調節(jié)閥
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海洋平臺自力式調節(jié)閥的工作原理及選型計算
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- 2014-05-16
近年來，我國的海洋事業(yè)發(fā)展迅速，海洋平臺上所有的設備自動化程度越來越高。新建的平臺大多裝備了新型的自動化管網控制系統(tǒng)。而在所有的自動化控制儀表中，自立式調節(jié)閥（又稱調節(jié)器）作為一個純粹的機械設備，仿佛是一個異類。目前有一種說法，認為自立式調節(jié)閥已經是過時的產品，面臨著被淘汰的命運，而發(fā)展的方向應該是使用定位器調節(jié)的調節(jié)閥。事實上，這種說法是不正確的。自力式調節(jié)閥由于其自身的特點，在今天先進的海洋平臺上依然有著廣泛且不可替代的作用。這要先從它的工資原理說起。
單從名字上看，自力式調節(jié)閥是穩(wěn)壓設備。所以常常會有人誤解，認為自力式調節(jié)閥的作用就是保證壓力不變，這其實并不準確。正確的說法是：自力式調節(jié)閥是在滿足下游流量需求的同時盡可能保證下游壓力穩(wěn)定（當然這個是針對于減壓調壓閥來說的，另外還有一種調壓閥叫做背壓閥，我們后面會單獨講）。所以很重要的一個概念就是，調壓閥的壓力調節(jié)是以滿足流量為前提的，壓力都是對應流量來看的。拋開流量單獨提壓力調節(jié)精度是不科學的，沒有任何意義。
對于一個自力式調節(jié)閥來說，有三個部分是必不可少的。一是限流元件，即閥芯。調節(jié)閥是通過在閥芯處限流來進行下游流量的調整。閥芯的流通面積必須是管路中的最小處，否則起不到限流的作用了。
二是測壓元件，即薄膜。下游壓力P2作用在薄膜上，其變化才能被調節(jié)閥所感知，調節(jié)閥也才能根據此進行調節(jié)。好的調節(jié)閥薄膜，必須要有良好的抗腐蝕、抗老化和抗疲勞的特點。常見的薄膜是橡膠材料，也有使用不銹鋼薄片作為薄膜的。
三則是荷載元件，即彈簧。最早的調節(jié)閥是用重物作為荷載元件。但是由于重物的重量是一定的，不會改變，所以當下游壓力變化的時候，重物就會推動閥桿不斷的運動，整個閥門處在不穩(wěn)定的狀態(tài)，因此后來改用彈簧作為荷載元件。彈簧是調節(jié)閥的靈魂，其軟硬程度決定了調節(jié)閥的控制范圍和靈敏程度，而彈簧的線性度決定了壓力調節(jié)的重復精度。
減壓閥彈簧的正確方向是推動閥芯打開的。當下游流量需求增大時，信號腔感應到下游壓力降低，薄膜下方的力減少，彈簧推動閥芯開度增大，從而滿足需求，達到新的平衡。下游流量需求減少時，壓力升高，薄膜下方的力上升壓縮彈簧，減少閥芯開度，從而達到新的平衡。如果下游需求為零，薄膜下方的壓力不斷增大，直至完美關閉閥門。此時的下游壓力被稱為“關閉壓力”，要高出設定壓力。判斷一個調節(jié)閥的好壞，其關閉壓力的控制非常重要，既能保證良好的密封性能，又不會破壞閥芯閥座。