上海申弘阀门有限公司
1、概述
燃油压力调节阀是提高舰船机动性能和灵活性的一种装置, 其主要功能就是保证船舶在高速前进或者突然减速的过程中主燃气轮机进油口的压力稳定, 使燃机能够正常工作。上海申弘阀门有限公司主营阀门有：减压阀(气体减压阀,可调式减压阀,波纹管减压阀,活塞式减压阀,蒸汽减压阀,先导式减压阀,空气减压阀,氮气减压阀,水用减压阀,自力式减压阀,比例减压阀)、安全阀、保温阀、低温阀、球阀、截止阀、闸阀、止回阀、蝶阀、过滤器、放料阀、隔膜阀、旋塞阀、柱塞阀、平衡阀、调节阀、疏水阀、管夹阀、排污阀、排气阀、排泥阀、气动阀门、电动阀门、高压阀门、中压阀门、低压阀门、水力控制阀、真空阀门、衬胶阀门、衬氟阀门。本文介绍的自力型燃油压力调节阀通过接受从燃机进油口处反馈的压力信号自动进行开度的调节, 保证燃机进油口处的压力稳定, 而无需现场调节操作。自力式压力调节阀分为自力式压力、压差和流量调节阀三个系列。自力式压力调节阀根据取压点位置分阀前和阀后两类，取压点在阀前时，用于调节阀前压力恒定；取压点在阀后时，用于调节阀后压力恒定。当将阀前和阀后压力同时引入执行机构的气室两侧时，自力式压差调节阀可以调节调节阀两端的压力恒定，也可将安装在管道上孔板两端的压差引入薄膜执行机构的气室两侧，组成自力式流量调节阀，或用其他方式将流量检测后用自力式压差调节阀实现流量调节。
2、系统工作原理
燃油压力调节阀(简称调节阀, 下同) 并联安装在燃机进油管路的旁通管路上(图1) 。在船舶高速前进或者突然减速时, 燃机进油口处的压力会因此而改变, 此时安装在旁通管路的调节阀开始工作。当燃机进油口处的压力小于系统要求值时,通过调节阀的调节, 可使燃机进油口处的压力增大。当燃机进油口处的压力高于系统要求值时, 通过调节阀的调节, 可使燃机进油口处的压力减小。整个工作过程就是利用工作压力和弹簧力的差别,使得调节阀阀瓣上下移动, 调节压力, 保证燃机进油口处的压力值在规定的范围之内。
工作介质的阀前压力P1经过阀芯、阀座后的节流后，变为阀后压力P2。P2经过控制管线输入到执行器的下
膜室内作用在顶盘上，产生的作用力与弹簧的反作用力相平衡，决定了阀芯、阀座的相对位置，控制阀后压力。当阀后压力P2增加时，P2作用在顶盘上的作用力也随之增加。此时，顶盘的作用力大于弹簧的反作用力，使阀芯关向阀座的位置，直到顶盘的作用力与弹簧的反作用力相平衡为止。这时，阀芯与阀座的流通面积减少，流阻变大，从而使P2降为设定值。同理，当阀后压力P2降低时，作用方向与上述相反，这就是自力式（阀后）压力调节阀的工作原理。 本类阀门在管道中一般应当水平安装。
当需要改变阀后压力P2的设定值时，可调整调节螺母。
系统结构
图1 系统结构
3、技术要求
油泵供油压力 0.4MPa
油泵供油流量 3.3 m3 /h
燃气轮机额定流量 2.6 m3 /h
燃机进口前压力稳定范围 0.25 ±0.07MPa
阀门结构长度 L = 160 mm
阀门高度 H≤180 mm
阀门内径 d = 25 mm
压力调节阀
1.调节螺钉 2.阀盖 3.弹簧 4.薄膜 5.反馈腔 6.调节阀芯 7.阀体
图2 压力调节阀
4、调节阀结构特点
安装在燃机进油旁通管路上的调节阀不仅需要调节主管路燃机进口处的压力, 还需要排掉油泵泵出的多余油量。一般的调节阀有直接作用薄膜式、直接作用波纹管式、先导活塞式、先导薄膜式和组合式等多种结构。直接作用薄膜式调节阀的原理是由薄膜的上下运动带动阀门的开度变化来调节系统压力, 结构比较简单, 动作可靠。直接作用波纹管式调节阀的工作原理和薄膜式相同, 只是由波纹管代替薄膜。先导式调节阀是先由阀门内部的导阀动作, 带动主阀瓣的开度变化来调节系统压力, 但是燃油介质中的杂质可能会堵塞阀门内部的先导孔,导致阀门功能失效。组合式调节阀由主阀、导阀和截止阀等组成, 是一个调节系统, 比较复杂, 增加了管路的复杂性。综合比较各类型调节阀的特性,根据供油系统的管路结构情况, 采用直接作用薄膜式减压阀的结构作为调节阀的结构(图2)。
该调节阀以单弹簧作为外加压力, 通过U 形薄膜和反馈腔的压力直接进行比较, 调节机构简单可靠。调节阀芯带有长导向轴结构, 可以防止由于压力变化而引起的阀芯振动或者发生卡阻。调节螺钉使阀门可以根据系统的实际需要来设定不同的压力调节区间。阀芯和阀座设计成具有截止功能的结构, 当反馈压力低于要求值时, 调节阀能够*关闭, 确保主管路的压力不低于系统要求的小值。被控介质输入阀后，阀前压力P1通过控制管线输入下膜室，经节流阀节流后的压力Ps输入上膜室，P1与Ps的差即△Ps=P1-Ps 称为有效压力。P1作用在膜片上产生的推力与Ps作用在膜片上产生的推力差与弹簧反力相平衡确定了阀芯与阀座的相对位置，从而确定了流经阀的流量。当流经阀的流量增加时，即△Ps增加，结果P1、Ps分别作用在下、上膜室，使阀芯向阀座方向移动，从而改变了阀芯与阀座之间的流通面积，使Ps增加，增加后的Ps作用在膜片上的推力加上弹簧反力与P1作用在膜片上的推力在新的位置产生平衡达到控制流量的目的。反之，同理。
