上海申弘閥門有限公司
1、概述
燃油壓力調節閥是提高艦船機動性能和靈活性的一種裝置, 其主要功能就是保證船舶在高速前進或者突然減速的過程中主燃氣輪機進油口的壓力穩定, 使燃機能夠正常工作。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調節閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。本文介紹的自力型燃油壓力調節閥通過接受從燃機進油口處反饋的壓力信號自動進行開度的調節, 保證燃機進油口處的壓力穩定, 而無需現場調節操作。自力式壓力調節閥分為自力式壓力、壓差和流量調節閥三個系列。自力式壓力調節閥根據取壓點位置分閥前和閥后兩類，取壓點在閥前時，用于調節閥前壓力恒定；取壓點在閥后時，用于調節閥后壓力恒定。當將閥前和閥后壓力同時引入執行機構的氣室兩側時，自力式壓差調節閥可以調節調節閥兩端的壓力恒定，也可將安裝在管道上孔板兩端的壓差引入薄膜執行機構的氣室兩側，組成自力式流量調節閥，或用其他方式將流量檢測后用自力式壓差調節閥實現流量調節。
2、系統工作原理
燃油壓力調節閥(簡稱調節閥, 下同) 并聯安裝在燃機進油管路的旁通管路上(圖1) 。在船舶高速前進或者突然減速時, 燃機進油口處的壓力會因此而改變, 此時安裝在旁通管路的調節閥開始工作。當燃機進油口處的壓力小于系統要求值時,通過調節閥的調節, 可使燃機進油口處的壓力增大。當燃機進油口處的壓力高于系統要求值時, 通過調節閥的調節, 可使燃機進油口處的壓力減小。整個工作過程就是利用工作壓力和彈簧力的差別,使得調節閥閥瓣上下移動, 調節壓力, 保證燃機進油口處的壓力值在規定的范圍之內。
工作介質的閥前壓力P1經過閥芯、閥座后的節流后，變為閥后壓力P2。P2經過控制管線輸入到執行器的下
膜室內作用在頂盤上，產生的作用力與彈簧的反作用力相平衡，決定了閥芯、閥座的相對位置，控制閥后壓力。當閥后壓力P2增加時，P2作用在頂盤上的作用力也隨之增加。此時，頂盤的作用力大于彈簧的反作用力，使閥芯關向閥座的位置，直到頂盤的作用力與彈簧的反作用力相平衡為止。這時，閥芯與閥座的流通面積減少，流阻變大，從而使P2降為設定值。同理，當閥后壓力P2降低時，作用方向與上述相反，這就是自力式（閥后）壓力調節閥的工作原理。 本類閥門在管道中一般應當水平安裝。
當需要改變閥后壓力P2的設定值時，可調整調節螺母。
系統結構
圖1 系統結構
3、技術要求
油泵供油壓力 0.4MPa
油泵供油流量 3.3 m3 /h
燃氣輪機額定流量 2.6 m3 /h
燃機進口前壓力穩定范圍 0.25 ±0.07MPa
閥門結構長度 L = 160 mm
閥門高度 H≤180 mm
閥門內徑 d = 25 mm
壓力調節閥
1.調節螺釘 2.閥蓋 3.彈簧 4.薄膜 5.反饋腔 6.調節閥芯 7.閥體
圖2 壓力調節閥
4、調節閥結構特點
安裝在燃機進油旁通管路上的調節閥不僅需要調節主管路燃機進口處的壓力, 還需要排掉油泵泵出的多余油量。一般的調節閥有直接作用薄膜式、直接作用波紋管式、先導活塞式、先導薄膜式和組合式等多種結構。直接作用薄膜式調節閥的原理是由薄膜的上下運動帶動閥門的開度變化來調節系統壓力, 結構比較簡單, 動作可靠。直接作用波紋管式調節閥的工作原理和薄膜式相同, 只是由波紋管代替薄膜。先導式調節閥是先由閥門內部的導閥動作, 帶動主閥瓣的開度變化來調節系統壓力, 但是燃油介質中的雜質可能會堵塞閥門內部的先導孔,導致閥門功能失效。組合式調節閥由主閥、導閥和截止閥等組成, 是一個調節系統, 比較復雜, 增加了管路的復雜性。綜合比較各類型調節閥的特性,根據供油系統的管路結構情況, 采用直接作用薄膜式減壓閥的結構作為調節閥的結構(圖2)。
該調節閥以單彈簧作為外加壓力, 通過U 形薄膜和反饋腔的壓力直接進行比較, 調節機構簡單可靠。調節閥芯帶有長導向軸結構, 可以防止由于壓力變化而引起的閥芯振動或者發生卡阻。調節螺釘使閥門可以根據系統的實際需要來設定不同的壓力調節區間。閥芯和閥座設計成具有截止功能的結構, 當反饋壓力低于要求值時, 調節閥能夠*關閉, 確保主管路的壓力不低于系統要求的小值。被控介質輸入閥后，閥前壓力P1通過控制管線輸入下膜室，經節流閥節流后的壓力Ps輸入上膜室，P1與Ps的差即△Ps=P1-Ps 稱為有效壓力。P1作用在膜片上產生的推力與Ps作用在膜片上產生的推力差與彈簧反力相平衡確定了閥芯與閥座的相對位置，從而確定了流經閥的流量。當流經閥的流量增加時，即△Ps增加，結果P1、Ps分別作用在下、上膜室，使閥芯向閥座方向移動，從而改變了閥芯與閥座之間的流通面積，使Ps增加，增加后的Ps作用在膜片上的推力加上彈簧反力與P1作用在膜片上的推力在新的位置產生平衡達到控制流量的目的。反之，同理。
