導閥的膜片上移,導閥開度減少,使腔室1的介質壓力下降,同時腔室2壓力下降,主閥橡膠薄膜下移,主閥的開度減小排氣閥,出口壓力下降,達到新的平衡;反之亦然
7 杠桿式減壓閥 這時通過杠桿上的重錘平衡壓力的減壓閥。其動作原理:當杠桿處于自由狀態時,雙閥座的閥瓣和閥座處于關閉狀態。在進口壓力作用下,向上推開閥瓣,出口端形成壓力,通過杠桿上的平衡重錘,調整重要傳達到所需出口壓力。當出口壓力超過給定壓力時,由于【霧化噴頭】介質壓力作用于上閥座上的力比作用于下閥座上的力大,形成一定壓差,使閥瓣向下移動,減小排氣閥節流面積,出口壓力亦隨之下降,達到新的平衡;反之亦然
8 先導波紋管式減壓閥 結構原理同先導活塞式減壓閥

減壓閥的選型

減壓閥進口壓力的波動應控制在進口壓力給定值的80%~105%,如超過該范圍pe管,減壓閥的性能【霧化噴頭】會受影響。

1. 通常減壓閥的閥后壓力P2應小于閥前壓力的0.5倍,即P2<0.5P1。
2. 減壓閥的每一檔彈簧只在一定的出口壓力范圍pe管內適用疊片過濾器,超出范圍pe管應更換彈簧。
3. 在介質工作溫度比較高的場合,一般選用先導式活塞式減壓閥或先導式波紋管減壓閥。
4. 介質為空氣或水(液體)的場合,一般宜選用直接作用薄膜式減壓閥或先導式薄膜式減壓閥。
5. 介質為蒸汽的場合,宜選用先導活塞式減壓閥或先導波紋管式減壓閥。
6. 為了操作、調整和維修的方便,減壓閥一般應安裝在水平管道上。

根據使用要求選定減壓閥的類型和調壓精度,再根據所需最大輸出流量選擇其通徑。決定閥的氣源壓力時,應使其大于最高輸出壓力0.1MPa。減壓閥一般安裝在分水濾氣器之后,油霧器或定值器之前,并注意不要將其進、出口接反;閥不用時應把旋鈕放松,以免膜片經常受壓變形而影響其性能【霧化噴頭】。
圖14—1a所示為直動式帶溢流閥的減壓閥(簡稱溢流減壓閥)的結構圖。
壓力為P1的壓縮空氣,由左端輸入經閥口10節流后,壓力降為P2輸出。P2的大小可由調壓彈簧2、3進行調節。順時針旋轉旋鈕1,壓縮彈簧2、3及膜片5使閥芯8下移,增大閥口10的開度使P2增大。若反時針旋轉旋鈕1,閥口10的開度減小排氣閥,P2隨之減小排氣閥。
若P1瞬時升高,P2將隨之升高,使膜片氣室6內壓力升高,在膜片5上產生的推力相應增大,此推力破壞了原來力的平衡,使膜片5向上移動,有少部分氣流經溢流孔12、排氣孔11排出。在膜片上移的同時,因復位彈簧9的作用,使閥芯8也向上移動,關小進氣閥口10,節流作用加大,使輸出壓力下降,直至達到新的平衡為止,輸出壓力基本又回到原來值。若輸入壓力瞬時下降,輸出壓力也下降、膜片5下移,閥芯8隨之下移,進氣閥口10開大,節流作用減小排氣閥,使輸出壓力也基本回到原來值。 逆時針旋轉旋鈕1。使調節彈簧2、3放松,氣體作用在膜片5上的推力大于調壓彈簧的作用力,膜片向上曲,靠復位彈簧的作用關閉進氣閥口10。再旋轉旋鈕1,進氣閥芯8的頂端與溢流閥座4將脫開,膜片氣室6中的壓縮空氣便經溢流孔12、排氣孔11排出,使閥處于無輸出狀態。
總之,溢流減壓閥是靠進氣口的節流作用減壓,靠膜片上力的平衡作用和溢流孔的溢流作用穩壓;調節彈簧即可使輸出壓力在一定范圍pe管內改變。為防止以上溢流式減壓閥徘出少量氣體對周圍環境的污染,可采用不帶溢流閥的減壓閥(即普通減壓閥),其符號如圖14—1c所示。

先導式減壓閥

當減壓閥的輸出壓力較高或通徑較大時,用調壓彈簧直接調壓,則彈簧剛度必然過大,流量變化時,輸出壓力波動較大,閥的結構尺寸也將增大。為了克服這些缺點,可采用先導式減壓閥。先導式減壓閥的工作原理與直動式的基本相同。先導式減壓閥所用的調壓氣體,是由小型的直動式減壓閥供給的。若把小型直動式減壓閥裝在閥體內部,則稱為內部先導式減壓閥;若將小型直動式減壓閥裝在主閥體外部,則稱為外部先導式減壓閥。 圖14—2所示為內部先導式減壓閥的結構圖,與直動式減壓閥相比,該閥增加了由噴嘴4、擋板3、固定節流孔9及氣室B所組成的噴嘴擋板放大環節。當噴嘴與擋板之間的距離發生微小變化時,就會使B室中的壓力發生根明顯pe管的變化,從而引起膜片10有較大的位移,去控制閥芯6的上下移動,使進氣閥口8開大或關小、提高了對閥芯控制的靈敏度,即提高了穩壓精度。

圖14—3所示為外部先導式減壓閥的主閥,其工作原理與直動式相同。在主閥體外部還有一個小型直動式減壓閥(圖中末示出),由它來控制主閥。此類閥適于通徑在20mm以上,遠距離(30m以內)、高處、危險處、調壓困難的場合。

定值器
定值器是一種高精度的減壓閥,主要【壓力補償滴頭】用于壓力定值。目前滴灌帶有兩種壓力規格的定值器:其氣源壓力分別為0.14MPa和0.35MPa,輸出壓力范圍pe管分別為0—0.1MPa和0一0.25MPa。其輸出壓力波動不大于最大輸出壓力的1%,常用于需要【減壓閥】供給精確氣源壓力和信號壓力的場合,如氣動實驗設備、氣動自動裝置等。

