自力式燃油压力调节阀

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  2009 年第 6 期 阀 门 — 15 — 文章编号 : 1002 2 5855 ( 2009 ) 06 2 0015 2 02 自力式燃油压力调节阀 章茂森 , 彭 , 王 , 靳淑军 林 剑 (合肥通用机械研究院 , 安徽 合肥 230031 ) 摘要 介绍一种与需要调节压力管路系统并联的自力式压力调节阀的工作原理 、结构特点和 工作特性等 。通过模拟试验系统 , 检测了调节阀的性能 。 关键词 压力调节阀 ; 并联 ; 自力式 ; 调节特性 中图分类号 : TH134 文献标识码 : A 1 概述 燃油压力调节阀是提高舰船机动性能和灵活性 的一种装置 , 其主要功能就是保证船舶在高速前进 或者突然减速的过程中主燃气轮机进油口的压力稳 定 , 使燃机能够正常工作 。本文介绍的自力型燃油 压力调节阀通过接受从燃机进油口处反馈的压力信 号自动进行开度的调节 , 保证燃机进油口处的压力 稳定 , 而无需现场调节操作 。 2 系统工作原理 燃油压力调节阀 (简称调节阀 , 下同 ) 并联 安装在燃机进油管路的旁通管路上 (图 1 ) 。在船 舶高速前进或者突然减速时 , 燃机进油口处的压力 会因此而改变 , 此时安装在旁通管路的调节阀开始 工作 。当燃机进油口处的压力小于系统要求值时 , 通过调节阀的调节 , 可使燃机进油口处的压力增 大 。当燃机进油口处的压力高于系统要求值时 , 通 过调节阀的调节 , 可使燃机进油口处的压力减小 。 整个工作过程就是利用工作压力和弹簧力的差别 , 使得调节阀阀瓣上下移动 , 调节压力 , 保证燃机进 作者简介 : 章茂森 ( 1983 - ) , 男 , 助理工程师 , 从事阀门设计和试验工作 。 Abstract: Th is a rtic le is to in troduce a se lf 2ac tion p ressu re con tro l va lve tha t regu la te the p ip e line sys2 tem in p a ra lle l connec tion, dem onstra te its backg round of the resea rch, the op e ra ting p rinc ip le, the design fea tu res and the op e ra ting cha rac te ris tics, A na lyze the regu la ting cha rac te ristic in theo ry, and com p a re it w ith the resu lts of the f ina l func tion test . Key words: p ressu re con tro l va lve; p a ra lle l connec tion; se lf 2ac tion; regu la ting cha rac te ristic Research on the self 2 action pressure con trol va lve ZHAN G M ao 2sen, PEN G L in, W AN G J ian, J IN S hu 2jun (H efe i G ene ral M ach inery R esea rch Ins titu te, H efe i 230031, C h ina) 油口处的压力值在规定的范围之内 。 图 1 系统结构 3 技术要求 油泵供油压力 014 M Pa 3 油泵供油流量 313 m / h 3 燃气轮机额定流量 216 m / h 燃机进口前压力稳定范围 0125 ± 107 M Pa 0 阀门结构长度 L = 160 mm 阀门高度 H ≤180 mm 门 — 16 — 阀 阀门内径 d = 25 mm 2009 年第 6 期 5 调节阀工作特性 目前大部分调节阀是使阀后的压力保持在某个 规定值 , 但是在此燃机系统中 , 调节阀被安装在旁 通管路上 , 却需要控制主管路燃机进油口处的压 力 , 因此 , 需要从燃机进油口处引出一个反馈信 号 , 调节阀根据反馈信号进行调节 。当燃机进油口 处的压力低于规定压力值时 , 反馈压力小于弹簧设 定值 , 弹簧将膜片往下压 , 减小阀门的开度 , 使燃 机进油管路的流量增大 , 压力随之升高 。当燃机进 油口处的压力高于规定压力值时 , 反馈压力大于弹 簧设定值 , 反馈腔内的油压推动膜片往上运动 , 增 大阀门的开度 , 使燃机进油管路的流量减小 , 压力 随之降低 。 6 静态特性分析 11调节螺钉 21阀盖 31弹簧 41薄膜 51反馈腔 61调节阀芯 71阀体 图 2 压力调节阀 4 调节阀结构特点 安装在燃机进油旁通管路上的调节阀不仅需要 调节主管路燃机进口处的压力 , 还需要排掉油泵泵 出的多余油量 。一般的调节阀有直接作用薄膜式 、 直接作用波纹管式 、先导活塞式 、先导薄膜式和组 合式等多种结构 。