ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥技術(shù)規(guī)范
自力式調(diào)節(jié)閥按用途分為壓力、差壓、液位、溫度和流量調(diào)節(jié)閥。其中以自力式壓力調(diào)節(jié)閥應用最為廣泛。本文就自力式壓力調(diào)節(jié)閥在海洋石油平臺上的選擇及注意事項等進行闡述。 ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥（供氮閥），是一種無須外來能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身的壓力變化達到自動調(diào)節(jié)和穩(wěn)定閥后壓力為設定值的節(jié)能型壓力調(diào)節(jié)閥。
該閥壓力設定在指揮器上實現(xiàn)，方便、快捷，壓力設定值在運行中也可隨意調(diào)整；控制精度高，可比一般ZZY型直接操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥高一倍，適合于控制精度要求高的場合。它廣泛應用于化工、石油、冶金、電力、輕紡等工業(yè)部門中用作生產(chǎn)過程的自動調(diào)節(jié)。
二、ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥技術(shù)規(guī)范結(jié)構(gòu)與原理
ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥是由指揮器、調(diào)節(jié)閥、執(zhí)行機構(gòu)和閥后接管四部分組成。介紹了自力式調(diào)節(jié)閥的工作原理及流量系數(shù)的計算方法，闡述了自力式調(diào)節(jié)閥的選型及注意事項，給出了自力式調(diào)節(jié)閥在海洋石油平臺上的具體應用實例。自力式調(diào)節(jié)閥是一種無需外來能源，依靠被調(diào)介質(zhì)自身壓力、溫度或流量的變化，按預先設定值進行自動調(diào)節(jié)的控制裝置，是一種節(jié)能型儀表。該閥集測量、執(zhí)行和控制等功能于一身，自成一個獨立的儀表控制系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜和動作可靠等特點，適用于調(diào)節(jié)精度要求不高或儀表氣源供給困難的場合，廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、輕工等工業(yè)部門的自控系統(tǒng)。 ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥技術(shù)規(guī)范工作原理：
介質(zhì)以所示箭頭方向進入閥體，一路經(jīng)過濾減壓器減壓后的壓力被引入指揮器；另一路通過閥芯、閥座，節(jié)流后的壓力流向閥后，并通過導壓管引入指揮器執(zhí)行機構(gòu)。當閥后壓力高于設定壓力時，其壓力作用在指揮器薄膜有效面上產(chǎn)生一個推力帶動指揮器閥芯關(guān)閉，切斷引入主閥執(zhí)行機構(gòu)膜室中的壓力，使主閥閥芯關(guān)閉，閥后壓力隨之降低。當閥后壓力低于設定值時，由于指揮器主彈簧的反作用力打開指揮器閥芯，閥前壓力又被引入主閥執(zhí)行機構(gòu)膜室產(chǎn)生推力，使主閥閥芯打開，閥后壓力隨之升高。如此往復，保持閥后壓力為設定值。自力式調(diào)節(jié)閥是由機械方法組成的純比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)精度不高，只適用于調(diào)節(jié)品質(zhì)要求不高的場合； 
(1)自力式調(diào)節(jié)閥主要應用在被控參數(shù)一旦調(diào)定后，不經(jīng)常改變（調(diào)整）的場合，而被控參數(shù)經(jīng)常改變（調(diào)整）的場合，應使用氣動或電動調(diào)節(jié)閥。一般直接作用型調(diào)節(jié)閥其設定值允許偏差為±8 %，帶指揮器作用式調(diào)節(jié)閥其設定值允許偏差±4 % 左右。若超出設定彈簧的允許調(diào)壓值，為達到原設定值要求，則必須通過更換設定彈簧的辦法才可實現(xiàn)，這需送回生產(chǎn)廠才能完成。
(2)選用允許壓差時，應注意到自力式調(diào)節(jié)閥的允許壓差值小的特點。
(3)自力式壓力調(diào)節(jié)閥一般應用在非腐蝕性工藝條件下，若在腐蝕性介質(zhì)場合應用要特別慎重。
(4)自力式調(diào)節(jié)閥應用在黏度較高的介質(zhì)場合時應慎重，高黏度的介質(zhì)不宜使用。
(5)設定壓力不應超過或接近所選擇閥門許可的調(diào)整范圍的極限值，應留有一定的余量。