圖14—4所示為定值器的工作原理圖。它由三部分組成:1是直動式減壓閥的主閉部分;2是恒壓降裝置,相當于一定差減壓閥。主要【壓力補償滴頭】作用是使噴嘴得到穩定氣源流量;3是噴嘴擋板裝置和調壓部分,起調壓和壓力放大作用,利用被它放大了的氣壓去控制主閥部分。由于【霧化噴頭】定值器具有調定、比較和放大的功能,因而穩壓精度高。
定值器處于非工作狀態時,由氣源輸入的壓縮空氣經過濾器1過濾后進入A室和正室。主閥芯19在彈簧20和氣源壓力作用下壓在閥座上,使A室與B室斷開。進入A室的氣流經由閥口(又稱為活門)12至F室,再通過恒節流孔13降壓后,分別進入G室和D室。由于【霧化噴頭】這時尚未對膜片8加力,擋板5與噴嘴4之間的間距較大,氣體從噴嘴4流出時的氣流阻力較小,G室及D室的氣壓較低,膜片3及15保持排氣閥原始位置。進入只室的微量氣體主要【壓力補償滴頭】經B室通過閥口2從排氣口排出;另有一部分從輸出口排空。此時輸出口無氣流輸出,由噴嘴流出而排空微量氣體是維持噴嘴擋板裝置工作所必須【減壓閥】的,因其為無功耗氣量,所以希望其耗量越小越好。
定值器處于工作狀態時,轉動手柄7,壓下彈簧6并推動膜片8連同擋板5一同下移、擋板5與噴嘴4的間距縮小,氣流阻力增加,使G室和D室的氣壓升高。膜片16在D室氣壓的作用下下移,將閥口2關閉,并向下推動主閥芯19,打開閥口,壓縮空氣經B室和H室由輸出口輸出。與此同時,H室壓力上升并反饋到膜片8上,當膜片8所受反饋作用力與彈簧力平衡時,定值器便輸出一定壓力的氣體。
當輸入壓力波動時,如壓力上升,B室和H室氣壓瞬時增高、使膜片8上移,導致擋板5與噴嘴4之間的間距加大,G室和D室的氣壓下降。由于【霧化噴頭】B室壓力增高,D室壓力下降,膜片15在壓差的作用下向上移動,使主閥口減小排氣閥,輸出壓力下降,直到穩定到調定壓力上。此外,在輸入壓力上升時,E室壓力和F室瞬時壓力也上升,膜片3在上下差壓的作用下上移,關小穩壓閥口12。由于【霧化噴頭】節流作用加強,F室氣壓下降,始終保持排氣閥節流孔13的前后壓差恒定,故通過節流孔13的氣體流量不變,使噴嘴擋板的靈敏度得到提高。當輸入壓力降低時,B室和H室的壓力瞬時下降,膜片8連同擋板5由于【霧化噴頭】受力平衡破壞而下移,噴嘴4與擋板5間間距減小排氣閥,G室和D室壓力上升,膜片3和15下移。膜片15下移使主閥口開度加大,使B室及H室氣壓回升,直到與調定壓力平衡為止。而膜片3下移,使穩壓口12開大,F室氣壓上升,始終保持排氣閥恒節流孔13前后壓差恒定。同理,當輸出壓力波動時,將與輸入壓力波動時得到同樣的調節。
由于【霧化噴頭】定值器利用輸出壓力的反饋作用和噴嘴擋板的放大作用控制主閥,

氧氣減壓閥的工作原理及其使用方法

在物理化學實驗中,經常要用到氧氣、氮氣、氫氣、氬氣等氣體。這些氣體一般都是貯存在專用的高壓氣體鋼瓶中。使用時通過減壓閥使氣體壓力降至實驗所需范圍pe管,再經過其它控制閥門細調,使氣體輸入使用系統。最常用的減壓閥為氧氣減壓閥,簡稱氧氣表。

1.氧氣減壓閥的工作原理
氧氣減壓閥的外觀及工作原理。
氧氣減壓閥的高壓腔與鋼瓶連接,低壓腔為氣體出口,并通往使用系統。高壓表的示值為鋼瓶內貯存氣體的壓力。低壓表的出口壓力可由調節螺桿控制。
使用時先打開鋼瓶總開關,然后順時針轉動低壓表壓力調節螺桿,使其壓縮主彈簧并傳動薄膜、彈簧墊塊和頂桿而將活門打開。這樣進口的高壓氣體由高壓室經節流減壓后進入低壓室,并經出口通往工作系統。轉動調節螺桿,改變活門開啟的高度,從而調節高壓氣體的通過量并達到所需的壓力值。
減壓閥都裝有安全閥。它是保護減壓閥并使之安全使用的裝置,也是減壓閥出現故障的信號裝置。如果由于【霧化噴頭】活門墊、活門損壞或由于【霧化噴頭】其它原因,導致出口壓力自行上升并超過一定許可值時,安全閥會自動打開排氣。

2.氧氣減壓閥的使用方法
(1)按使用要求的不同,氧氣減壓閥有許多規格。最高進口壓力大多為,最低進口壓力不小于出口壓力的2.5倍。出口壓力規格較多,一般為,最高出口壓力為。
(2)安裝減壓閥時應確定其連接規格是否與鋼瓶和使用系統的接頭相一致。減壓閥與鋼瓶采用半球面連接,靠旋緊螺母使二者完全吻合。因此,在使用時應保持排氣閥兩個半球面的光潔,以確保良好的氣密效果。安裝前可用高壓氣體吹除灰塵。必要時也可用聚四氟乙烯等材料作墊圈。
(3)氧氣減壓閥應嚴禁接觸油脂,以免發生火警事故。
(4)停止工作時,應將減壓閥中余氣放凈,然后擰松調節螺桿以免彈性元件長久受壓變形。
(5)減壓閥應避免撞擊振動,不可與腐蝕性物質相接觸。

3.其它氣體減壓閥
有些氣體,例如氮氣、空氣、氬氣等永久性氣體,可以采用氧氣減壓閥。但還有一些氣體,如氨等腐蝕性氣體,則需要【減壓閥】專用減壓閥。市面上常見的有氮氣、空氣、氫氣、氨、乙炔、丙烷、水蒸氣等專用減壓閥。
這些減壓閥的使用方法及注意事項與氧氣減壓閥基本相同。但是,還應該指出:專用減壓閥一般不用于其它氣體。為了防止誤用,有些專用減壓閥與鋼瓶之間采用特殊連接口。例如氫氣和丙烷均采用左牙螺紋,也稱反向螺紋,安裝時應特別注意

