如何选择调压阀来满足您的流体系统需求

 

Wouter Pronk,世伟洛克高级现场工程师

调压阀在许多工业流体和仪表系统中起着至关重要的作用,其有助于保持或控制所需的压力和流量,响应系统变化。选择合适的调压阀对于系统保持安全运行以及按预期运行非常重要,错误的选择可能导致系统效率低下、性能差、频繁故障排除以及潜在的安全隐患。

懂得如何选择合适的调压阀需要了解不同类型的调压阀,它们是如何工作的,以及如何能够利用它们来满足您的系统需求。继续阅读,更多地了解调压阀及其功能,以及如何确定可满足您系统需求的合适之选。

● 什么是调压阀?

从基本层面上讲,调压阀是一种机械装置,旨在控制上游或下游压力,响应系统中的变化。这些变化可能包括在常规系统运行期间发生的流量、压力、温度或其他因素的波动。调压阀的作用是保持所需的系统压力。重要的是,调压阀与阀门不同,后者控制系统流量并且不能自动调节。调压阀控制压力,而不是流量,并且可自动调节。

● 调压阀类型

调压阀主要有两种类型:减压阀和背压阀。

· 减压阀通过感应出口压力并控制自身下游压力来控制流向工艺的压力

· 背压型调压阀通过感应进口压力并控制来自上游的压力来控制来自工艺的压力

您理想的调压阀选择取决于您的工艺要求。例如,如果您需要在系统介质到达主工艺前将来自高压源的压力降低,减压阀可以执行此工作。相比之下,背压阀可在系统条件导致压力高于所需水平时,通过释放多余的压力来帮助控制和保持上游压力。如果在正确的环境中使用,每种类型均可帮助您在整个系统中保持所需的压力。

减压阀                    工艺                   背压阀 

● 调压阀工作原理

调压阀包含三个可帮助它们实现压力调节的重要部件:

· 控制元件,包括阀座和提升阀芯。阀座有助于控制压力并防止在关闭流体时流体泄漏到调压阀的另一侧。在系统正在流动的同时,提升阀芯与阀座共同完成密封过程。

· 传感元件,一般为隔膜或活塞。传感元件可使提升阀芯在阀座中升降,从而控制进口或出口压力。

· 加载元件.根据应用,调压阀可以是弹簧加载调压阀,也可以是圆顶加载调压阀。加载元件会在隔膜顶部施加向下的平衡力。

(图1)

这些元件共同工作,以创建所需的压力控制。活塞或隔膜可感应上游(进口)压力和下游(出口)压力。然后传感元件尝试寻找与来自加载元件的设定力之间的平衡,设定压力由用户通过手柄或其他转动机构进行调节。传感元件将使提升阀芯能够从阀座打开或关闭。这些元件共同工作,以保持平衡并达到设定压力。如果一个力发生变化,其他一些力也必须发生变化才能恢复平衡。

在减压阀中,必须平衡四种不同的力,如图 1 所示。这包括加载力 (F1)、进口弹簧力 (F2)、出口压力 (F3) 和进口压力 (F4)。总加载力必须等于进口弹簧力、出口压力和进口压力的组合。

背压阀运行方式相似。它们必须平衡弹簧力 (F1)、进口压力 (F2) 和出口压力 (F3),如图 2 所示。在这里,弹簧力必须等于进口压力和出口压力的合力。

● 作出正确的调压阀选择

通过了解调压阀的如何运行,您能够更好地评估如何将不同的调压阀特性与您的系统需求相匹配。要考虑的一些重要特征包括:

系统流动

安装合适大小的调压阀是保持所需压力的关键。合适的大小一般取决于系统中的流量 – 较大的调压阀可处理更高的流量,同时有效控制压力,而对于较低的流速,较小的调压阀非常有效。确定调压阀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来控制更低压力的应用会更有效。所有部件需要基于您系统的要求恰当的确定尺寸。

(图2)

系统压力

由于调压阀的主要功能是管理系统压力,因此确保您的调压阀选型适合最大、最小和系统运行压力是至关重要。调压阀产品规范中通常会突出强调压力控制范围,这对于选择合适的调压阀非常重要。

系统温度

工业流程可能有很宽的温度范围,您应相信所选的调压阀能够经受住预期的典型工作条件。环境因素是需要考虑的方面之一,此外还有流体温度以及焦耳-汤姆逊效应等因素,焦耳-汤姆逊效应会因压力下降而导致快速冷却。

工艺敏感性

在调压阀中确定控制模式的选择,工艺敏感性发挥着重要作用。如上所述,大多数调压阀为弹簧加载调压阀或圆顶加载调压阀。弹簧加载调压阀是由操作员通过转动外部旋转手柄来控制的,该旋转手柄可控制传感元件上的弹簧力。相比之下,圆顶加载调压阀利用系统内部的流体压力提供作用在传感元件上的设定压力。尽管弹簧加载调压阀更常见,并且操作员往往对其更加熟悉,但圆顶加载调压阀可在需要它的应用中帮助提高精度,并有益于自动调压应用。

系统介质

调压阀的所有元件与系统介质之间的材料兼容性对于部件使用寿命和避免停机非常重要。尽管橡胶和弹性体部件会出现一些自然退化,但某些系统介质可能会导致退化加速和调压阀过早出现故障。您可以在我们的材料科学培训课程中了解有关弹性体密封件和其他调压阀部件的化学兼容性的更多信息。

随着对可用调压阀类型及其运行方式的更深入了解,您将能够更好地作出合适的选择。调压阀供应商应能够为您提供尺寸信息、压力和流量要求、温度范围,以及可满足您系统需求的正确控制模式。您可以通过将不同应用中的不同调压阀与我们的调压阀流量曲线生成器进行比较来开始调压阀选择过程,然后与当地压力控制专家联系,获取更多信息。

若您系统的特定需求远远超出了本文的内容。我们提供培训,可帮助流体系统专业人员更深入地了解合适的调压阀如何能够提高效率和安全性。

此外,调压阀供应商应能够了解您的系统要求,引导您作出正确的选择。我们经验丰富的专家可提供这种帮助,利用全面的应用知识和工程支持,作出适合您系统的选择。如果您对优化调压阀性能感兴趣,请联系我们的压力控制专家团队,开始进行交谈。