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自力式壓力調節閥工作原理及其在石油工程中的應用

來源：哲成閥門作者：www.26338tyc.com 發布時間：2016-9-14 閱讀：次

　　自力式壓力調節閥工作原理及其在石油工程中的應用

率冉冉　董永武　范路芳
1.艾法能源工程股份有限公司　天津　300457
2.天津頂正印刷包材有限公司　天津　300457

　　摘要：本文講述了自力式壓力調節閥工作原理，介紹了它的類別，分析了自力式壓力調節閥在石油工程當中的應用。
　　關鍵詞：自力式壓力調節閥　壓力　流量

1　自力式壓力調節閥的組成

　　自力式壓力調節閥是自成一體的壓力控制器閥門。一般來講，介質壓力隨著介質流量的變化而變化。當介質流量發生變化時，為保證壓力恒定，則需要自力式調壓閥來控制。
　　自力式壓力調節閥由三大組成元素構成，分別為：
　　1）限流元素閥門等；
　　2）測量元素壓力表，閥膜，活塞等；
　　3）荷載元素彈簧，重物，人力等。

2　自力式調節閥的工作原理

　　自力式調節閥的作用就是在流量發生變化的時候保持壓力的恒定。
　　如圖1，當調節螺栓，使彈簧下壓指定位移時，系統保持平衡狀態的壓力即為壓力設定點。已知K=彈簧系數=每壓縮彈簧1英寸所要給彈簧施加的力=100 Lb/In；C區域的截面積為Area=10 in²。
當入口壓力為恒定時：即入口壓力=100 psig。
　　彈簧向下壓1”時：彈簧力=（100Lb/In）*（X）=100Lb。
　　所以=100 Lb，（為介質壓力）
　　所以出口壓力=100Lb/10in²=10psig。
　　即壓力設定點為=10psig。

圖1 自力式壓力調節閥的結構

　　剛開始時閥塞打開，介質從A腔體經過閥塞流入B腔，當B腔體流滿時，剛開始時閥塞打開，介質從A區域經閥塞流入B區域，隨著B區域壓力增加，介質經小孔流入C區域，C區域介質壓力慢慢增大，當壓力足夠大時，閥膜帶動閥桿向上運動，閥塞也隨之向上運動，使閥門趨于關閉狀態，介質流量減少，從而保持介質壓力在一定范圍內。

　　實驗得知，當=8 psig，此時的流量變為300 scfh；當=9 psig，此時的流量變為200 scfh。當10 psig時，流量=100psig，即彈簧力與B區域壓力相等時，彈簧不再運動，系統達到平衡狀態，Q（流量）將維持在50 scfh，從而使保持在設定壓力范圍。

　　以此做實驗，可得出當P1恒定在100 psig時，且設定壓力為10psig時，P2與Q的關系曲線圖，如圖2所示。

圖2 壓力與流量關系曲線圖

　　由圖2可知，隨著介質的流動，慢慢增大，又反過來影響閥門的開度，從而控制流量的大小，使壓力維持在一定范圍內。
　　由圖2可得出以下參數：
　　a）關段壓力達到零流量時的最大壓力即為關斷壓力。圖中調壓閥的關斷壓力為11 psig。
　　b）極限流量一個給定大小閥芯的最大流量，取決于入口壓力和閥芯大小。圖中調壓閥的極限流量為500 scfh。

3　自力式壓力調節閥的分類
　　按工作方式分類，調壓閥可以分為直接作用式調壓閥、指揮器作用式調壓閥。

a）直接作用式調壓閥
　　　直接作用式調壓閥就是通過介質本身直接控制閥門，達到調壓的作用。
　　　直接作用式調壓閥有閥后取壓形式與閥前取壓形式。
　　　閥后取壓，保持閥后的壓力在設定范圍內，達到閥后減壓的功效。
　　　閥前取壓，保持閥前的壓力在設定范圍內，達到閥前泄壓的功效。

b、指揮器作用式調壓閥

　　指揮器作用式調壓閥是通過兩個閥門之間的相互控制，來達到自動調壓的作用。閥1開啟，介質流入，隨著壓力增大，反過來影響閥1和閥2的開度，使閥1和閥2開度減小，從而介質降低介質流量，達到調壓的作用。

4　自力式壓力調節閥在石油工程中的應用
　　在某海域平臺，斜板除油器橇塊中，就用到了自力式調壓閥。
　　利用兩個調壓閥來控制罐體壓力，入口的減壓閥PCV-3012A（閥后取壓）使罐體的入口壓力保持在設定壓力范圍，出口的泄壓閥PCV-3012B（閥前取壓）使罐體壓力不超過設定值，減壓閥與泄壓閥的配合使用，使罐體壓力保持在一定壓力范圍。將罐體保持在一定壓力范圍，能使罐體流體順利排出，也保證罐體慢慢進液，維持在穩定狀態。
　　自力式壓力調節閥無須外加驅動能源，結構簡單、工程造價低、使用維護方便，在石油行業中得到廣泛應用。

圖3 自力式調節閥在石油工程中的應用

本文Tag：自力式壓力調節閥、調壓閥、壓差控制閥、卸壓閥、減壓閥

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