5．動態工作過程

(1)調節工作時，介質低進高出。主閥閥芯9小頭端直徑與閥座10內腔通道尺寸一致，介質通過閥芯平衡孔16、通孔Φ1、通孔Φ2進入橡膠膜片3下端，與閥套上端面O形圈19組成密封氣室，且介質壓力等于進口介質壓力。閥芯9上下端所受壓力完全平衡，橡膠膜片3上下氣室受力有效面積完全相等。調節指揮閥和穩壓閥，主閥出口壓力P₂穩定，橡膠膜片3上氣室作用力為控制壓力P₃乘以橡膠膜片3有效面積s加彈簧力，橡膠膜片3下氣室為進口介質壓力P₁乘以橡膠膜片3有效面積S，上、下氣室平衡時，P₃S+F_彈=P₁S，上、下氣室壓差△P=P₁-P₃=F_彈/S。由此可見，橡膠膜片3上下氣室壓差只與彈簧力和橡膠膜片有效面積s有關，與進出口介質壓力無關，其橡膠膜片壓差值△P的設計值遠小于傳統調壓器標準規定值，橡膠膜片的工作條件完全得到改善，設計制造更容易滿足長壽命使用要求，也更能保證高壓差、高精度調節使用要求。

(2)當下游端用戶停止工作時，調壓器出口介質壓力P₂升高，P₂值的變化由信號管反饋給指揮閥，當P₂值升高到關閉壓力值時指揮閥關閉，主閥橡膠膜片上下氣室介質都不流動，其壓力等于進口介質壓力。在復位彈簧作用下，主閥閥芯9下端內腔嵌入的非金屬環墊15端面緊貼在閥座10的凸臺端面，主閥自動關閉。

(3)如果出現橡膠膜片3損壞的情況，上、下氣室相通，上、下氣室壓力等于進口介質壓力，在復位彈簧力作用下，主閥自動安全截斷保護。

(4)當下游介質壓力超高(過載)或超低(失壓)不能滿足正常調節范圍工作時，串接指揮閥和失壓安全保護閥，通過指揮閥信號反饋，下游介質壓力超高時，指揮閥切斷關閉信號壓力源；下游介質壓力超低時，失壓安全保護閥切斷關閉信號壓力源，主閥在復位彈簧作用下利用閥芯閥座面積壓差自動安全截斷，密封零泄漏。

6．穩壓閥的作用

穩壓閥主要使進入主閥上端氣室的控制壓力總是向趨于使主閥出口壓力P₂穩定方向變化。

(1)當進口壓力P₁變化時，通過穩壓閥的開度變化，使進入主閥橡膠膜片3上端的進氣壓力P₃產生變化，主閥橡膠膜片3上、下端氣室壓力重新平衡，主閥閥芯9底端與閥座10凸臺端面的開度上移或下移，主閥出口壓力P₂。向趨于原設定出口壓力值方向變化，在指揮閥共同作用下，主閥出口壓力P₂余差值極小，基本不隨P₁變化而變化，仍維持原設定壓力值。

(2)當主閥出口流量變化時，通過出口壓力P₂連接穩壓閥氣室，穩壓閥開度產生變化，進入主閥橡膠膜片3上端的進氣壓力P₃產生變化，同理，主閥出口壓力P₂不隨出口流量變化而變化，仍維持原設定壓力值。

(3)在特殊工況或某些場合下，用戶要求當閥前壓力不穩定、波動范圍較大時，仍然需要閥后壓力穩定不變，滿足下游用氣。本閥通過實驗證明，在閥前壓力波動100％的范圍內，仍能保證閥后壓力穩定及精度要求。

(4)由此可見，穩壓閥的作用是進一步輔助指揮閥，實現了主閥出口壓力P₂不受進口壓力P₁和出口流量變化的影響，能在主閥進、出口的較大凋壓范圍內實現高精度調節。穩壓閥把主閥的閥前閥后壓力變化都反饋給主閥控制壓力，主閥控制壓力又在指揮閥根據出口壓力P₂反饋作用下，使控制壓力的變化總是趨于原設定的P₂值穩定方向變化，調壓器的壓力特性和流量特性更趨于理想化，使調節范圍更寬、調節精度更高。