(6)注意調(diào)節(jié)精度的要求。一般情況下，自力式調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度低于氣動或電動調(diào)節(jié)閥，對調(diào)節(jié)精度要求較高的地方場合不宜采用自力式調(diào)節(jié)閥。
(7)在工程設計和采購過程中要注意區(qū)分自力式調(diào)節(jié)閥是背壓閥還是減壓閥。一旦將背壓閥和減壓閥弄反，將無法正常使用，只能重新采購。
(8)注意自力式調(diào)節(jié)閥的開度要求。一般情況下，設計人員主要關(guān)注調(diào)節(jié)閥的開度要求而忽略了對自力式調(diào)節(jié)閥的開度要求。采購中應要求廠家在計算書中給出自力式調(diào)節(jié)閥在最小、正常、最大工況下的開度。閥的開度一般在10 %~80 %之間為宜。 
1.3 ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥技術(shù)規(guī)范流量系數(shù)的計算
流量系數(shù)KV（又稱流通能力），是調(diào)節(jié)閥的重要參數(shù)之一。它反映流體通過調(diào)節(jié)閥的能力。根據(jù)實際計算出的流量系數(shù)KV值的大小，選擇適合的額定流量系數(shù)KVS，就可以確定調(diào)節(jié)閥的公稱通徑。調(diào)節(jié)閥的額定流量系數(shù)KVS是指：在規(guī)定條件下，即閥的兩端壓差為100 kPa，流體密度為1g/cm3時，額定行程時流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量，是以立方米每小時或噸每小時計的流量數(shù)。如果選擇的額定流量系數(shù)過大，就會使調(diào)節(jié)閥經(jīng)常工作在小開度的工況下，既影響控制質(zhì)量，又會引起振蕩和噪音，縮短閥的使用壽命。相反，如果選擇的額定流量系數(shù)過小，則會使調(diào)節(jié)閥的開度過大，處于超負荷運行狀態(tài)，不能滿足流量要求，容易出現(xiàn)故障。為了合理選擇調(diào)節(jié)閥的尺寸，必須正確計算調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)KV值。現(xiàn)以液體為例，簡要地給出KV值的計算方法。
1.3.1 非阻塞流
FL -壓力恢復系數(shù)；FF-液體臨界壓力比系數(shù)；pV -閥入口溫度下，介質(zhì)的飽和蒸汽壓（絕對壓力），kPa；pC -熱力學臨界壓力（絕對壓力），kPa；qV -液體流量，m3/h；ρ-液體密度，g/cm3；p1 -閥前壓力（絕對壓力），kPa；p2-閥后壓力（絕對壓力），kPa。
1.3.2 阻塞流 可以看出，在阻塞流情況下，KV值的計算公式與非阻塞流工況不同，壓差一項用FL2 (p1 - FF pV )代替實際壓差p1-p2 ，比用實際壓差計算出的KV值要大，即由于阻塞流的作用，閥的流通能力不能充分發(fā)揮出來，必須按更大的KV值來選擇閥的口徑才能滿足流體流通的要求。
2 ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥技術(shù)規(guī)范的選擇
2.1 口徑選擇的一般步驟
(1)根據(jù)生產(chǎn)能力、設備負荷等工藝參數(shù)確定最大流量和最小流量qVmax，qVmin；
(2)根據(jù)系統(tǒng)特點、壓力分配和管路壓損，確定最大壓差和最小壓差ΔpVmax，ΔpVmin；
(3)按流量系數(shù)計算公式，分別計算出最大流量和最小流量時的流量系數(shù)KVmax，KVmin；
(4)根據(jù)計算出的KVmax，在產(chǎn)品樣本中選取大于KVmax，并KVmax的KVS值；
(5)根據(jù)計算出的KVmax，KVmin驗算閥的開度（一般要求閥開度在10 %~80 %之間）；
(6)根據(jù)KVmax，KVmin計算出可調(diào)比R（一般要求R = KVmax/KVmin≤30:1）；
(7)各項計算驗證合格后，根據(jù)KVS值，確定調(diào)節(jié)閥的口徑。 
2.2 ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥技術(shù)規(guī)范選擇時的注意事項
自力式調(diào)節(jié)閥是由機械方法組成的純比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)精度不高，只適用于調(diào)節(jié)品質(zhì)要求不高的場合；
