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海洋平台自力式调节阀的工作原理及选型计算
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- 来源：本站原创 |
- 2014-05-16
近年来，我国的海洋事业发展迅速，海洋平台上所有的设备自动化程度越来越高。新建的平台大多装备了新型的自动化管网控制系统。而在所有的自动化控制仪表中，自立式调节阀（又称调节器）作为一个纯粹的机械设备，仿佛是一个异类。目前有一种说法，认为自立式调节阀已经是过时的产品，面临着被淘汰的命运，而发展的方向应该是使用定位器调节的调节阀。事实上，这种说法是不正确的。自力式调节阀由于其自身的特点，在今天先进的海洋平台上依然有着广泛且不可替代的作用。这要先从它的工资原理说起。
单从名字上看，自力式调节阀是稳压设备。所以常常会有人误解，认为自力式调节阀的作用就是保证压力不变，这其实并不准确。正确的说法是：自力式调节阀是在满足下游流量需求的同时尽可能保证下游压力稳定（当然这个是针对于减压调压阀来说的，另外还有一种调压阀叫做背压阀，我们后面会单独讲）。所以很重要的一个概念就是，调压阀的压力调节是以满足流量为前提的，压力都是对应流量来看的。抛开流量单独提压力调节精度是不科学的，没有任何意义。
对于一个自力式调节阀来说，有三个部分是必不可少的。一是限流元件，即阀芯。调节阀是通过在阀芯处限流来进行下游流量的调整。阀芯的流通面积必须是管路中的最小处，否则起不到限流的作用了。
二是测压元件，即薄膜。下游压力P2作用在薄膜上，其变化才能被调节阀所感知，调节阀也才能根据此进行调节。好的调节阀薄膜，必须要有良好的抗腐蚀、抗老化和抗疲劳的特点。常见的薄膜是橡胶材料，也有使用不锈钢薄片作为薄膜的。
三则是荷载元件，即弹簧。最早的调节阀是用重物作为荷载元件。但是由于重物的重量是一定的，不会改变，所以当下游压力变化的时候，重物就会推动阀杆不断的运动，整个阀门处在不稳定的状态，因此后来改用弹簧作为荷载元件。弹簧是调节阀的灵魂，其软硬程度决定了调节阀的控制范围和灵敏程度，而弹簧的线性度决定了压力调节的重复精度。
减压阀弹簧的正确方向是推动阀芯打开的。当下游流量需求增大时，信号腔感应到下游压力降低，薄膜下方的力减少，弹簧推动阀芯开度增大，从而满足需求，达到新的平衡。下游流量需求减少时，压力升高，薄膜下方的力上升压缩弹簧，减少阀芯开度，从而达到新的平衡。如果下游需求为零，薄膜下方的压力不断增大，直至完美关闭阀门。此时的下游压力被称为“关闭压力”，要高出设定压力。判断一个调节阀的好坏，其关闭压力的控制非常重要，既能保证良好的密封性能，又不会破坏阀芯阀座。