減壓閥的安裝要求

1.減壓閥的安裝應在供水管網試壓、沖洗合格后進行。
2.減壓閥安裝前應檢查:其規格型號應與設計相符;閥外控制管路及導向閥各連接件不應有松動;外觀應無機械損傷,并應清除閥內異物。
3.減壓閥水流方向應與供水管網水流一致
4.應在進水側安裝過濾器,并宜在其前后安裝控制閥。
5.可調式減壓閥宜水平安裝,閥蓋應向上。
6.比例式減壓閥宜垂直安裝;當水平安裝時,單呼吸孔減壓閥其孔口應向下,雙呼吸孔減壓閥其孔口應呈水平位置。
7.安裝自身不帶壓力表的減壓閥時,應在其前后相鄰部位安裝壓力表。

減壓閥的常見故障及排除方法

故障現象:壓力波動不穩定
故障分析:
1.油液中混入空氣
2.阻尼孔有時堵塞
3.滑閥與閥體內孔圓度超過規定,使閥卡住
4.彈簧變形或在滑閥中卡住,使滑閥移動困難或彈簧太軟
5.鋼球不圓,鋼球與閥座配合不好或錐閥安裝不正確
排除方法:
1.排除油中空氣
2.清理阻尼孔
3.修研閥孔及滑閥
4.更換彈簧
5.更換鋼球或拆開錐閥調整

故障現象:二次壓力升不高
故障分析:
1.外泄漏
2.錐閥與閥座接觸不良
排除方法:
1.更換密封件、緊固螺釘,并保證力矩均力
2.修理或更換

故障現象:不起減壓力作用
故障分析:
1.泄油口不通;泄油管與回油管相連,并有回油壓力
2.主閥芯在全開位置時卡
排除方法:
1.泄油管必須【減壓閥】與回油管道分開,單獨回入油箱
2.修理、更換零件。檢查油質

減壓閥在管道中的調節原理

庫鄯輸油管道使用了兩個減壓閥,并聯安裝在覺羅塔格減壓站,其中滴灌帶主閥pv1001起主要【壓力補償滴頭】調節作用,副閥pv1002起備用調節作用,庫鄯輸油管道一期工程水力坡降線示意圖如圖4所示。

圖4 庫鄯輸油管道一期工程水力坡降線示意圖
從圖4中可以看出減壓閥的主要【壓力補償滴頭】作用是。
(1)在減壓站通過減壓閥節流降壓,消耗掉管道最高點至末站進站間的多余位能(p2-p3)。
(2)通過減壓閥控制減壓站上游管道的壓力,保證高點正壓運行,并避免高點至減壓站管道內出現不滿流現象。
(3)全線停運時,通過減壓閥的嚴密關斷,防止減壓站上游出現不利于再啟動的空管現象。
圖4中高點與減壓站處由伯努利方程得到簡化后的穩定流的能量方程〔2〕:

即 p2=p1+γ(z1-z2)-γ.hf
由列賓宗公式得:


式中 z1——高點高程,m;
    z2——減壓站高程,m;
    p1——高點壓力,pa;
p2——減壓站進站壓力,pa;
    q——管道內原油流量,m3/s;
    d——管道內徑,m;
l——高點至減壓站間的管道長度,m;
    γ——油品相對密度,kg/m3;
    ν——油品運動粘度,m2/s;
β——流態系數,取0.024 6 s2/m。
其中滴灌帶z1、z2、d、l、β、γ、ν為已知,為了保證高點正壓運行,取p1為0.2 mpa(設計參考值),由式(1)中可以得出:減壓站的進站壓力p2隨q變化而變化,q取首站出站流量。在實際運行中psp(減壓站進站壓力設定值)由scada系統根據實時測定的q進行計算得出,并從主機系統實時傳給減壓站的站控plc,由plc內的pid(比例積分微分)調節程序對減壓站的上游壓力p2進行控制。
當p2<psp時,pv1001關小,直至偏差e=p2-psp=0為止;
   當p2>psp時, pv1001開大, 直至偏差e=0為止;
當p2=psp時,pv1001保持排氣閥當前開度。
副閥pv1002是備用減壓閥,其壓力設定值為固定值,即不隨管道流量變化而變化。當主閥pv1001故障關閉或流通能力不夠時,副閥將自動參與調節,兩閥的壓力流量曲線如圖5所示。

圖5 壓力流量曲線圖
由圖5可看出,主閥pv1001控制上游壓力隨流量增大而減小排氣閥,而副閥pv1002控制上游壓力為一定值,但兩閥出口壓力(隨流量的變化)相同。
例題(1)
一次側壓力(P1)為0.6MPa,二次側壓力(P2)為0.4MPa,蒸氣流量為800kg/h的減壓閥的公稱直徑的選定方法如下:求一次側壓力為0.6MPa和二次側壓力為0.4MPa的交點(A),從(A)點劃一條垂直線,求流量為800kg/h的交點(B),交點(B)處在公稱直徑40A和50A之間,選擇大的一方,50A便是所求的公稱直徑。
例題(2)
一次側壓力(P1)為0.8MPa,二次側壓力(P2)為0.05MPa,蒸氣流量為600kg/h的減壓閥的公稱直徑的選定方法如下:求一次側壓力為0.8MPa和斜線的交點(C),求斜線和二次側壓力為0.05MPa的交點(D),從(D)點劃一條垂直線,求流量為600kg/h的交點(E),交點(E)處在公稱直徑32A和40A之間,選擇大的一方,40A便是所求的公稱直徑。

超高壓氣動減壓閥的工作原理及優化設計

超高壓氣動減壓閥是氣動剎車系統的重要元件。因為【減壓閥】氣體粘度小,容易泄漏,而且系統工作壓力高,閥的輸入壓力為11~13MPa,最高輸出壓力為7MPa,所以,閥的密封性和耐久性成為突出的問題。這里介紹的超高壓氣動減壓閥突破了傳統結構[1],且對重要零、組件進行了優化設計,使得閥在高壓情況下無泄漏,其它性能【霧化噴頭】也都滿足了使用要求。

