自力式调节阀与压力控制阀的区别

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之前介绍组合式减压阀在国华惠州热电应用，现在介绍自力式调节阀发展的比较早，按用途与结构分类主要有压力自力式调节阀、自力式差压调节阀、自力式温度调节阀、自力式液位调节阀和自力式流量调节阀等。温度自力式调节阀适用于以蒸汽为加热介质的各种加热器中，对被加热物质（油、水等）的温度进行自动调节。也可用于以冷水为冷却介质的各种冷凝器中被冷却物质的温度自动调节。自力式调节阀主要应用在被控参数一旦调定后，不经常改变(调整)的场合，而被控参数经常改变(调整)的场合，应使用气动或电动调节阀；自力式调节阀一般应用在非腐蚀性工 艺条件下；被控参数不应超过或接近所选择的调整范围的极限值，应留有一定裕量；自力式温度调节阀一般用于温度变化比较缓慢的场合，不适用于温度急剧变化的 场合；当介质温度超过140℃时，在控制管线安装隔离罐，当介质温度超过200℃时，除在控制管线安装隔离罐，还应在控制阀与执行机构之间加装散热片(不 同制造商的产品，此温度值会有所不同)；隔离罐应高于调节阀的执行机构而低于阀前后接管；对于非洁净流体，在阀前应安装过滤器，一般情况下，应将阀门倒立 安装，即控制阀在上，执行机构在下，此种安装方式可使其重心在下，有利于阀门的稳定运行。当介质温度低于80℃时，阀门可以正立安装，当介质温度高于 80℃时，则阀门必须倒立安装。
对自力式调节阀')进行了介绍，并着重阐述了流量系数的计算方法，自力式调节阀的选择方法及选择时应注意的事项。

       自力式调节阀是一种无需外来能源，依靠被调介质自身的压力、温度、流量变化进行自动调节的节能仪表。具有测量、执行、控制的综合功能。尤其适合于在无电源无气源的场合工作。广泛应用于城市供热、供暖系统及石油、化工、冶金、电力、轻工等工业部门的自控系统。
      目前，由于各种因素的影响(包括工艺条件不准确，计算公式及计算方法上的差异及实际工艺条件与计算时考虑的工艺条件不一致)，加上不可预见的因素，往往理 论上计算出的数据，选择的产品不能满足现场实际需要。选择的调节阀口径过大或过小。选择的材料及公称压力不合适，同样会造成事故和不必要的浪费。本文将就 自力式调节阀通用的选择原则、选择方法、流量系数计算及选择注意事项等进行阐述。

      1 自力式调节阀与压力控制阀的区别自力式调节阀介绍
      自力式调节阀可分为自力式压力调节阀、自力式温度调节阀及自力式流量调节阀3种。其中自力式压力调节阀应用。
      1.1 自力式压力调节阀
      根据作用形式的不同，自力式压力调节阀又可分为直接作用式和指挥器操作式2种。指挥器操作式自力式压力调节阀控制精度高，可比一般的直接作用式压力调节阀 高一倍左右，压力调节范围广，尤其是在微压方面，故适合在控制精度要求比较高或压力调节设定值比较小的场合应用。氮封装置就是其典型应用之一。
      根据被调压力取压点的不同，又分为阀前压力调节型(K 型，用于背压调节)和阀后压力调节型(B型，用于减压调节)2种。阀前压力调节型自力式压力调节阀，其初始位置的阀芯在关闭位置，当阀前压力逐渐升高，阀 门逐渐打开，直至阀前压力稳定在要求的给定值；阀后压力调节型自力式压力调节阀，其初始位置的阀芯在开启位置，当阀后压力逐渐升高，阀门逐渐关闭，直至阀 后压力稳定在要求的给定值。
      此外，还有一种自力式差压(微压)调节阀，也分为差压上升阀开启(K型)和差压上升阀关闭(B型)2种形式。将自力式差压调节阀的低压端通大气，即变为自力式微压调节阀。
工作原理

