5．動態(tài)工作過程

(1)調(diào)節(jié)工作時，介質(zhì)低進高出。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，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)，與進出口介質(zhì)壓力無關(guān)，其橡膠膜片壓差值△P的設(shè)計值遠小于傳統(tǒng)調(diào)壓器標準規(guī)定值，橡膠膜片的工作條件完全得到改善，設(shè)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(diào)節(jié)使用要求。

(2)當下游端用戶停止工作時，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P₂值升高到關(guān)閉壓力值時指揮閥關(guān)閉，主閥橡膠膜片上下氣室介質(zhì)都不流動，其壓力等于進口介質(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、下氣室壓力等于進口介質(zhì)壓力，在復(fù)位彈簧力作用下，主閥自動安全截斷保護。

(4)當下游介質(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，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(zhì)壓力超高時，指揮閥切斷關(guān)閉信號壓力源；下游介質(zhì)壓力超低時，失壓安全保護閥切斷關(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安全截斷，密封零泄漏。

6．穩(wěn)壓閥的作用

穩(wěn)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(wěn)定方向變化。

(1)當進口壓力P₁變化時，通過穩(wěn)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(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)當主閥出口流量變化時，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，進入主閥橡膠膜片3上端的進氣壓力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，用戶要求當閥前壓力不穩(wěn)定、波動范圍較大時，仍然需要閥后壓力穩(wěn)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(nèi)，仍能保證閥后壓力穩(wěn)定及精度要求。

(4)由此可見，穩(wěn)壓閥的作用是進一步輔助指揮閥，實現(xiàn)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(nèi)實現(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反饋作用下，使控制壓力的變化總是趨于原設(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

該項目與當前同類技術(shù)比較具有如下創(chuàng)新點和先進性：

(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現(xiàn)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(diào)節(jié)：橡膠膜片傳動工作時壓差小，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)，滿足高壓力進出口壓力調(diào)節(jié)功能，調(diào)節(jié)工作壓力范圍可達到10.0MPa壓力級以上。

(3)調(diào)壓精度高：主閥膜墊下氣室與進口壓力相通平衡，氣室介質(zhì)不流動，避免了介質(zhì)流動造成的紊流現(xiàn)象，使主閥膜墊上、下氣室調(diào)節(jié)平衡時，穩(wěn)定性好、波動小、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現(xiàn)密封“零泄漏”。

(5)自動安全切斷保護：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)特點分別滿足不同壓力級別的壓力調(diào)節(jié)，并實現(xiàn)在高、低介質(zhì)壓力工作時，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，主閥都能自動安全截斷保護。

(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遠小于傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器。

(7)失壓安全保護閥和指揮閥串聯(lián)共同作用壓力調(diào)節(jié)，當介質(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，失壓安全保護閥關(guān)閉信號壓力通道，實現(xiàn)過載失壓自動安全切斷保護功能。從而使該產(chǎn)品同時具有高性能參數(shù)調(diào)節(jié)和安全切斷功能，在工藝管線輸配系統(tǒng)中就不再單獨設(shè)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(zhí)行結(jié)構(gòu)的科學合理設(shè)計，調(diào)節(jié)原理的創(chuàng)新，調(diào)節(jié)壓力的穩(wěn)定補償，安全保護功能的完善，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功能等方面與現(xiàn)有技術(shù)相比都有較大突破。

8．實施效果

(1)該閥現(xiàn)場使用性能穩(wěn)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(chǎn)生的泄漏現(xiàn)象，密封實現(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現(xiàn)自動安全切斷保護。

(5)為天然氣管線設(shè)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(huán)境污染，替代進口同類產(chǎn)品，推進了油氣礦區(qū)裝備水平國產(chǎn)化進程。

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，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(jié)流調(diào)節(jié)的雙重功能，工作性能穩(wěn)定、波動小、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)提供了一種先進可靠的調(diào)節(jié)裝置，可大量推廣應(yīng)用于我國燃氣輸配管道裝置系統(tǒng)工程建設(shè)，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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