工作原理
超高壓氣動減壓閥的工作原理如圖1所示。當壓頭無外力作用時,氣源來的氣體由輸入口進入閥體下部氣室,進氣閥門在氣壓和復位彈簧的作用下與進氣閥門座壓緊,閥輸出口無氣體輸出。當壓頭受外力F作用時,壓頭下移,通過平衡彈簧壓縮復位彈簧1,將排氣閥門壓下與排氣閥門座接觸,使輸出口與大氣隔離,壓頭繼續下移,頂開進氣閥門,壓縮空氣由進氣閥門控制的通道進入閥后面的執行元件氣缸。隨著氣缸壓力的增加,進氣閥門的開度逐漸減小排氣閥,直到輸出口壓力p2與壓頭上的作用力相平衡時進氣閥門關閉。當外力消除后,進氣閥門在氣壓和復位彈簧2的力作用下,向上移動關閉。與此同時,壓頭與排氣閥門在復位彈簧1的力及排氣壓力的作用下復位,排氣口開啟,原輸出的氣體由排氣閥門經消聲器排入大氣。
現在再來研究排氣閥門處于某一平衡位置時的狀態。忽略壓頭、排氣閥門等的重力和摩擦力,排氣閥門受力平衡方程為:
F=p1A1+p2(A2-A1)+Fs+Ff(1)
式中:Fs――兩個復位彈簧的彈力之和;
Ff――密封圈的摩擦力;
A1、A2――分別為進、排氣閥門的有效受壓面積,
A1=π(d12-d012)/4,
A2=π(d22-d022)/4;
d――排氣閥門座直徑;
d01――頂桿下段直徑;
d02――頂桿上段直徑。
由式(1)知,閥的輸出壓力p2與壓頭上的作用力F成比例(見圖4)。

設計和計算
設計超高壓氣動減壓閥一般是先根據給定的設計參數和工作條件【排氣閥設備】,選擇閥的結構型式,然后進行結構參數的選擇和計算。
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通常給定的參數有:氣源壓力、閥最大輸出壓力、通氣能力、最大操縱力和行程等。設計和計算的內容有:選擇的結構型式,據通氣能力和工作壓力確定閥的結構尺寸,據行程和操縱力設計平衡彈簧等。
閥的結構設計重點在于進氣閥門、排氣閥門和活門座的密封結構,因為【減壓閥】氣體粘度小,且工作壓力高,容易泄漏。閥的結構見圖1。
(1)通氣能力計算
閥的通氣能力是指在給定的氣源壓力、閥輸出壓力、執行元件氣缸及閥后管道的容積的情況下,閥的充氣、排氣時間。
通氣能力取決于進氣通道和排氣通道的面積。閥在充氣和排氣過程【排氣閥設備】中時間很短,我們忽略熱交換的影響,即絕熱充氣和絕熱排氣。另外,根據閥的工作壓力,閥是以音速充氣和音速排氣。因此閥的進氣通道有效面積Aa按下式計算[2]:
K――比熱比,絕熱充氣時,K=1.4;
T――空氣的溫度,標準空氣的溫度T=293.15K;
t1――充氣時間;
R――氣體常數,R=287.1N*m/kg/K;
p1――閥輸入口壓力;
p2――閥輸出口壓力;
p20――氣缸內在充氣開始前的壓力。
∵A1=Aa
(2)排氣閥座直徑的計算
由閥的工作原理知道,排氣閥門座直徑d的大小直接影響閥的調壓精度。若其直徑大,則閥的調壓精度高;反之,則閥的調壓精度低。但是,排氣閥門座直徑又受到操縱力的限制。排氣閥門座直徑(見圖3(b))可由式(1)得到
(3)進、排氣閥門的設計
進、排氣閥門的設計主要【壓力補償滴頭】包括結構型式、材料的選取和幾何尺寸的確定。閥門結構采用金屬包膠閥門(所謂金屬包膠閥門就是將橡膠直接硫化在金屬骨架上)。它利用了橡膠材料彈性高和密封比壓低的優點,使閥門在工作過程【排氣閥設備】中具有良好的補償功能;另外利用了金屬材料的強度和剛度。閥門加工制造工藝性好,制造成本低廉。
橡膠材料的選擇主要【壓力補償滴頭】根據其機械性能【霧化噴頭】和閥的工作溫度。
硫化橡膠的厚度根據閥門座型面高度h選取,橡膠壓縮量在(20~25)%為宜。
進、排氣閥門的金屬骨架宜用黃銅,因其與橡膠的結合性能【霧化噴頭】好。
(4)進、排氣閥門座型面的設計
閥門座型面與閥門的橡膠面直接接觸,在工作過程【排氣閥設備】中使膠面變形,起密封作用,而且對閥的壽命影響很大。閥門座型面結構如圖2所示(其中滴灌帶:圖2(a)為進氣閥門座,圖2(b)為排氣閥門座)。圖中高度h范圍pe管內為閥門座型面,R為密封面。R值小,閥的靈敏度高;R值大,閥的壽命長。經優化設計,R在0.3~0.5范圍pe管內取值較好。閥門座型面的粗糙度同樣也影響閥的密封性和壽命,粗糙度Ra應不大于0.4μm
它是用來限制膠面過度變形,起保護膠面的作用。
(5)平衡彈簧的設計
根據閥的性能【霧化噴頭】分析,平衡彈簧與排氣閥門座直徑一樣,直接影響閥的調壓精度。減壓彈簧的剛度越小,閥的調壓精度越好。但是剛度太小,彈簧行程過長。它受到給定行程的限制,應根據給定的參數設計彈簧剛度:
k=Fmax/(h1+h2)(9)
有了彈簧剛度、彈力和行程,便可進行彈簧的設計了。兩個復位彈簧的剛度可設計成相同,而且,其剛度小于平衡彈簧的剛度。

試驗
為檢驗閥的性能【霧化噴頭】,設計試驗系統原理圖如圖3所示。
閥的輸出壓力與操縱力的關系見圖4。圖5是在氣罐容積為2L,輸入壓力的11MPa,在壓頭上迅速施加(除去)操縱力的工況下,閥的充(排)氣特性。經過試驗和應用滴灌帶,閥的各項技術性能【霧化噴頭】符合要求,有些指標超過同類產品。而且具有結構簡單、緊湊、體積小、重量輕、壽命長、可維護性好等特點。