(1)自力式調(diào)節(jié)閥主要應用在被控參數(shù)一旦調(diào)定后，不經(jīng)常改變（調(diào)整）的場合，而被控參數(shù)經(jīng)常改變（調(diào)整）的場合，應使用氣動或電動調(diào)節(jié)閥。一般直接作用型調(diào)節(jié)閥其設定值允許偏差為±8 %，帶指揮器作用式調(diào)節(jié)閥其設定值允許偏差±4 % 左右。若超出設定彈簧的允許調(diào)壓值，為達到原設定值要求，則必須通過更換設定彈簧的辦法才可實現(xiàn)，這需送回生產(chǎn)廠才能完成。
(2)選用允許壓差時，應注意到自力式調(diào)節(jié)閥的允許壓差值小的特點。
(3)自力式壓力調(diào)節(jié)閥一般應用在非腐蝕性工藝條件下，若在腐蝕性介質(zhì)場合應用要特別慎重。
(4)自力式調(diào)節(jié)閥應用在黏度較高的介質(zhì)場合時應慎重，高黏度的介質(zhì)不宜使用。
(5)設定壓力不應超過或接近所選擇閥門許可的調(diào)整范圍的極限值，應留有一定的余量。
(6)注意調(diào)節(jié)精度的要求。一般情況下，自力式調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度低于氣動或電動調(diào)節(jié)閥，對調(diào)節(jié)精度要求較高的地方場合不宜采用自力式調(diào)節(jié)閥。
(7)在工程設計和采購過程中要注意區(qū)分自力式調(diào)節(jié)閥是背壓閥還是減壓閥。一旦將背壓閥和減壓閥弄反，將無法正常使用，只能重新采購。
(8)注意自力式調(diào)節(jié)閥的開度要求。一般情況下，設計人員主要關(guān)注調(diào)節(jié)閥的開度要求而忽略了對自力式調(diào)節(jié)閥的開度要求。采購中應要求廠家在計算書中給出自力式調(diào)節(jié)閥在最小、正常、最大工況下的開度。閥的開度一般在10 %~80 %之間為宜。
三、ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥技術(shù)規(guī)范主要參數(shù)、性能指標與材料
1、主要參數(shù)及主要性能指標見表一 表一
| 公稱通徑DN（mm） | 20 | 25 | 40 | 50 | 80 | 100 | 150 | | 閥座直徑（mm） | 6 | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | | 額定流量系數(shù)Kv | 0.32 | 5 | 8 | 11 | 20 | 30 | 48 | 75 | 120 | 190 | 300 | 480 | | 壓力調(diào)節(jié)范圍KPa | 0.1～0.5、0.4～5.0、4.0～12.0、 | | 公稱壓力PN（MPa） | 1.6 | | 被調(diào)介質(zhì)溫度（℃） | -5～+100 | | 流量特性 | 快開 | | 調(diào)節(jié)精度（%） | ≤±5 | | 執(zhí)行機構(gòu)有效面積（cm2） | 100 | 200 | 280 | 400 | | 信號接口 | 內(nèi)螺紋M10×1 | M16X1 |
2、壓力調(diào)節(jié)范圍見表二
表二
| 壓力調(diào)節(jié)范圍（KPa） | 指揮器膜室
有效面積（cm2） | 執(zhí)行機構(gòu)膜室
有效面積（cm2） | 使用閥門口徑（mm） | | 0.1～0.5 | 1200 | 100 | 20～32 | | 0.4～5.0 | 600 | | 4.0～12.0 | 400 | | 0.1～0.5 | 1200 | 200 | 40～50 | | 0.4～5.0 | 600 | | 4.0～12.0 | 400 | | 0.1～0.5 | 1200 | 400 | 65～100 | | 0.4～5.0 | 600 | | 4.0～12.0 | 400 | | 0.1～0.5 | 1200 | 600 | 125～150 | | 0.4～5.0 | 600 | | 4.0～12.0 | 400 |
3、主要零件材料見表三
表三
| 零 件 名 稱 | 材 料 | | 氣動活塞式執(zhí)行機構(gòu)，指揮器 | 組合件 | | 閥體，閥蓋 | ZG230-450，ZG0Cr18Ni9Ti，ZG0Cr18Ni12Mo2Ti | | 推桿，閥桿 | 2Cr13，1Cr18Ni9 | | 閥座 | 1Cr18Ni9Ti | | 閥芯（軟密封）/填料 | 聚四氟乙烯 | | 波紋膜片 | 丁腈橡膠夾增強滌綸織物 | | 彈簧 | 1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn |
4、ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥技術(shù)規(guī)范外形尺寸見表四、圖二
公稱