自力式調節閥用于調節工業自動化過程控制領域中的介質流量、壓力、溫度、液位等工藝參數。根據自動化系統中的控制信號，自動調節閥門的開度，從而實現介質流量、壓力、溫度和液位的調節。
5、調節閥工作特性
目前大部分調節閥是使閥后的壓力保持在某個規定值, 但是在此燃機系統中, 調節閥被安裝在旁通管路上, 卻需要控制主管路燃機進油口處的壓力, 因此, 需要從燃機進油口處引出一個反饋信號, 調節閥根據反饋信號進行調節。當燃機進油口處的壓力低于規定壓力值時, 反饋壓力小于彈簧設定值, 彈簧將膜片往下壓, 減小閥門的開度, 使燃機進油管路的流量增大, 壓力隨之升高。當燃機進油口處的壓力高于規定壓力值時, 反饋壓力大于彈簧設定值, 反饋腔內的油壓推動膜片往上運動, 增大閥門的開度, 使燃機進油管路的流量減小, 壓力隨之降低。
6、靜態特性分析
根據系統提供的參數, 系統油泵提供燃油的流量恒定為3.3 m3 /h, 燃機的大用油量為2.6 m3 /h。當燃機的用油量大時, 其進口處的壓力不能低于0.18 MPa。燃機停機時, 進口處的壓力不能高于0.32 MPa。由此確定了設計的理論參數。當燃機用油量為2.6 m3 /h, 經過調節閥的調節, 使燃機進口處的壓力≥0.20MPa。當燃機在緊急情況下停機時, 燃機進口處的壓力≤0.32MPa (圖3) 。即無論燃機進口處的流量值是多少, 燃機進口處的壓力維持在0.20～0.32 MPa之間, 就能滿足系統的要求。
自力式調節閥組是一種無需外加能源而直接依靠被調介質自身的壓力變化進行自動調節壓力的節能型產品，可用于非腐蝕性(高溫度350攝氏度)液體、氣體和蒸汽等介質的壓力裝置。廣泛應用于石油、化工、冶金、輕工等工業部門及城市供熱、供暖系統。 自力式調節閥閥 是一種直觀簡便的流量調節控制裝置，管網中應用該型自力式流量控制閥自力式平衡閥 是一種直觀簡便的流量調節控制裝置， 型自力式流量控制閥 自力式平衡閥)是一種直觀簡便的流量調節控制裝置 閥可直接根據設計來設定流量，閥門可在水的作用下， 閥可直接根據設計來設定流量，閥門可在水的作用下，自動消除管線的剩余壓頭及壓力波動所引起的流量 用下 偏差，無論系統壓力怎樣變化均保持設定流量不變，該閥這些功能使管網流量調節一次完成， 偏差，無論系統壓力怎樣變化均保持設定流量不變，該閥這些功能使管網流量調節一次完成，把調網工作 變為簡單的流量分配，有效地解決管網的水力失調。 在安裝自力式調節閥組時，應注意以下幾點：
(1)閥在氣體或低粘度液體介質中使用時，自力式壓力調節閥為直立安裝在水平管上，當位置空間不允許時才倒裝或斜裝。
(2)閥在蒸汽或高粘度液體介質中使用時，通自力式壓力調節閥為倒立安裝在水平管上，冷凝器(蒸汽用自力式)應高于調壓閥的執行機構而低于閥前后接管。使用前冷凝器應灌滿冷水，以后約3個月灌水一次。
(3)取壓點應取在調壓閥適當位置，閥前調壓應大于2倍管道直徑，閥后調壓應大于6倍管道直徑。
(4)為便于現場維修及操作，調壓閥四周應留有適當空間。
(5)當介質為潔凈氣體或液體時，閥前過濾器可不安裝。
(6)調壓閥通徑過大(DN≥100時)，應有固定支架。
(7)當確認介質很潔凈時，件3可不安裝。
(8)位置實在不允許時，傍通閥(手動)可以省略(我們不)．
(9)閥組后根據需要用戶可選配止回閥、安全閥等
(10)自力式閥根據計算通徑可以小于管道直徑，而截止閥、切斷球閥、傍通閥、過濾器則不能小于管道直徑。
7、模擬試驗
通過模擬試驗系統對調節閥樣機進行了壓力調節性能試驗。分別模擬了燃機從正常運轉到突然加速至滿工況運轉狀態(狀態1) , 以及燃機從滿工況運轉狀態到緊急停機的狀態(狀態2) , 對這兩個狀態中燃機進油口處的壓力以及流量值進行了測試記錄(圖4) 。
8、結語
經過理論設計計算、靜態特性分析和性能試驗結果對比, 調節閥的壓力調節指標達到了技術要求。調節閥在模擬試驗系統上的試驗表明, 燃氣輪機在任意的一種工況下, 調節閥均能夠使燃機進口處的壓力穩定在0.20～0.32 MPa之間。該閥門能夠較好地完成壓力的調節功能, 對船上燃機起到了很好的保護作用。 與本文相關的論文有：五陽煤礦應用閥門案例
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