5．動(dòng)態(tài)工作過程

(1)調(diào)節(jié)工作時(shí)，介質(zhì)低進(jìn)高出。主閥閥芯9小頭端直徑與閥座10內(nèi)腔通道尺寸一致，介質(zhì)通過閥芯平衡孔16、通孔Φ1、通孔Φ2進(jìn)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(zhì)壓力等于進(jìn)口介質(zhì)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(diào)節(jié)指揮閥和穩(wěn)壓閥，主閥出口壓力P₂穩(wěn)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(jìn)口介質(zhì)壓力P₁乘以橡膠膜片3有效面積S，上、下氣室平衡時(shí)，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(guān)，與進(jìn)出口介質(zhì)壓力無關(guān)，其橡膠膜片壓差值△P的設(shè)計(jì)值遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)調(diào)壓器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，橡膠膜片的工作條件完全得到改善，設(shè)計(jì)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(diào)節(jié)使用要求。

(2)當(dāng)下游端用戶停止工作時(shí)，調(diào)壓器出口介質(zhì)壓力P₂升高，P₂值的變化由信號管反饋給指揮閥，當(dāng)P₂值升高到關(guān)閉壓力值時(shí)指揮閥關(guān)閉，主閥橡膠膜片上下氣室介質(zhì)都不流動(dòng)，其壓力等于進(jìn)口介質(zhì)壓力。在復(fù)位彈簧作用下，主閥閥芯9下端內(nèi)腔嵌入的非金屬環(huán)墊15端面緊貼在閥座10的凸臺端面，主閥自動(dòng)關(guān)閉。

(3)如果出現(xiàn)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(jìn)口介質(zhì)壓力，在復(fù)位彈簧力作用下，主閥自動(dòng)安全截?cái)啾Ｗo(hù)。

(4)當(dāng)下游介質(zhì)壓力超高(過載)或超低(失壓)不能滿足正常調(diào)節(jié)范圍工作時(shí)，串接指揮閥和失壓安全保護(hù)閥，通過指揮閥信號反饋，下游介質(zhì)壓力超高時(shí)，指揮閥切斷關(guān)閉信號壓力源；下游介質(zhì)壓力超低時(shí)，失壓安全保護(hù)閥切斷關(guān)閉信號壓力源，主閥在復(fù)位彈簧作用下利用閥芯閥座面積壓差自動(dòng)安全截?cái)啵芊饬阈孤?/p>

6．穩(wěn)壓閥的作用

穩(wěn)壓閥主要使進(jìn)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(wěn)定方向變化。

(1)當(dāng)進(jìn)口壓力P₁變化時(shí)，通過穩(wěn)壓閥的開度變化，使進(jìn)入主閥橡膠膜片3上端的進(jìn)氣壓力P₃產(chǎn)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(shè)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(shè)定壓力值。

(2)當(dāng)主閥出口流量變化時(shí)，通過出口壓力P₂連接穩(wěn)壓閥氣室，穩(wěn)壓閥開度產(chǎn)生變化，進(jìn)入主閥橡膠膜片3上端的進(jìn)氣壓力P₃產(chǎn)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(shè)定壓力值。

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

(4)由此可見，穩(wěn)壓閥的作用是進(jìn)一步輔助指揮閥，實(shí)現(xiàn)了主閥出口壓力P₂不受進(jìn)口壓力P₁和出口流量變化的影響，能在主閥進(jìn)、出口的較大凋壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高精度調(diào)節(jié)。穩(wěn)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(jù)出口壓力P₂反饋?zhàn)饔孟拢箍刂茐毫Φ淖兓偸勤呌谠O(shè)定的P₂值穩(wěn)定方向變化，調(diào)壓器的壓力特性和流量特性更趨于理想化，使調(diào)節(jié)范圍更寬、調(diào)節(jié)精度更高。

7．技術(shù)創(chuàng)新性

該項(xiàng)目與當(dāng)前同類技術(shù)比較具有如下創(chuàng)新點(diǎn)和先進(jìn)性：

(1)膜片使用壽命長：主閥膜墊上沒有介質(zhì)通道孔，橡膠膜片不作截止密封要求，避免了關(guān)閉時(shí)在密封通道孔所受到的密封剪切力，碟形膜墊內(nèi)腔開有環(huán)形貯氣槽，利于實(shí)現(xiàn)主閥開啟，為橡膠膜片在不受介質(zhì)沖刷的平衡氣室中實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)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(diào)節(jié)：橡膠膜片傳動(dòng)工作時(shí)壓差小，其值為復(fù)位彈簧力除以膜片有效面積，工作壓差不受進(jìn)出口壓力變化影響，其壓差值完全控制在設(shè)定范圍內(nèi)，滿足高壓力進(jìn)出口壓力調(diào)節(jié)功能，調(diào)節(jié)工作壓力范圍可達(dá)到10.0MPa壓力級以上。

