如何選擇調(diào)壓閥來滿足您的流體系統(tǒng)需求

 

Wouter Pronk,世偉洛克高級(jí)現(xiàn)場工程師

調(diào)壓閥在許多工業(yè)流體和儀表系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用,其有助于保持或控制所需的壓力和流量,響應(yīng)系統(tǒng)變化。選擇合適的調(diào)壓閥對(duì)于系統(tǒng)保持安全運(yùn)行以及按預(yù)期運(yùn)行非常重要,錯(cuò)誤的選擇可能導(dǎo)致系統(tǒng)效率低下、性能差、頻繁故障排除以及潛在的安全隱患。

懂得如何選擇合適的調(diào)壓閥需要了解不同類型的調(diào)壓閥,它們是如何工作的,以及如何能夠利用它們來滿足您的系統(tǒng)需求。繼續(xù)閱讀,更多地了解調(diào)壓閥及其功能,以及如何確定可滿足您系統(tǒng)需求的合適之選。

● 什么是調(diào)壓閥?

從基本層面上講,調(diào)壓閥是一種機(jī)械裝置,旨在控制上游或下游壓力,響應(yīng)系統(tǒng)中的變化。這些變化可能包括在常規(guī)系統(tǒng)運(yùn)行期間發(fā)生的流量、壓力、溫度或其他因素的波動(dòng)。調(diào)壓閥的作用是保持所需的系統(tǒng)壓力。重要的是,調(diào)壓閥與閥門不同,后者控制系統(tǒng)流量并且不能自動(dòng)調(diào)節(jié)。調(diào)壓閥控制壓力,而不是流量,并且可自動(dòng)調(diào)節(jié)。

● 調(diào)壓閥類型

調(diào)壓閥主要有兩種類型:減壓閥和背壓閥。

· 減壓閥通過感應(yīng)出口壓力并控制自身下游壓力來控制流向工藝的壓力

· 背壓型調(diào)壓閥通過感應(yīng)進(jìn)口壓力并控制來自上游的壓力來控制來自工藝的壓力

您理想的調(diào)壓閥選擇取決于您的工藝要求。例如,如果您需要在系統(tǒng)介質(zhì)到達(dá)主工藝前將來自高壓源的壓力降低,減壓閥可以執(zhí)行此工作。相比之下,背壓閥可在系統(tǒng)條件導(dǎo)致壓力高于所需水平時(shí),通過釋放多余的壓力來幫助控制和保持上游壓力。如果在正確的環(huán)境中使用,每種類型均可幫助您在整個(gè)系統(tǒng)中保持所需的壓力。

減壓閥                    工藝                   背壓閥 

● 調(diào)壓閥工作原理

調(diào)壓閥包含三個(gè)可幫助它們實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)的重要部件:

· 控制元件,包括閥座和提升閥芯。閥座有助于控制壓力并防止在關(guān)閉流體時(shí)流體泄漏到調(diào)壓閥的另一側(cè)。在系統(tǒng)正在流動(dòng)的同時(shí),提升閥芯與閥座共同完成密封過程。

· 傳感元件,一般為隔膜或活塞。傳感元件可使提升閥芯在閥座中升降,從而控制進(jìn)口或出口壓力。

· 加載元件.根據(jù)應(yīng)用,調(diào)壓閥可以是彈簧加載調(diào)壓閥,也可以是圓頂加載調(diào)壓閥。加載元件會(huì)在隔膜頂部施加向下的平衡力。

(圖1)

這些元件共同工作,以創(chuàng)建所需的壓力控制?；钊蚋裟た筛袘?yīng)上游(進(jìn)口)壓力和下游(出口)壓力。然后傳感元件嘗試尋找與來自加載元件的設(shè)定力之間的平衡,設(shè)定壓力由用戶通過手柄或其他轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。傳感元件將使提升閥芯能夠從閥座打開或關(guān)閉。這些元件共同工作,以保持平衡并達(dá)到設(shè)定壓力。如果一個(gè)力發(fā)生變化,其他一些力也必須發(fā)生變化才能恢復(fù)平衡。

在減壓閥中,必須平衡四種不同的力,如圖 1 所示。這包括加載力 (F1)、進(jìn)口彈簧力 (F2)、出口壓力 (F3) 和進(jìn)口壓力 (F4)?？偧虞d力必須等于進(jìn)口彈簧力、出口壓力和進(jìn)口壓力的組合。

背壓閥運(yùn)行方式相似。它們必須平衡彈簧力 (F1)、進(jìn)口壓力 (F2) 和出口壓力 (F3),如圖 2 所示。在這里,彈簧力必須等于進(jìn)口壓力和出口壓力的合力。

