上海申弘閥門有限公司
1、概述
燃油壓力調(diào)節(jié)閥是提高艦船機(jī)動(dòng)性能和靈活性的一種裝置, 其主要功能就是保證船舶在高速前進(jìn)或者突然減速的過(guò)程中主燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)油口的壓力穩(wěn)定, 使燃機(jī)能夠正常工作。上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過(guò)濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門、電動(dòng)閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。本文介紹的自力型燃油壓力調(diào)節(jié)閥通過(guò)接受從燃機(jī)進(jìn)油口處反饋的壓力信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行開度的調(diào)節(jié), 保證燃機(jī)進(jìn)油口處的壓力穩(wěn)定, 而無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)操作。自力式壓力調(diào)節(jié)閥分為自力式壓力、壓差和流量調(diào)節(jié)閥三個(gè)系列。自力式壓力調(diào)節(jié)閥根據(jù)取壓點(diǎn)位置分閥前和閥后兩類，取壓點(diǎn)在閥前時(shí)，用于調(diào)節(jié)閥前壓力恒定；取壓點(diǎn)在閥后時(shí)，用于調(diào)節(jié)閥后壓力恒定。當(dāng)將閥前和閥后壓力同時(shí)引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣室兩側(cè)時(shí)，自力式壓差調(diào)節(jié)閥可以調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥兩端的壓力恒定，也可將安裝在管道上孔板兩端的壓差引入薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣室兩側(cè)，組成自力式流量調(diào)節(jié)閥，或用其他方式將流量檢測(cè)后用自力式壓差調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。
2、系統(tǒng)工作原理
燃油壓力調(diào)節(jié)閥(簡(jiǎn)稱調(diào)節(jié)閥, 下同) 并聯(lián)安裝在燃機(jī)進(jìn)油管路的旁通管路上(圖1) 。在船舶高速前進(jìn)或者突然減速時(shí), 燃機(jī)進(jìn)油口處的壓力會(huì)因此而改變, 此時(shí)安裝在旁通管路的調(diào)節(jié)閥開始工作。當(dāng)燃機(jī)進(jìn)油口處的壓力小于系統(tǒng)要求值時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié), 可使燃機(jī)進(jìn)油口處的壓力增大。當(dāng)燃機(jī)進(jìn)油口處的壓力高于系統(tǒng)要求值時(shí), 通過(guò)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié), 可使燃機(jī)進(jìn)油口處的壓力減小。整個(gè)工作過(guò)程就是利用工作壓力和彈簧力的差別,使得調(diào)節(jié)閥閥瓣上下移動(dòng), 調(diào)節(jié)壓力, 保證燃機(jī)進(jìn)油口處的壓力值在規(guī)定的范圍之內(nèi)。
工作介質(zhì)的閥前壓力P1經(jīng)過(guò)閥芯、閥座后的節(jié)流后，變?yōu)殚y后壓力P2。P2經(jīng)過(guò)控制管線輸入到執(zhí)行器的下
膜室內(nèi)作用在頂盤上，產(chǎn)生的作用力與彈簧的反作用力相平衡，決定了閥芯、閥座的相對(duì)位置，控制閥后壓力。當(dāng)閥后壓力P2增加時(shí)，P2作用在頂盤上的作用力也隨之增加。此時(shí)，頂盤的作用力大于彈簧的反作用力，使閥芯關(guān)向閥座的位置，直到頂盤的作用力與彈簧的反作用力相平衡為止。這時(shí)，閥芯與閥座的流通面積減少，流阻變大，從而使P2降為設(shè)定值。同理，當(dāng)閥后壓力P2降低時(shí)，作用方向與上述相反，這就是自力式（閥后）壓力調(diào)節(jié)閥的工作原理。 本類閥門在管道中一般應(yīng)當(dāng)水平安裝。
當(dāng)需要改變閥后壓力P2的設(shè)定值時(shí)，可調(diào)整調(diào)節(jié)螺母。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3、技術(shù)要求
油泵供油壓力 0.4MPa
油泵供油流量 3.3 m3 /h
燃?xì)廨啓C(jī)額定流量 2.6 m3 /h
燃機(jī)進(jìn)口前壓力穩(wěn)定范圍 0.25 ±0.07MPa
閥門結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度 L = 160 mm
閥門高度 H≤180 mm
閥門內(nèi)徑 d = 25 mm
壓力調(diào)節(jié)閥
1.調(diào)節(jié)螺釘 2.閥蓋 3.彈簧 4.薄膜 5.反饋腔 6.調(diào)節(jié)閥芯 7.閥體
圖2 壓力調(diào)節(jié)閥
4、調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