(3)調(diào)壓精度高：主閥膜墊下氣室與進(jìn)口壓力相通平衡，氣室介質(zhì)不流動(dòng)，避免了介質(zhì)流動(dòng)造成的紊流現(xiàn)象，使主閥膜墊上、下氣室調(diào)節(jié)平衡時(shí)，穩(wěn)定性好、波動(dòng)小、調(diào)節(jié)精度高。

(4)密封零泄漏：主閥閥芯、閥座采用配對硬軟雙質(zhì)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(shí)現(xiàn)密封“零泄漏”。

(5)自動(dòng)安全切斷保護(hù)：主閥根據(jù)介質(zhì)壓力高低和使用要求，利用不同介質(zhì)流向和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分別滿足不同壓力級別的壓力調(diào)節(jié)，并實(shí)現(xiàn)在高、低介質(zhì)壓力工作時(shí)，如出現(xiàn)橡膠膜片損壞情況，在復(fù)位彈簧和平衡力作用下，主閥都能自動(dòng)安全截?cái)啾Ｗo(hù)。

(6)壓力特性和流量特性優(yōu)異：穩(wěn)壓閥根據(jù)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(wěn)定方向變化。壓力特性和流量特性優(yōu)異，調(diào)節(jié)壓力范圍寬，穩(wěn)壓精度高δP₂<±3%，關(guān)閉壓力≤1.05P₂遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器。

(7)失壓安全保護(hù)閥和指揮閥串聯(lián)共同作用壓力調(diào)節(jié)，當(dāng)介質(zhì)壓力太高指揮閥關(guān)閉信號源壓力通道；介質(zhì)壓力太低時(shí)，失壓安全保護(hù)閥關(guān)閉信號壓力通道，實(shí)現(xiàn)過載失壓自動(dòng)安全切斷保護(hù)功能。從而使該產(chǎn)品同時(shí)具有高性能參數(shù)調(diào)節(jié)和安全切斷功能，在工藝管線輸配系統(tǒng)中就不再單獨(dú)設(shè)計(jì)選用安全切斷閥。

高壓差高精度籠式凋壓器通過主閥傳動(dòng)和執(zhí)行結(jié)構(gòu)的科學(xué)合理設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)原理的創(chuàng)新，調(diào)節(jié)壓力的穩(wěn)定補(bǔ)償，安全保護(hù)功能的完善，使本調(diào)壓器在調(diào)節(jié)通徑、調(diào)節(jié)壓力、調(diào)節(jié)范圍、調(diào)節(jié)精度、使用壽命和安全保護(hù)功能等方面與現(xiàn)有技術(shù)相比都有較大突破。

8．實(shí)施效果

(1)該閥現(xiàn)場使用性能穩(wěn)定、波動(dòng)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(chǎn)生的泄漏現(xiàn)象，密封實(shí)現(xiàn)零泄漏。

(3)調(diào)節(jié)壓力范圍寬，穩(wěn)壓精度高，關(guān)閉壓力遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器。整體結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)安全切斷保護(hù)。

(5)為天然氣管線設(shè)備安全可靠地運(yùn)行提供了必要保障，可以有效避免安全事故和環(huán)境污染，替代進(jìn)口同類產(chǎn)品，推進(jìn)了油氣礦區(qū)裝備水平國產(chǎn)化進(jìn)程。

9．結(jié)束語

該調(diào)壓器通過結(jié)構(gòu)原理的自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在調(diào)節(jié)通徑、調(diào)節(jié)壓力、調(diào)節(jié)范圍、調(diào)節(jié)精度、使用壽命和安全保護(hù)功能等方面都有較大突破。一只閥同時(shí)具有安全切斷和多級節(jié)流調(diào)節(jié)的雙重功能，工作性能穩(wěn)定、波動(dòng)小、調(diào)壓精度高、關(guān)閉壓力小、截止密封可靠、膜片使用壽命長，其獨(dú)創(chuàng)的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)屬國內(nèi)首創(chuàng)，技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先。是一種理想的換代產(chǎn)品，特別在大通徑高壓力級的調(diào)壓突破，它的成功開發(fā)為天然氣采集輸自控系統(tǒng)提供了一種先進(jìn)可靠的調(diào)節(jié)裝置，可大量推廣應(yīng)用于我國燃?xì)廨斉涔艿姥b置系統(tǒng)工程建設(shè)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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