7．技術創新性

該項目與當前同類技術比較具有如下創新點和先進性：

(1)膜片使用壽命長：主閥膜墊上沒有介質通道孔，橡膠膜片不作截止密封要求，避免了關閉時在密封通道孔所受到的密封剪切力，碟形膜墊內腔開有環形貯氣槽，利于實現主閥開啟，為橡膠膜片在不受介質沖刷的平衡氣室中實現傳動功能，提供了基本工作條件，延長了橡膠膜片使用壽命。

(2)滿足高壓力、大通徑壓力調節：橡膠膜片傳動工作時壓差小，其值為復位彈簧力除以膜片有效面積，工作壓差不受進出口壓力變化影響，其壓差值完全控制在設定范圍內，滿足高壓力進出口壓力調節功能，調節工作壓力范圍可達到10.0MPa壓力級以上。

(3)調壓精度高：主閥膜墊下氣室與進口壓力相通平衡，氣室介質不流動，避免了介質流動造成的紊流現象，使主閥膜墊上、下氣室調節平衡時，穩定性好、波動小、調節精度高。

(4)密封零泄漏：主閥閥芯、閥座采用配對硬軟雙質密封副，在閥芯平衡孔作用下，閥芯上下端受力平衡，很小密封比壓力即可實現密封“零泄漏”。

(5)自動安全切斷保護：主閥根據介質壓力高低和使用要求，利用不同介質流向和結構特點分別滿足不同壓力級別的壓力調節，并實現在高、低介質壓力工作時，如出現橡膠膜片損壞情況，在復位彈簧和平衡力作用下，主閥都能自動安全截斷保護。

(6)壓力特性和流量特性優異：穩壓閥根據閥前壓力變化和閥后流量變化，使主閥上膜室控制壓力總是趨于閥后壓力穩定方向變化。壓力特性和流量特性優異，調節壓力范圍寬，穩壓精度高δP₂<±3%，關閉壓力≤1.05P₂遠小于傳統調節器。

(7)失壓安全保護閥和指揮閥串聯共同作用壓力調節，當介質壓力太高指揮閥關閉信號源壓力通道；介質壓力太低時，失壓安全保護閥關閉信號壓力通道，實現過載失壓自動安全切斷保護功能。從而使該產品同時具有高性能參數調節和安全切斷功能，在工藝管線輸配系統中就不再單獨設計選用安全切斷閥。

高壓差高精度籠式凋壓器通過主閥傳動和執行結構的科學合理設計，調節原理的創新，調節壓力的穩定補償，安全保護功能的完善，使本調壓器在調節通徑、調節壓力、調節范圍、調節精度、使用壽命和安全保護功能等方面與現有技術相比都有較大突破。

8．實施效果

(1)該閥現場使用性能穩定、波動小，使用壽命長。

(2)解決了利用橡膠膜片在膜墊凸臺處密封易使硫化鐵粉末粘堵產生的泄漏現象，密封實現零泄漏。

(3)調節壓力范圍寬，穩壓精度高，關閉壓力遠小于傳統調節器。整體結構簡單，維修更換方便。

(4)在主閥膜片損壞、過載或失壓特殊工況條件下實現自動安全切斷保護。

(5)為天然氣管線設備安全可靠地運行提供了必要保障，可以有效避免安全事故和環境污染，替代進口同類產品，推進了油氣礦區裝備水平國產化進程。

9．結束語

該調壓器通過結構原理的自主創新設計，在調節通徑、調節壓力、調節范圍、調節精度、使用壽命和安全保護功能等方面都有較大突破。一只閥同時具有安全切斷和多級節流調節的雙重功能，工作性能穩定、波動小、調壓精度高、關閉壓力小、截止密封可靠、膜片使用壽命長，其獨創的調節結構屬國內首創，技術水平國內領先。是一種理想的換代產品，特別在大通徑高壓力級的調壓突破，它的成功開發為天然氣采集輸自控系統提供了一種先進可靠的調節裝置，可大量推廣應用于我國燃氣輸配管道裝置系統工程建設，具有良好的經濟效益和社會效益。

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