安裝在燃機(jī)進(jìn)油旁通管路上的調(diào)節(jié)閥不僅需要調(diào)節(jié)主管路燃機(jī)進(jìn)口處的壓力, 還需要排掉油泵泵出的多余油量。一般的調(diào)節(jié)閥有直接作用薄膜式、直接作用波紋管式、先導(dǎo)活塞式、先導(dǎo)薄膜式和組合式等多種結(jié)構(gòu)。直接作用薄膜式調(diào)節(jié)閥的原理是由薄膜的上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)閥門的開度變化來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力, 結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單, 動(dòng)作可靠。直接作用波紋管式調(diào)節(jié)閥的工作原理和薄膜式相同, 只是由波紋管代替薄膜。先導(dǎo)式調(diào)節(jié)閥是先由閥門內(nèi)部的導(dǎo)閥動(dòng)作, 帶動(dòng)主閥瓣的開度變化來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力, 但是燃油介質(zhì)中的雜質(zhì)可能會(huì)堵塞閥門內(nèi)部的先導(dǎo)孔,導(dǎo)致閥門功能失效。組合式調(diào)節(jié)閥由主閥、導(dǎo)閥和截止閥等組成, 是一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng), 比較復(fù)雜, 增加了管路的復(fù)雜性。綜合比較各類型調(diào)節(jié)閥的特性,根據(jù)供油系統(tǒng)的管路結(jié)構(gòu)情況, 采用直接作用薄膜式減壓閥的結(jié)構(gòu)作為調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)(圖2)。
該調(diào)節(jié)閥以單彈簧作為外加壓力, 通過(guò)U 形薄膜和反饋腔的壓力直接進(jìn)行比較, 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。調(diào)節(jié)閥芯帶有長(zhǎng)導(dǎo)向軸結(jié)構(gòu), 可以防止由于壓力變化而引起的閥芯振動(dòng)或者發(fā)生卡阻。調(diào)節(jié)螺釘使閥門可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要來(lái)設(shè)定不同的壓力調(diào)節(jié)區(qū)間。閥芯和閥座設(shè)計(jì)成具有截止功能的結(jié)構(gòu), 當(dāng)反饋壓力低于要求值時(shí), 調(diào)節(jié)閥能夠*關(guān)閉, 確保主管路的壓力不低于系統(tǒng)要求的小值。被控介質(zhì)輸入閥后，閥前壓力P1通過(guò)控制管線輸入下膜室，經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后的壓力Ps輸入上膜室，P1與Ps的差即△Ps=P1-Ps 稱為有效壓力。P1作用在膜片上產(chǎn)生的推力與Ps作用在膜片上產(chǎn)生的推力差與彈簧反力相平衡確定了閥芯與閥座的相對(duì)位置，從而確定了流經(jīng)閥的流量。當(dāng)流經(jīng)閥的流量增加時(shí)，即△Ps增加，結(jié)果P1、Ps分別作用在下、上膜室，使閥芯向閥座方向移動(dòng)，從而改變了閥芯與閥座之間的流通面積，使Ps增加，增加后的Ps作用在膜片上的推力加上彈簧反力與P1作用在膜片上的推力在新的位置產(chǎn)生平衡達(dá)到控制流量的目的。反之，同理。
自力式調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制領(lǐng)域中的介質(zhì)流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)。根據(jù)自動(dòng)化系統(tǒng)中的控制信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的開度，從而實(shí)現(xiàn)介質(zhì)流量、壓力、溫度和液位的調(diào)節(jié)。
5、調(diào)節(jié)閥工作特性
目前大部分調(diào)節(jié)閥是使閥后的壓力保持在某個(gè)規(guī)定值, 但是在此燃機(jī)系統(tǒng)中, 調(diào)節(jié)閥被安裝在旁通管路上, 卻需要控制主管路燃機(jī)進(jìn)油口處的壓力, 因此, 需要從燃機(jī)進(jìn)油口處引出一個(gè)反饋信號(hào), 調(diào)節(jié)閥根據(jù)反饋信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)燃機(jī)進(jìn)油口處的壓力低于規(guī)定壓力值時(shí), 反饋壓力小于彈簧設(shè)定值, 彈簧將膜片往下壓, 減小閥門的開度, 使燃機(jī)進(jìn)油管路的流量增大, 壓力隨之升高。當(dāng)燃機(jī)進(jìn)油口處的壓力高于規(guī)定壓力值時(shí), 反饋壓力大于彈簧設(shè)定值, 反饋腔內(nèi)的油壓推動(dòng)膜片往上運(yùn)動(dòng), 增大閥門的開度, 使燃機(jī)進(jìn)油管路的流量減小, 壓力隨之降低。
6、靜態(tài)特性分析
根據(jù)系統(tǒng)提供的參數(shù), 系統(tǒng)油泵提供燃油的流量恒定為3.3 m3 /h, 燃機(jī)的大用油量為2.6 m3 /h。當(dāng)燃機(jī)的用油量大時(shí), 其進(jìn)口處的壓力不能低于0.18 MPa。燃機(jī)停機(jī)時(shí), 進(jìn)口處的壓力不能高于0.32 MPa。由此確定了設(shè)計(jì)的理論參數(shù)。當(dāng)燃機(jī)用油量為2.6 m3 /h, 經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié), 使燃機(jī)進(jìn)口處的壓力≥0.20MPa。當(dāng)燃機(jī)在緊急情況下停機(jī)時(shí), 燃機(jī)進(jìn)口處的壓力≤0.32MPa (圖3) 。即無(wú)論燃機(jī)進(jìn)口處的流量值是多少, 燃機(jī)進(jìn)口處的壓力維持在0.20～0.32 MPa之間, 就能滿足系統(tǒng)的要求。