１）自力式阀后压力调节的工作原理。阀前压力P1经过阀芯、阀座的节流后，变为阀后压力P2。P2经过管线输入上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P2增加时，P2作用在顶盘上的作用力也随之增加。此时，顶盘上的作用力大于弹簧的反作用力，使阀芯关向阀座的位置。这时，阀芯与阀座之间的流通面积减少，流阻变大，P2降低，直到顶盘上的作用力与弹簧反作用力相平衡为止，从而使P2降为设定值。同理，当P2降低时，作用方向与上述相反，这就是阀后压力调节的工作原理。

自力式压力调节阀与控制阀的区别

这两类产品的区别，主要在于控制阀既需要外界能源（如电源或气源）做驱动能，又需要接受外来控制仪表信号才能改变阀内截流件相对位置，从而实现改变流体流量。而自力式压力调节阀则既不需外来能源，又不需要接受外来控制仪表信号，仅靠被调介质的压力信号，便可实现压力调节。自力式压力调节阀的特点由于自力式压力调节阀没有外来驱动能源，因此该产品的操作力较小，
1 自力式调节阀特点

自力式调节阀是一种无须外加驱动能源，依靠被测介质自身的能量，按设定值进行自动调节的控制装置它集检测、控制、执行诸多功能于一身，自成一个独立的仪表控制系统。具有以下特点：无需外加驱动能源，节能，运行费用低，适用于爆炸性危险环境；结构简单，维护工作量小，可以实现无人值守；集变送器、控制器及执行机构的功能于一体，价格低廉，节约工程投资。以油田常用的三相分离器为例，使用自力式调节阀工程投资仅为使用电动单元组合仪表的三分之一。
  2 自力式调节阀种类
 自力式调节阀种类很多，按被控参数可分为自力式压力（差压）调节阀、自力式液位调节阀、自力式温度调节阀、自力式流量调节阀等。

  3 自力式调节阀原理
  3.1 自力式压力调节阀原理
   如图1所示，自力式阀前压力调节阀，其阀芯初始位置在关闭状态。阀前压力P1经阀芯、阀座节流后，变为阀后压力P2，同时P1经过取压管输入至上膜室内作用在膜片上，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，从而控制阀前压力。
 当P1增加时，P1作用于膜片上的力也随之增加。此时膜片上的作用力大于弹簧的反作用力，使阀芯向离开阀座的方向移动，这时阀芯与阀座之间的流通面积变大，流阻变小，P1向阀后泄压，直到膜片上的作用力与弹簧反作用力相平衡为止，从而使P1降为设定值。同理，P1降低时，动作方向与上述相反，这就是阀前压力调节的工作原理。
阀后压力调节与阀前的相同，但阀芯反装。
   可通过调节弹簧反作用力的大小来改变压力设定值。流量特性一般为快开。

  3.2 自力式液位调节阀原理
 上海申弘阀门有限公司主营阀门有：减压阀(组合式减压阀,可调式减压阀,自力式减压阀自力式液位调节阀又称浮子液面调节器，其工作原理如图2所示，浮球通过连杆机构与调节阀的阀杆相连接。通过浮球和连杆机构的作用，调整阀门的开度来使液位保持在适当的高度上。当出液量减少，容器内液位升高时，说明进液量大于出液量，浮球随之升高，并通过连杆机构立即将阀门关小；反之，当液位降低时浮球通过连杆机构将阀门开大，直到进出液量相等，液位稳定为止。这就是进口控制的工作原理。
出口控制与进口控制原理相同，但阀芯反装。
 这里，浮球是系统的检测元件，而连杆机构就是一个简单的调节器，阀就是终执行元件，组成一个完整的液位自控系统。阀的流量特性有直线和等百分比可选。阀体有直通式和角式两种。
3.3 自力式温度调节阀、自力式流量调节阀
其工作原理与自力式压力调节阀大同小异，在此不再赘述。