通徑 | L | B | H1 | H | | A=1200 cm2 | A=600 cm2 | A=400 cm2 | | 壓力調(diào)節(jié)范圍（KPa） | | 0.1～0.5 | 0.4～5.0 | 0.5～7 | | 20 | 150 | 383 | 53 | 605 | 554 | 554 | | 25 | 160 | 58 | 605 | 554 | 554 | | 32 | 180 | 512 | 70 | 615 | 564 | 564 | | 40 | 200 | 75 | 640 | 589 | 589 | | 50 | 230 | 603 | 83 | 655 | 604 | 604 | | 65 | 290 | 862 | 93 | 722 | 671 | 671 | | 80 | 310 | 100 | 738 | 687 | 687 | | 100 | 350 | 1023 | 110 | 755 | 704 | 704 | | 125 | 400 | 1380 | 125 | 918 | 867 | 867 | | 150 | 480 | 143 | 1.25 | 974 | 974 |
注： 1）標準法蘭連接形式PN16為凸面，連接尺寸鑄鐵法蘭按GB4216.5-84，鑄鋼法蘭按GB9113-2000、JB/T-94，閥體法蘭及法蘭端面距也可按用戶標準制造，如：ANSI，JIS，DIN等標準。
2）接管根據(jù)用戶需要配置
5、ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥技術(shù)規(guī)范產(chǎn)品重量見表五
表五 單位：Kg
| 公 稱 通 徑（mm） | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | | A=400cm2 | 18 | 18 | 25 | 27 | 40 | 55 | 80 | 108 | 130 | 150 | | A=600 cm2 | 20 | 20 | 27 | 30 | 45 | 60 | 86 | 115 | 140 | 160 | | A=1200 cm2 | 22 | 22 | 30 | 34 | 50 | 66 | 92 | 120 | 150 | 170 |
3 ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥技術(shù)規(guī)范的應用
自力式調(diào)節(jié)閥與普通調(diào)節(jié)閥相比有許多差異，但這些差異并不影響在海洋石油平臺上的使用。海洋石油平臺上生產(chǎn)過程壓力、溫度不高（1.0 MPa，100℃以下），介質(zhì)黏度不大（2×10-4m2/s以下），控制精度要求不高（一般±10 %），自力式調(diào)節(jié)閥可以滿足生產(chǎn)需要。 自力式調(diào)節(jié)閥在海洋石油平臺已有十幾年的成功的應用歷史，典型應用在公用、儀表氣系統(tǒng) 的壓力控制；穩(wěn)定消防泵出口壓力中的應用；氮封系統(tǒng)中應用等。
3.1 ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥技術(shù)規(guī)范應用
自力式調(diào)節(jié)閥在公用氣系統(tǒng)中的應用如圖2所示，為一個背壓閥和減壓閥的組合，其功能是將公用氣罐出來的公用氣穩(wěn)定在一個范圍內(nèi)，海上平臺常取500~800 kPaG。
3.2 自力式調(diào)節(jié)閥在消防泵出口的應用為了維持消防泵出口壓力的穩(wěn)定，給下游消防管網(wǎng)一個相對穩(wěn)定的海水供應，在消防泵的出口往往設有自力式壓力調(diào)節(jié)閥。
3.3 自力式調(diào)節(jié)閥在氮封系統(tǒng)中的應用
使用氮封裝置的目的主要是用于維護儲罐頂部氮氣壓力的恒定，以保護罐內(nèi)物料不被氧化及儲罐安全。此應用對自力式調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度要求相對較高，一般需要配置帶有指揮器作用式的自力式調(diào)節(jié)閥。自力式調(diào)節(jié)閥在海洋石油平臺中的應用還有很多，在此不一一贅述。 
4 ZZYVP型指揮器操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥技術(shù)規(guī)范結(jié)束語
自力式調(diào)節(jié)閥無須外加驅(qū)動能源、結(jié)構(gòu)簡單、工程造價低、使用維護方便，在石油行業(yè)中 得到了廣泛應用，尤其是在動力源配置困難的簡易井口平臺。對于那些對調(diào)節(jié)精度要求不高的場合，綜合考慮工程造價、操作維修及運行成本等因素，自力式調(diào)節(jié)閥實為一種良好的控制設備。
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