冷凝水對蒸汽減壓閥穩定工作的影響

1 減壓閥的結構與冷凝水積滯的可能性
應該講,減壓閥是一種較為復雜的閥門,結構繁雜,閥內套閥(一只閥中有二只功能截然不同的導閥和主閥)必須【減壓閥】詳細地來了解一下他們的結構和相關作用。以目前滴灌帶最常用的國產y43h系列活塞式減壓閥和進口的導閥型減壓閥為例,進行對比介紹。
1.1 主要【壓力補償滴頭】結構及相關區別
從圖中可以看出,無論國產還是進口,結構雖然有所不同,但都是由調節彈簧組件、導閥組件、主閥組件及調節通道四大部分組成的。
1.1.1 調節彈簧組件和導閥組件:除了導閥的閥芯形狀的區別外(一個是錐臺,一個是球體)相差無幾。
1.1.2 主閥組件:結構上完全相反
國產主閥的閥芯布置在閥座的下面,進氣方向為低進高出,呈橫s形;
進口主閥的閥芯布置在閥座的上面,進氣方向為高進低出,呈反橫s形。
1.1.3 壓力調節通道(圖1中的α、β、γ,圖2中的a、b、c)布置【滴灌帶】【排氣閥設備】形式不同
國產閥壓力調節通道都預置在閥體內部(內置式),進口閥壓力調節通道都是用銅管連接在閥體外面(外置式)。
1.1.4 β通道和b通道的功能區別
國產β通道是從導閥的環形汽腔直接通向下面的活塞氣缸上腔,只有連接的功能。
進口b通道是從主供汽通道分流連接到下游出口的閥體上(一個很細的孔),這個通道作用很特殊,它不僅僅與主隔膜下腔形成壓差,有助于主閥膜片的運動,同時也能排走一部分余壓蒸汽及冷凝水到下游出口管段,更有利于主閥的迅速關閉。
v 國產閥,只要當導閥被開啟后,冷凝水就會很快從α通道進入導閥上部的環形汽腔,β通道及活塞汽缸上腔,隨著活塞的下行,冷凝水越積越多,直至活塞行程到達下死點時至,在此過程【排氣閥設備】中汽缸變成了“水缸”了。國產閥,由于【霧化噴頭】結構特點盛水容積相對較小,所以只要小量的凝水就能充盈這些部位。
進口閥,當導閥開啟后,冷凝水一般都沉積在汽缸、活塞汽缸上腔及主隔膜片下腔這些主閥運動的原動機構,及β、a、b通道這些壓力傳輸系統。由此可見由于【霧化噴頭】減壓閥自身結構的特點,閥內冷凝水的積滯是必然的,而且都是閥門工作核心部位。

2 從減壓閥的工作原理來分析冷凝水對穩壓調節功能的破壞性
要深入探討冷凝水對減壓閥穩壓調節功能的影響,首先,必須【減壓閥】了解減壓閥的工作原理及相互關系。
2.1 國產減壓閥的工作原理
導閥的開啟都是利用頂部的調節螺栓順時針方向擰動,使彈簧縮產生的彈力,使導閥膜片向下凹陷,作用在導閥連桿上的力,使之向下位移打開導閥。當導閥開啟后,上游進汽管段a腔的蒸汽通過α通道(供汽調節通道),經過導閥進入導閥環形汽腔,由β通道直接送到下面的活塞汽缸上腔。在a腔蒸汽不斷的供給下,壓力持續升高,推動活塞下行打開主閥,這時蒸汽源源不斷從a腔流至b腔。當下游出口管段b腔負荷滿足的情況下,余多的蒸汽又使b腔內的壓力不斷升高。不斷升高的壓力通過γ通道(壓力感應通道)反饋到導閥膜片下腔,使導閥膜片向上突起,克服了上部調節彈簧的壓力,導閥被關小或關閉。從而,關小或關閉來自上游α通道的蒸汽源。當活塞汽缸上腔壓力下降時,在下面復位彈簧的作用下,主閥被關小或關閉,這時b腔內的壓力開始下降,這樣周而復始達到調壓的目的。
2.2 進口減壓閥的工作原理
當導閥打開以后,從圖2中可以看出,上游管段a腔的蒸汽迅速進入內部過濾罩,通過導閥到達a通道(供汽調節通道),當a通道充滿蒸汽后直接被送至主閥膜片下腔,同時一部分蒸汽通過b通道(壓力控制通道)被分流進入b腔。主閥膜片下腔在a通道蒸汽不斷地供給下,主伐膜片受壓后向上突起,所產生的推力推動主閥桿向上運動,打開主閥,同樣蒸汽源源不斷地從a腔流向b腔。當下游出口管段負荷滿足的情況下,余多的蒸汽同樣也使b腔內的壓力不斷升高,不斷升高的壓力通過c通道(壓力感應通道)傳輸到導閥膜片下汽腔,此時導閥膜片向上突起,克服上部調節彈簧的壓力,導閥被關小或關閉,減小排氣閥和切斷來自a腔的蒸汽。當主閥膜片下腔壓力逐步減小排氣閥后,上部主閥彈簧發生作用,使主伐閥芯下行回座,主閥被關小或關閉(多余的蒸汽同時通過b通道釋放進入b腔,主閥被迅速關閉),使得b腔的壓力不斷下降,這樣來實現調節的。(導閥打開的原理,進口閥和國產閥相同,略)
2.3 冷凝水破壞穩壓調節功能機理的分析
當下游壓力升高(b腔內)需要【減壓閥】壓力下調時。正常情況下b腔超高的壓力,通過壓力感應通道(γ)傳至導閥,使導閥關小或關閉,從而關小和切斷來自a腔的汽源。當冷凝水侵入到汽缸、環形汽腔時,由于【霧化噴頭】水不可壓縮的特性,此時,主閥復位彈簧完全失去了作用,活塞不能上行,主閥無法關閉,入口(a腔)的蒸汽仍源源不斷,通過常開狀態的主閥流入b腔。使之壓力超高而失控。同例,看進口閥(見圖2)當系統冷凝水充滿a、b通道及主隔膜下腔時。來自a腔蒸汽的推力下,主閥膜片處于向上鼓起狀態。同樣,是水不可壓縮特性,使上部復位彈簧無法下行回座,主閥也同樣處于常開狀態,穩調節功能遭到破壞。
這里,要強調一點的是,雖然,減壓閥屬于比例調節閥,但是,當冷凝水充滿了閥內這些核心工作部位時,比例調節性質完全改變了,其關鍵的問題,在于運動部件的摩擦阻力的作用及動作順序先后的時間差,決定了主閥運動具有滯后性。(導閥動作在先,主閥尾隨在后)當接受來自γ及c通道超壓訊息后,首先,關小或關閉導閥。這樣,切斷了閥內冷凝水的退路,顯然,活塞和主閥膜片就無法運動。
綜合上述的分析和探討,很明確,系統冷凝水對供熱工程百害而無一利。由此結論,系統冷凝水是破壞蒸汽減壓閥穩壓調節功能的最基本的原因。