直接作用薄膜式调节阀的原理是 由薄膜的上下运动带动阀门的开度变化来调节系统 压力 , 结构比较简单 , 动作可靠 。直接作用波纹管 式调节阀的工作原理和薄膜式相同 , 只是由波纹管 代替薄膜 。先导式调节阀是先由阀门内部的导阀动 作 , 带动主阀瓣的开度变化来调节系统压力 , 但是 燃油介质中的杂质可能会堵塞阀门内部的先导孔 , 导致阀门功能失效 。组合式调节阀由主阀 、导阀和 截止阀等组成 , 是一个调节系统 , 比较复杂 , 增加 了管路的复杂性 。综合比较各类型调节阀的特性 , 根据供油系统的管路结构情况 , 采用直接作用薄膜 〔〕 1 式减压阀的结构作为调节阀的结构 (图 2 ) 。 该调节阀以单弹簧作为外加压力 , 通过 U 形 薄膜和反馈腔的压力直接进行比较 , 调节机构简单 可靠 。调节阀芯带有长导向轴结构 , 可以防止由于 压力变化而引起的阀芯振动或者发生卡阻 。调节螺 钉使阀门可以根据系统的实际需要来设定不同的压 力调节区间 。阀芯和阀座设计成具有截止功能的结 构 , 当反馈压力低于要求值时 , 调节阀能够完全关 闭 , 确保主管路的压力不低于系统要求的最小值 。 根据系统提供的参数 , 系统油泵提供燃油的流 3 3 量恒定为 313 m / h, 燃机的最大用油量为 216 m / h。当燃机的用油量最大时 , 其进口处的压力不能 低于 0118 M Pa。燃机停机时 , 进口处的压力不能 高于 0132 M Pa。由此确定了设计的理论参数 。当 3 燃机用油量为 216 m / h, 经过调节阀的调节 , 使 燃机进口处的压力 ≥0120 M Pa。当燃机在紧急情况 下停机时 , 燃机进口处的压力 ≤0132 M Pa (图 3 ) 。 即无论燃机进口处的流量值是多少 , 燃机进口处的 压力维持在 0120 ~0132 M Pa 之间 , 就能满足系统 的要求 。 (下转第 26 页 ) 门 — 26 — 阀 2009 年第 6 期 ( a) 竖直型 ( b) 水平型 ( c) 水平 - 竖直型 图 2 不同类型的单阀板多程液封阀 多程液封使得实际注液高度大大降低 , 在保证 有效液封高度的前提下 , 减少了阀门的操作质量 。 选用的液封液应是在常温常压下不挥发或低挥发的 化学性质稳定的液体 , 不与被隔断的气体介质及液 封腔母材发生反应 , 并应具有较好的阻燃性 。常见 的液封液有水和氟油等 。如选用密度更高的氟油 , 则可进一步减小阀门的体积 。 液封阀的阀体壁厚不小于对应安装管道的壁厚 。 阀体的材质与对应安装管道的材质一致或优于管道 的材质。由于液封腔设计在阀体内 , 维修或更换不 方便 , 因此 , 构成液封腔内件的中央管、隔板等部 件的材质均要优于阀体的材质 , 如采用 304、 316 或 316L 等不锈钢 , 各部件厚度也要大于阀体壁厚 。 5 结语 所带来的气体介质泄漏的影响 。 ② 在液封腔内采用可上下分离的嵌套结构设计 , 形成多程液封 , 在较小的空间内保证足够的液封高 度 , 缩小了阀门体积 , 降低阀门自身质量和操作质 量。 ③ 阀门适合安装在管道的不同部位 , 如水平段 、 竖直段或弯管处 , 满足不同的设计及安装需求 , 特 别适合大口径的气体管道以及在狭小空间内布置应 用。 ④ 机械结构简单 , 制造成本降低 。 ⑤ 运行时故障率低 , 检修维护简单方便 。 参 考 文 献 液封阀用于隔断气体管道输送的气流具有很多 特点 。 ① 采用独立液封腔 , 避免了使用过程中 , 阀座 内的沉积物妨碍阀板的密封副与阀座之间紧密贴合 (上接第 16 页 ) 7 模拟试验 结果对比 , 调节阀的压力调节指标达到了技术要 求 。调节阀在模拟试验系统上的试验表明 , 燃气轮 机在任意的一种工况下 , 调节阀均能够使燃机进口 处的压力稳定在 0120 ~0132 M Pa 之间 。该阀门能 够较好地完成压力的调节功能 , 对船上燃机起到了 很好的保护作用 。 参 考 文 献 〔 〕 源泉 . 阀门 设计手册 〔 〕 北 京 : 机械 工业 出 版社 , 1 杨 M . 1992. (收稿日期 : 2009108104) 通过模拟试验系统对调节阀样机进行了压力调 节性能试验 。分别模拟了燃机从正常运转到突然加 速至满工况运转状态 (状态 1 ) , 以及燃机从满工 况运转状态到紧急停机的状态 (状态 2 ) , 对这两 个状态中燃机进油口处的压力以及流量值进行了测 试记录 (图 4 ) 。 8 结语 经过理论设计计算 、静态特性分析和性能试验 〔 〕 1 陆培文 . 实用阀门设计手册 (第 2 版 ) [M ]. 北京 : 机械 工业出版社 , 2007. 〔 〕 2 邱斌芳 , 沈文奎 . 新型单阀板多程液封阀门 [ P ]. 中国专 利 : 申请号 53, 2009 - 11 - 25. 〔 〕GB 6222 - 2005, 工业企业煤气安全规程 〔 〕 3 S . (收稿日期 : 2009108131)

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