4 选型使用注意问题
 4.1 调节精度
自力式调节阀是由机械的方法组成的纯比例调节系统，因此控制的结果不可避免地存在静差。调节精度一般为±5%~±10%。适用于调节品质要求不高的场合。更多产品详见www.zczkvalve.com
4.2 允许压差
 由于自力式调节阀没有驱动能源，仅靠介质自身的能源（压力阀靠介质压力，液位阀靠介质对浮球的浮力等），而且无法象普通控制阀可通过提高气源压力来增大压差。从而导致允许差压较普通控制阀小，口径也受限制。以上海科力达自控阀门有限公司生产的自力式压力调节阀为例，DN80以下的阀允许压差高2.0MPa（PN4.0MPa时），而普通气动控制阀高可达6.4MPa。目前，该公司的自力式压力调节阀大口径为DN300。自力式液位调节阀由于受浮球浮力的限制，允许差压也小，多数生产商对允许差压未作明确，选用时应向生产商咨询。同样原因，自力式液位调节阀口径大做到DN250，对大多数场合已经够用，特殊场合如果流量特别大，可使用两台或多台并联。
 4.3 介质黏度
 由自力式压力调节阀原理和结构特点知，介质黏度过高容易引起引压管的堵塞，影响膜片的弹性，导致阀内压力平衡元件不能正常工作。特别是凝固点较高的介质在停工降温后凝固也将使波纹管开工后无法正常工作。国内厂家的产品样本未见介质允许黏度值。国外已有厂家在液体情况下允许使用介质运动黏度为7×10-4m2/s和8×10-4m2/s。在河南油田，个别阀运用在稠油介质，黏度在2×10-4m2/s左右。
 高黏度的介质可选用重锤平衡自力式压力调节阀。
 4.4 对密封的要求
 自力式调节阀国内还没有统一的产品标准。生产商一般参照控制阀的国家标准进行生产。
 国标GB/T4123-92 要求控制阀本体填料函及其他连接处无渗漏现象。可以满足可燃、有体介质对密封性的要求。而国标GB/T4123-92 对气动执行机构的气室密封要求：“气动执行机构的气室应保证气密。在额定气源压力下，5min内薄膜气室内的压力下降不得大于2.5kPa。”显然这是针对以压缩空气为气源的规定，不能满足自力式调节阀对可燃、有体介质的使用要求。
 油田的气体介质大多为易燃易爆有的气体，油类液体介质通常要挥发出可燃气体，是不允许有渗漏的。这些场合对自力式调节阀的密封要求比国标严格，选用时要特别注明。

4.5 自力式调节阀计算
 该计算同普通控制阀，不再详述。

它具有如下特点。

1、平衡式阀芯结构，如平衡型单座，双阀芯平衡型，套筒平衡型等。

2、快开流量特性，其阀芯为平板型。

3、公称通径与阀体特征：ＤＮ２０～１００ｍｍ（或１２５），阀上设有波纹管，阀芯为单座（有的厂家产品ＤＮ２０ｍｍ的没波纹管，阀芯也为单座）；公称通径大于１００ｍｍ时，阀上盖内不设波纹管，阀芯为双阀芯或套筒结构。

4、执行机构种类：设定值≤０．６ＭＰａ时，选薄膜式执行机构；设定值＞０．６ＭＰａ时，选气缸式执行机构。

5 自力式调节阀在油田的应用
 （1）自力式调节阀与普通控制阀相比有多种差异，但这些差异并不影响在油田的使用。油田的绝大多数场合如计量站、集油站、转油站、联合站等场合生产过程压力、温度不高（1.0MPa，100℃以下），介质黏度不大（2×10-4m2/s以下），控制精度要求不高（一般±10% ），自力式调节阀*可以满足生产需要。
（2）自力式调节阀在河南油田已有十几年的使用历史，已得到了实践的检验和成功的应用。典型应用：油气水三相分离器的压力控制，油室、水室液位控制，如图3所示；除油器压力、液位控制，如图4所示；气液分离器、缓冲罐压力、液位控制（略）；居民区供暖分支管线的流量、温度控制等（略）。

6 结束语
 自力式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，在石油行业得到了广泛的应用，尤其是在油田边远站点。同时也受到了广大基层人员的欢迎。与本产品相关论文：200X先导隔膜式水用减压阀安装要求