3 系統冷凝水是唯一的來源
在寫這篇文章過程【排氣閥設備】中有同行提出,減壓閥在其自身工作過程【排氣閥設備】的熱交是否會產生冷凝水?這個問題的提出,使我們要考慮減壓閥內部是否也會析出冷凝水的問題?所以有必要來了解一下減壓閥工作過程【排氣閥設備】的熱工狀態。為了更形象直觀地說明問題,擬借lgp-i圖來分析一下,看看在壓力降低的情況下,它們各相關狀態參數的變化情況,會有一個答案。
假設上游進口壓力為(閥前)p1,下游出口壓力為p2,p1與干飽和蒸汽線相交于o1沿等焓線下行。下游出口壓力p2與等焓線相交于o2,當壓力從p1下降到p2 時,其它相關參數也發生相應的變化。
從圖3中可以看出,壓力從p1降至p2沿等焓線進行,所以焓沒有改變,但是熵從s1增加到s2,比容也從v1增加到v2,但溫度從t1下降到t2。
由此看來,蒸汽經過減壓閥的流動過程【排氣閥設備】,應該認為是絕熱節流過程【排氣閥設備】。這種絕熱節流過程【排氣閥設備】是不可逆的絕熱膨脹等焓流動過程【排氣閥設備】。蒸汽節流后焓值不變,比容和熵都有所增加,溫度略有下降。蒸汽經過減壓閥后,非但不會產生冷凝水,而且蒸汽干度也得到了提高,可以說冷凝水的產生來自系統,而且是唯一的。這樣,對于防止和減少冷凝水進入減壓閥的措施方法也變得簡單了。

4 措施和方法
4.1 管道中冷凝水排除一種好的做法
蒸汽熱源到各用汽終端,沿程少則幾十米,多則幾百米或更長,加上有的設備用汽的間斷性,蒸汽管路不斷與環境進行熱交換,這部分冷凝水的排除通常的做法采用分段疏水來解決的。那么效果如何?從圖4中我們可以看出,由于【霧化噴頭】我們選用的疏水管口徑都比較細,可以想象,當管內蒸汽流速在十幾到幾十米/秒?時,實際情況是冷凝水在沒排掉多少時,它已經被沖過疏水管口了。這種傳統做法排水效率低,效果不理想。
在輸汽總管與疏水管之間加裝了一段凝水匯集短管,管徑粗,集水能力強,疏水管從凝水短管的腰部引出,形成水封蒸汽不易逃逸。凝水短管的口徑與蒸汽輸送管的比,推薦為1/2~2/3。如dn100口徑的供汽管,凝水匯集短管的口徑可選擇50~80的口徑。這種方法排量大,效果好,目前滴灌帶國外普遍采用的辦法,值得借鑒。
4.2 減壓裝置汽水分離器的設置至關重要加設汽水分離器能最大程度保證干燥蒸汽的供給,對減壓裝置的穩定工作,使用壽命是一個重要的保障措施。筆者根據重力分離與阻疑相結合原理設計出的一種汽水分離器,實際使用效果不差,僅供參考。
綜觀國外汽水分離器產品,從原理上分有重力式、阻凝式、離心式。從【滴灌帶】【排氣閥設備】形式上看有臥式、立式,品種多樣,規格齊全。但目前滴灌帶國內市場【滴灌帶】卻無產品可選?,F在大多使用的是國外產品。(價格昂貴,望而卻步)
凝水滯留對一個蒸汽供熱系統來講是有百害而無一利的。因此,汽水分離器的研制開發有很多事情可做,望同行們共同關注。
4.3 減壓裝置設計中的幾個問題:
(1)在汽水分離器凝水排放口下端必須【減壓閥】設置一個獨立排放口,用于設備啟動時排水。
(2)旁通的設置,最好在減壓閥的上方,或者平行設置。
(3)蒸汽過濾器緊貼減壓閥安裝。
(4)選用減壓閥流量要合適,設備的耗汽量要準確計算。筆者的體會,減壓閥的流量應該比設備耗汽量大10~20%為宜,千萬不要出現“大馬拉小車的情況”,否則,對減壓工況的穩定也有影響。

室內減壓穩壓消火栓在高層建筑中的應用滴灌帶

《高層民用建筑設計防火規范》(GB50045—95)要求:消火栓栓口的靜水壓力不應大于0.80Mpa時,應采取分區給水系統。消火栓栓口的出水壓力大于0.50Mpa時,消火栓處應設減壓裝置。

分區減區,習慣做法是通過設中間水箱來實現的。自八十年代后期既能減動壓又能減靜壓的新型減壓閥和比例減壓閥的問世,則逐漸采用減壓閥來實施分區減壓。減壓閥的推廣應用滴灌帶,節省了建筑面積與空間,節約了工程投資,取得了良好的經濟效益。

消火栓處的減壓,則一直沿用傳統的減壓孔板方式。這一方法,一方面給設計人員造成繁瑣的工程計算工作量;另一方面,在安裝施工過程【排氣閥設備】中,必須【減壓閥】在消火栓供水支管上焊接法蘭或安裝活接頭,用來固定減壓孔板。八十年代初期,有關部門對室內消火栓的結構作了改進設計,把消火栓進口端與進水管連接處的外螺紋改成內螺紋,目的在于把進口端的內螺紋退刀槽加大,以便在此安裝孔板。還有的生產廠家在消火栓接口上鑄出孔板,以解決消火栓減壓問題。上述各種方法實施多年,收效不大,安裝施工人員深感不便。有的建筑的甚至出現孔板漏裝、錯裝等現象。即使設計人員計算準確,施工人員安裝無誤,但由于【霧化噴頭】實際使用過程【排氣閥設備】中隨著系統流量與壓力的波動和變化,栓后壓力也不能保持排氣閥穩定。

