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  • 进口自力式压力调节阀工作原理及其在石油工程中的应用
    发布日期:2016-12-21


    1 自力式压力调节阀的组成

    自力式压力调节阀是自成一体的压力控制器阀门。一般来讲,介质压力随着介质流量的变化而变化。当介质流量发生变化时,为保证压力恒定,则需要自力式调压阀来控制。

    自力式压力调节阀由三大组成元素构成,分别为:

    1)限流元素阀门等;

    2)测量元素压力表,阀膜,活塞等;

    3)荷载元素弹簧,重物,人力等。

    2 自力式调节阀的工作原理

    自力式调节阀的作用就是在流量发生变化的时候保持压力的恒定。

    如图1,当调节螺栓,使弹簧下压指定位移时,系统保持平衡状态的压力即为压力设定点。已知K=弹簧系数=每压缩弹簧1英寸所要给弹簧施加的力=100Lb/InC区域的截面积为Area=10in2。

    1 自力式压力调节阀的结构

    当入口压力为恒定时:即入口压力=100psig

    弹簧向下压1”时:弹簧力=100Lb/In*X=100Lb

    所以=100Lb,(为介质压力)

    所以出口压力=100Lb/10in2=10psig

    即压力设定点为=10psig。

    刚开始时阀塞打开,介质从A腔体经过阀塞流入B腔,当B腔体流满时,刚开始时阀塞打开,介质从A区域经阀塞流入B区域,随着B区域压力增加,介质经小孔流入C区域,C区域介质压力慢慢增大,当压力足够大时,阀膜带动阀杆向上运动,阀塞也随之向上运动,使阀门趋于关闭状态,介质流量减少,从而保持介质压力在一定范围内。

    实验得知,当=8psig,此时的流量变为300scfh;当=9psig,此时的流量变为200scfh。当10psig时,流量=100psig,即弹簧力与B区域压力相等时,弹簧不再运动,系统达到平衡状态,Q(流量)将维持在50scfh,从而使保持在设定压力范围。

    以此做实验,可得出当P1恒定在100psig时,且设定压力为10psig时,P2Q的关系曲线图,如图2所示。

    2 压力与流量关系曲线图

    由图2可知,随着介质的流动,慢慢增大,又反过来影响阀门的开度,从而控制流量的大小,使压力维持在一定范围内。

    由图2可得出以下参数:

    a)关段压力达到零流量时的最大压力即为关断压力。图中调压阀的关断压力为11psig

    b)极限流量一个给定大小阀芯的最大流量,取决于入口压力和阀芯大小。图中调压阀的极限流量为500scfh

    3 自力式压力调节阀的分类

    按工作方式分类,调压阀可以分为直接作用式调压阀、指挥器作用式调压阀。

    a)直接作用式调压阀

    直接作用式调压阀就是通过介质本身直接控制阀门,达到调压的作用。

    直接作用式调压阀有阀后取压形式与阀前取压形式。

    阀后取压,保持阀后的压力在设定范围内,达到阀后减压的功效。

    阀前取压,保持阀前的压力在设定范围内,达到阀前泄压的功效。

    b、指挥器作用式调压阀

    指挥器作用式调压阀是通过两个阀门之间的相互控制,来达到自动调压的作用。阀1开启,介质流入,随着压力增大,反过来影响阀1和阀2的开度,使阀1和阀2开度减小,从而介质降低介质流量,达到调压的作用。

    3 自力式调节阀在石油工程中的应用

    4 自力式压力调节阀在石油工程中的应用

    在某海域平台,斜板除油器橇块中,就用到了自力式调压阀。

    利用两个调压阀来控制罐体压力,入口的减压阀PCV-3012A(阀后取压)使罐体的入口压力保持在设定压力范围,出口的泄压阀PCV-3012B(阀前取压)使罐体压力不超过设定值,减压阀与泄压阀的配合使用,使罐体压力保持在一定压力范围。将罐体保持在一定压力范围,能使罐体流体顺利排出,也保证罐体慢慢进液,维持在稳定状态。

    自力式压力调节阀无须外加驱动能源,结构简单、工程造价低、使用维护方便,在石油行业中得到广泛应用。

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