● 作出正確的調(diào)壓閥選擇

通過了解調(diào)壓閥的如何運(yùn)行,您能夠更好地評(píng)估如何將不同的調(diào)壓閥特性與您的系統(tǒng)需求相匹配。要考慮的一些重要特征包括:

系統(tǒng)流動(dòng)

安裝合適大小的調(diào)壓閥是保持所需壓力的關(guān)鍵。合適的大小一般取決于系統(tǒng)中的流量 – 較大的調(diào)壓閥可處理更高的流量,同時(shí)有效控制壓力,而對(duì)于較低的流速,較小的調(diào)壓閥非常有效。確定調(diào)壓閥部件的尺寸大小也是很重要的。例如,使用更大的隔膜或活塞來控制更低壓力的應(yīng)用會(huì)更有效。所有部件需要基于您系統(tǒng)的要求恰當(dāng)?shù)拇_定尺寸。

(圖2)

系統(tǒng)壓力

由于調(diào)壓閥的主要功能是管理系統(tǒng)壓力,因此確保您的調(diào)壓閥選型適合最大、最小和系統(tǒng)運(yùn)行壓力是至關(guān)重要。調(diào)壓閥產(chǎn)品規(guī)范中通常會(huì)突出強(qiáng)調(diào)壓力控制范圍,這對(duì)于選擇合適的調(diào)壓閥非常重要。

系統(tǒng)溫度

工業(yè)流程可能有很寬的溫度范圍,您應(yīng)相信所選的調(diào)壓閥能夠經(jīng)受住預(yù)期的典型工作條件。環(huán)境因素是需要考慮的方面之一,此外還有流體溫度以及焦耳-湯姆遜效應(yīng)等因素,焦耳-湯姆遜效應(yīng)會(huì)因壓力下降而導(dǎo)致快速冷卻。

工藝敏感性

在調(diào)壓閥中確定控制模式的選擇,工藝敏感性發(fā)揮著重要作用。如上所述,大多數(shù)調(diào)壓閥為彈簧加載調(diào)壓閥或圓頂加載調(diào)壓閥。彈簧加載調(diào)壓閥是由操作員通過轉(zhuǎn)動(dòng)外部旋轉(zhuǎn)手柄來控制的,該旋轉(zhuǎn)手柄可控制傳感元件上的彈簧力。相比之下,圓頂加載調(diào)壓閥利用系統(tǒng)內(nèi)部的流體壓力提供作用在傳感元件上的設(shè)定壓力。盡管彈簧加載調(diào)壓閥更常見,并且操作員往往對(duì)其更加熟悉,但圓頂加載調(diào)壓閥可在需要它的應(yīng)用中幫助提高精度,并有益于自動(dòng)調(diào)壓應(yīng)用。

系統(tǒng)介質(zhì)

調(diào)壓閥的所有元件與系統(tǒng)介質(zhì)之間的材料兼容性對(duì)于部件使用壽命和避免停機(jī)非常重要。盡管橡膠和彈性體部件會(huì)出現(xiàn)一些自然退化,但某些系統(tǒng)介質(zhì)可能會(huì)導(dǎo)致退化加速和調(diào)壓閥過早出現(xiàn)故障。您可以在我們的材料科學(xué)培訓(xùn)課程中了解有關(guān)彈性體密封件和其他調(diào)壓閥部件的化學(xué)兼容性的更多信息。

隨著對(duì)可用調(diào)壓閥類型及其運(yùn)行方式的更深入了解,您將能夠更好地作出合適的選擇。調(diào)壓閥供應(yīng)商應(yīng)能夠?yàn)槟峁┏叽缧畔?、壓力和流量要求、溫度范?以及可滿足您系統(tǒng)需求的正確控制模式。您可以通過將不同應(yīng)用中的不同調(diào)壓閥與我們的調(diào)壓閥流量曲線生成器進(jìn)行比較來開始調(diào)壓閥選擇過程,然后與當(dāng)?shù)貕毫刂茖＜衣?lián)系,獲取更多信息。

若您系統(tǒng)的特定需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了本文的內(nèi)容。我們提供培訓(xùn),可幫助流體系統(tǒng)專業(yè)人員更深入地了解合適的調(diào)壓閥如何能夠提高效率和安全性。

此外,調(diào)壓閥供應(yīng)商應(yīng)能夠了解您的系統(tǒng)要求,引導(dǎo)您作出正確的選擇。我們經(jīng)驗(yàn)豐富的專家可提供這種幫助,利用全面的應(yīng)用知識(shí)和工程支持,作出適合您系統(tǒng)的選擇。如果您對(duì)優(yōu)化調(diào)壓閥性能感興趣,請聯(lián)系我們的壓力控制專家團(tuán)隊(duì),開始進(jìn)行交談。