自力式调节阀用于调节工业自动化过程控制领域中的介质流量、压力、温度、液位等工艺参数。根据自动化系统中的控制信号，自动调节阀门的开度，从而实现介质流量、压力、温度和液位的调节。
5、调节阀工作特性
目前大部分调节阀是使阀后的压力保持在某个规定值, 但是在此燃机系统中, 调节阀被安装在旁通管路上, 却需要控制主管路燃机进油口处的压力, 因此, 需要从燃机进油口处引出一个反馈信号, 调节阀根据反馈信号进行调节。当燃机进油口处的压力低于规定压力值时, 反馈压力小于弹簧设定值, 弹簧将膜片往下压, 减小阀门的开度, 使燃机进油管路的流量增大, 压力随之升高。当燃机进油口处的压力高于规定压力值时, 反馈压力大于弹簧设定值, 反馈腔内的油压推动膜片往上运动, 增大阀门的开度, 使燃机进油管路的流量减小, 压力随之降低。
6、静态特性分析
根据系统提供的参数, 系统油泵提供燃油的流量恒定为3.3 m3 /h, 燃机的大用油量为2.6 m3 /h。当燃机的用油量大时, 其进口处的压力不能低于0.18 MPa。燃机停机时, 进口处的压力不能高于0.32 MPa。由此确定了设计的理论参数。当燃机用油量为2.6 m3 /h, 经过调节阀的调节, 使燃机进口处的压力≥0.20MPa。当燃机在紧急情况下停机时, 燃机进口处的压力≤0.32MPa (图3) 。即无论燃机进口处的流量值是多少, 燃机进口处的压力维持在0.20～0.32 MPa之间, 就能满足系统的要求。
自力式调节阀组是一种无需外加能源而直接依靠被调介质自身的压力变化进行自动调节压力的节能型产品，可用于非腐蚀性(高温度350摄氏度)液体、气体和蒸汽等介质的压力装置。广泛应用于石油、化工、冶金、轻工等工业部门及城市供热、供暖系统。 自力式调节阀阀 是一种直观简便的流量调节控制装置，管网中应用该型自力式流量控制阀自力式平衡阀 是一种直观简便的流量调节控制装置， 型自力式流量控制阀 自力式平衡阀)是一种直观简便的流量调节控制装置 阀可直接根据设计来设定流量，阀门可在水的作用下， 阀可直接根据设计来设定流量，阀门可在水的作用下，自动消除管线的剩余压头及压力波动所引起的流量 用下 偏差，无论系统压力怎样变化均保持设定流量不变，该阀这些功能使管网流量调节一次完成， 偏差，无论系统压力怎样变化均保持设定流量不变，该阀这些功能使管网流量调节一次完成，把调网工作 变为简单的流量分配，有效地解决管网的水力失调。 在安装自力式调节阀组时，应注意以下几点：
(1)阀在气体或低粘度液体介质中使用时，自力式压力调节阀为直立安装在水平管上，当位置空间不允许时才倒装或斜装。
(2)阀在蒸汽或高粘度液体介质中使用时，通自力式压力调节阀为倒立安装在水平管上，冷凝器(蒸汽用自力式)应高于调压阀的执行机构而低于阀前后接管。使用前冷凝器应灌满冷水，以后约3个月灌水一次。
(3)取压点应取在调压阀适当位置，阀前调压应大于2倍管道直径，阀后调压应大于6倍管道直径。
(4)为便于现场维修及操作，调压阀四周应留有适当空间。
(5)当介质为洁净气体或液体时，阀前过滤器可不安装。
(6)调压阀通径过大(DN≥100时)，应有固定支架。
(7)当确认介质很洁净时，件3可不安装。
(8)位置实在不允许时，傍通阀(手动)可以省略(我们不)．
(9)阀组后根据需要用户可选配止回阀、安全阀等
(10)自力式阀根据计算通径可以小于管道直径，而截止阀、切断球阀、傍通阀、过滤器则不能小于管道直径。
7、模拟试验
通过模拟试验系统对调节阀样机进行了压力调节性能试验。分别模拟了燃机从正常运转到突然加速至满工况运转状态(状态1) , 以及燃机从满工况运转状态到紧急停机的状态(状态2) , 对这两个状态中燃机进油口处的压力以及流量值进行了测试记录(图4) 。
8、结语
经过理论设计计算、静态特性分析和性能试验结果对比, 调节阀的压力调节指标达到了技术要求。调节阀在模拟试验系统上的试验表明, 燃气轮机在任意的一种工况下, 调节阀均能够使燃机进口处的压力稳定在0.20～0.32 MPa之间。该阀门能够较好地完成压力的调节功能, 对船上燃机起到了很好的保护作用。 与本文相关的论文有：五阳煤矿应用阀门案例
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