自力式調(diào)節(jié)閥組是一種無(wú)需外加能源而直接依靠被調(diào)介質(zhì)自身的壓力變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)壓力的節(jié)能型產(chǎn)品，可用于非腐蝕性(高溫度350攝氏度)液體、氣體和蒸汽等介質(zhì)的壓力裝置。廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、輕工等工業(yè)部門及城市供熱、供暖系統(tǒng)。 自力式調(diào)節(jié)閥閥 是一種直觀簡(jiǎn)便的流量調(diào)節(jié)控制裝置，管網(wǎng)中應(yīng)用該型自力式流量控制閥自力式平衡閥 是一種直觀簡(jiǎn)便的流量調(diào)節(jié)控制裝置， 型自力式流量控制閥 自力式平衡閥)是一種直觀簡(jiǎn)便的流量調(diào)節(jié)控制裝置 閥可直接根據(jù)設(shè)計(jì)來(lái)設(shè)定流量，閥門可在水的作用下， 閥可直接根據(jù)設(shè)計(jì)來(lái)設(shè)定流量，閥門可在水的作用下，自動(dòng)消除管線的剩余壓頭及壓力波動(dòng)所引起的流量 用下 偏差，無(wú)論系統(tǒng)壓力怎樣變化均保持設(shè)定流量不變，該閥這些功能使管網(wǎng)流量調(diào)節(jié)一次完成， 偏差，無(wú)論系統(tǒng)壓力怎樣變化均保持設(shè)定流量不變，該閥這些功能使管網(wǎng)流量調(diào)節(jié)一次完成，把調(diào)網(wǎng)工作 變?yōu)楹?jiǎn)單的流量分配，有效地解決管網(wǎng)的水力失調(diào)。 在安裝自力式調(diào)節(jié)閥組時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1)閥在氣體或低粘度液體介質(zhì)中使用時(shí)，自力式壓力調(diào)節(jié)閥為直立安裝在水平管上，當(dāng)位置空間不允許時(shí)才倒裝或斜裝。
(2)閥在蒸汽或高粘度液體介質(zhì)中使用時(shí)，通自力式壓力調(diào)節(jié)閥為倒立安裝在水平管上，冷凝器(蒸汽用自力式)應(yīng)高于調(diào)壓閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)而低于閥前后接管。使用前冷凝器應(yīng)灌滿冷水，以后約3個(gè)月灌水一次。
(3)取壓點(diǎn)應(yīng)取在調(diào)壓閥適當(dāng)位置，閥前調(diào)壓應(yīng)大于2倍管道直徑，閥后調(diào)壓應(yīng)大于6倍管道直徑。
(4)為便于現(xiàn)場(chǎng)維修及操作，調(diào)壓閥四周應(yīng)留有適當(dāng)空間。
(5)當(dāng)介質(zhì)為潔凈氣體或液體時(shí)，閥前過(guò)濾器可不安裝。
(6)調(diào)壓閥通徑過(guò)大(DN≥100時(shí))，應(yīng)有固定支架。
(7)當(dāng)確認(rèn)介質(zhì)很潔凈時(shí)，件3可不安裝。
(8)位置實(shí)在不允許時(shí)，傍通閥(手動(dòng))可以省略(我們不)．
(9)閥組后根據(jù)需要用戶可選配止回閥、安全閥等
(10)自力式閥根據(jù)計(jì)算通徑可以小于管道直徑，而截止閥、切斷球閥、傍通閥、過(guò)濾器則不能小于管道直徑。
7、模擬試驗(yàn)
通過(guò)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)調(diào)節(jié)閥樣機(jī)進(jìn)行了壓力調(diào)節(jié)性能試驗(yàn)。分別模擬了燃機(jī)從正常運(yùn)轉(zhuǎn)到突然加速至滿工況運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(狀態(tài)1) , 以及燃機(jī)從滿工況運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)到緊急停機(jī)的狀態(tài)(狀態(tài)2) , 對(duì)這兩個(gè)狀態(tài)中燃機(jī)進(jìn)油口處的壓力以及流量值進(jìn)行了測(cè)試記錄(圖4) 。
8、結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過(guò)理論設(shè)計(jì)計(jì)算、靜態(tài)特性分析和性能試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比, 調(diào)節(jié)閥的壓力調(diào)節(jié)指標(biāo)達(dá)到了技術(shù)要求。調(diào)節(jié)閥在模擬試驗(yàn)系統(tǒng)上的試驗(yàn)表明, 燃?xì)廨啓C(jī)在任意的一種工況下, 調(diào)節(jié)閥均能夠使燃機(jī)進(jìn)口處的壓力穩(wěn)定在0.20～0.32 MPa之間。該閥門能夠較好地完成壓力的調(diào)節(jié)功能, 對(duì)船上燃機(jī)起到了很好的保護(hù)作用。 與本文相關(guān)的論文有：五陽(yáng)煤礦應(yīng)用閥門案例
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