室內減壓穩壓消火栓就是針對普通消火栓在高層建筑消防設計和施工過程【排氣閥設備】中反映的不足與缺陷,特別是用戶對消火栓栓后壓力穩定性的需求而研制出的新產品。該產品的外型及結構尺寸與普通室內消火栓完全相同,不但具有開關功能,同時又具有自動減壓穩壓功能。它能夠將栓前變化的水壓轉變成栓后穩定的充實水柱,而這一過程【排氣閥設備】都是由其內部的減壓穩壓裝置自動實現的。

室內減壓穩壓消火栓減壓工作原理與普通的減壓閥不同。普通減壓閥一般采用閥后取樣技術,即通過檢測閥后壓力的變化來控制閥門的工作。而室內減壓穩壓消火栓采用的是栓前取樣技術,使其具有自動辨別栓前壓力變化的能力,并快速自如地根據栓前壓力變化來控制其內部減壓穩壓裝置的工作,并保持排氣閥栓后出口壓力的穩定。

室內減壓穩壓消火栓的技術參數是嚴格按照《高規》(GB50045—95)的要求設定的。它包括:試驗壓力2.4Mpa,公稱壓力1.6Mpa,進水口壓力0.4—0.8Mpa,出水口壓力0.3Mpa,穩壓精度±0.05Mpa,出水流量≥5L/S。

目前滴灌帶,國內有關生產廠家共研制出三種結構【滴灌帶】【排氣閥設備】形式的室內減壓穩壓消火栓,且都經過公安消防部門的檢測,獲得了準許生產銷售及專利產品的相關證書。這三種產品的內部構造如圖1所示。

在高層建筑消防系統設計中采用室內減壓穩壓消火栓,可以免去繁瑣的設置孔板水力計算。設計人員一般只需在系統靜壓大于0.3—0.4Mpa的位置開始設置減壓穩壓消火栓,而在靜水壓力小于此值的場所仍設置普通室內消火栓。

值得注意的是,在高層建筑消防系統設計中,不能因采用了減壓消火栓而取消豎向分區。設計人員仍需按照《高規》的規定,當系統靜水壓力大于0.8Mpa時,采取分區給水系統。

最近,由我院負責修編的《室內消火栓安裝》(87S163)全國通用給水排水標準圖集根據有關國家標準及兄弟院所同行的意見,經過廣泛的調查研究,收錄了這方面內容。新編圖集中,在單栓室內消火栓箱內配置SNJ65型減壓穩壓消火栓,DN65襯膠水龍帶和QZ19/?19水槍。由于【霧化噴頭】目前滴灌帶尚沒有研制出雙閥雙出口減壓穩壓消火栓和《高規》對普通雙閥雙出口室內消火栓(俗稱羊角型雙頭消火栓)的使用場所有嚴格的限制,所以,在需要【減壓閥】設置雙栓室內消火栓箱的場所,可以在栓箱內安裝兩個SNJ65型減壓穩壓消火栓及同規格水龍帶和水槍。

另外,由于【霧化噴頭】室內減壓穩壓消火栓是靠栓前進水壓力自動調節泄水孔的有效斷面來工作的,為了避免泄水孔不被異物堵塞失靈,建議在系統設計中盡可能采用熱鍍鋅鋼管,并在消防水泵吸水管上設置Y型過濾器。同時,安裝人員應做到文明施工,徹底清除水箱及管道中可能存在的各種異物臟物,確保系統的安全使用。

基于AMESim的CNG發動機高壓減壓閥建模與分析

預混合式天然氣發動機工作所需要【減壓閥】的天然氣為低壓天然氣,必須【減壓閥】經過多級減壓過程【排氣閥設備】,天然氣高壓減壓閥就是將高壓氣瓶輸出的天然氣減壓到較安全的中低壓,以降低對其后各機構和管路系統密封性及零部件需壓強度的要求。一般經過高壓減壓后的天然氣一般在0.5-1.2Mpa范圍pe管內。

1 減壓閥工作原理
天然氣高壓減壓閥主要【壓力補償滴頭】包括:閥芯、閥座、閥體、橡膠膜片、平衡彈簧、調節彈簧、頂桿等如圖1。整個機構中壓力調節彈簧、橡膠膜片通過頂桿作用在閥芯上的力、平衡彈簧作用于閥芯上的力,三者保持排氣閥平衡,并由這些元件構成一個閉環調節系統。當進入氣體減壓閥的高壓氣體壓力和流量發生變化時或當輸出氣氣體壓力和輸出流量發生變化時,閥芯受力平衡被破壞,在橡膠膜片、調節彈簧和平衡彈簧的作用下上下移動,改變閥芯與閥座之間的節流面積,從而保持排氣閥出口壓力的穩定。

2 天然氣高壓減壓閥的建模
天然氣高壓減壓閥采用AMESim軟件(Advanced Modeling Environment for Performing Simulations of Engineering System)進行建模,AMESim為流體動力(流體及氣體)、機械、熱流體和控制系統提供了一個完善、優越的方針環境及最靈活的解決方案。相對于基于傳統的流量連續性方程、力平衡構建的模型來說,AMESim軟件建模更加精確,實用性更強。模型如圖2所示。
此模型包括AMESim中的氣壓、機械模型庫中的子模型。依據天然氣高壓減壓閥的具體的物理結構、工作原理、研究時關心的現象等選擇盡量簡化的數學模型。模型具體情況介紹如下:
在模型中提供部件1、2、3形成理想的氣源和開關閥,通過設定氣源的工作壓力能在5-25Mpa范圍pe管內變化,提供繪制靜態特性曲線的壓力源;通過改變3的階躍時間可以提供繪制動態特性曲線的階躍的壓力源。部件13在整個實驗當中提供限定流量作用。部件5、6、8、9、10、11組成整個天然氣高壓減壓閥的本體。部件5模擬從低壓腔B到平衡腔C的通道的節流作用;部件6模擬平衡彈簧和與頂桿形成的封閉平衡腔C;部件8模擬閥的運動部件質量塊和彼此之間的摩擦作用(包括靜摩擦、動摩擦);部件9模擬閥的低壓腔B(包括橡膠膜片和頂桿);部件10模擬閥芯和閥座組合(包括高壓腔A)通過設定節流口的尺寸可以準確地改變整個裝置的節流效果;部件11模擬壓力調節彈簧的調節減壓壓力的作用,本論文中將其調整到1.17Mpa。
需要【減壓閥】說明的是增設部件5、6的作用在于模擬平衡腔的作用,實際天然氣高壓減壓閥主彈簧的彈簧力存在不穩定性,致使減壓閥工作時出口端靜壓復位的重復精度較差,且在額定大流量供氣情況下減壓閥的出口壓力波動較大。在實際的天然氣高壓減壓閥中調節彈簧采用的是復合彈簧,為簡化模型將部件11的調節彈簧的參數設置為與復合彈簧相同的一個獨立彈簧;部件9中的橡膠膜片在AMESim軟件的模型庫中是沒有相似模型的,但是由于【霧化噴頭】實際天然氣高壓減壓閥中采用了壓板式的結構,在建模時將橡膠膜片簡化為一個活塞部件;部件10由于【霧化噴頭】閥芯與閥座之間存在著一塊密封材料,而且閥座存在坡口結構,在模型中并未考慮,它們之間的泄漏現象被忽略,密封是理想的。
總之,在本模型中未考慮氣體的泄漏、部件的傳熱特性、管路的實際長度等,使整個模型理想化。設置仿真計算時間步長設為0.001S。氣源采用恒溫恒壓CH4源,溫度為303.15K.大氣壓為0.1013MPa。

3 模型仿真
為得到本論文關心的天然氣高壓減壓閥的靜態特性、動態特性。利用AMESim 軟件提供的AMESim Design exploration module功能模塊對天然氣高壓減壓閥模型進行了研究。
為了得到天然氣高壓減壓閥的靜態特性,首先,在AMESim export module中設定input parameters和simple output parameters,然后,運行design exploration,新建一個DOE項目,而后,設定controls和responses運行參數,最后,繪出main effect diagram圖。
靜態特性可以綜合描述閥門的活動靈敏性、密封性以及設計的合理性,這些問題所反映出的設計是否合理,最終均可反映在氣體減壓閥的出口壓力偏差大小上。通過設置輸出節流口的孔徑為1mm其到限流圈的作用,改變天然氣氣源的工作壓力(5-25Mpa)得到輸出節流口上游的壓力變化,從而繪制出其靜態特性曲線如圖3,從圖中可看出同設定值之差極小。圖3中的下降趨勢說明,流量下降同時壓力也下降。

動態特性是主要【壓力補償滴頭】描述天然氣高壓減壓閥工作穩定性,如果設計不合理,天然氣高壓減壓閥在工作過程【排氣閥設備】中會出現不穩定的振動現象,表現在出口壓力產生大幅波動,并伴有嚴重噪音,甚至使零部件失效。通過設置模擬開關的階躍時間(3S之后),可以得到輸出節流口上游由于【霧化噴頭】氣源壓力突變時的響應如圖4。從圖中可見,由于【霧化噴頭】在活塞質量中加入了比較大的阻尼,從而減小排氣閥了閥芯的振動。圖5為阻尼較小情況下輸出口壓力產生劇烈的振動。圖中需說明是在2S之前出現的下降趨勢,是由于【霧化噴頭】AMESim在進行數值計算時為了加快運算的速度,人為的將計算靜態工作點的功能關掉所致。不會影響整體的計算精度。在圖4和圖5中,在3S之后出現的一個緩坡是由于【霧化噴頭】在輸出節流口上游存在一個小的封閉體積,在壓力突變來到之后,會在這個區域內產生短暫的壓力降低。


實際上,天然氣高壓減壓閥在靜態特性曲線上的表現,要陡峭的多,在模型中因為【減壓閥】忽略了相當多的實際的影響因素,比如閥內的泄漏等,所以模型在特性曲線上要理想的多;在動態特性上,出現較大的超調,因為【減壓閥】在模型

風機專用負壓閥RF50/RF80/RF100是我廠根據特定工況和參數開發與研制的系列產品,它具有動作靈敏、調試簡單、排量大、體積小巧、無介質排放反力等特點、能更有效地保護風機及設備地安全。

 

風機專用負壓閥RF50/RF80/RF100在風機運行時,如果超出設計壓力,會自動開啟釋放部分壓力。在三葉羅茨鼓風機的使用過程【排氣閥設備】中,泄壓閥參數值得設定與調整時經常會遇到的問題,根據保護容器及管線的不同泄壓閥的參數也應隨時調整。

 

風機專用負壓閥RF50/RF80/RF100調整:

1、泄壓閥出廠前,應逐臺調整其開啟壓力到用戶要求的整定值。

2、使用者在將泄壓閥安裝到被保護設備上之前或者在安裝之前,必須【減壓閥】在安裝現場應根據名牌壓力重新進行調整,以確保泄壓閥的整定壓力值符合要求,具體操作時啟動風機后先松開鎖緊螺母,按逆時針方向旋轉調節桿,直至從泄壓閥排出空氣為止。若在旋緊閥門的過程【排氣閥設備】中,未達到設定壓力泄壓閥已經排出空氣,再次逆時針旋轉調節桿,直至不再排出空氣,最后擰緊鎖定螺母。

3、在旋轉調整螺桿之前,應使閥進口壓力降低到開啟壓力的90%以下,以防止旋轉調整螺桿時閥瓣被帶動旋轉,以致損傷密封面。

4、為保證開啟壓力值準確,應使調整時的介質條件【排氣閥設備】,如介質種類排氣閥,溫度等盡可能接近實際運行條件【排氣閥設備】。工作溫度升高時,開啟壓力一般有所降低。

5、常規泄壓閥用于固定附加背壓的場合,當在檢驗后調整開啟壓力時(此時背壓為大氣壓),其整定值應為要求的開啟壓力值減去附加背壓值。