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自力式壓力調(diào)節(jié)閥彈簧選型

  • 發(fā)布日期:2016-10-28      瀏覽次數(shù):2030
    •                                自力式壓力調(diào)節(jié)閥彈簧選型

                                        上海申弘閥門(mén)有限公司

      之前介紹平板閘閥的工作原理,現(xiàn)在介紹自力式壓力調(diào)節(jié)閥彈簧選型Zzy型自力式壓力調(diào)節(jié)閥(調(diào)壓閥)是不需要任何外加能源,利用被調(diào)介質(zhì)自身能量而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)壓的執(zhí)行器產(chǎn)品,該產(chǎn)品大特點(diǎn):能在無(wú)電、無(wú)氣的場(chǎng)所工作、同時(shí)又節(jié)約了能源,壓力設(shè)定值在運(yùn)行中可以隨意調(diào)整,采用快開(kāi)流量特性,動(dòng)作靈敏、密封性能好。因而它廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金、食品、輕紡、機(jī)械制造與居民建樓群等各工業(yè)設(shè)備中用氣體液體及蒸汽介質(zhì)減壓、穩(wěn)壓(用于閥后調(diào)節(jié))或泄壓、穩(wěn)壓(用于閥前調(diào)節(jié))的自動(dòng)控制。自力式調(diào)節(jié)閥工作原理是介質(zhì)由箭頭方向流入閥體,經(jīng)閥座、閥芯節(jié)流后輸出。另一路經(jīng)取壓管(介質(zhì)為蒸汽時(shí)加冷凝器)被引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用于膜片上,使閥芯隨之發(fā)生相應(yīng)的位移,達(dá)到泄壓、穩(wěn)壓的目的。如閥前壓力增加,作用于膜片上的力增加,壓縮彈簧,帶動(dòng)閥芯,使閥門(mén)開(kāi)度增大,直至閥前壓力下降至設(shè)定值為 止。同理,如閥前壓力降低,作用在膜片上的力減小,由于彈簧的反作用力,帶動(dòng)閥芯,使閥門(mén)的開(kāi)度加小,直至閥前壓力上升至設(shè)定值為止。若閥前壓力小于設(shè)定 值則該閥一直是關(guān)閉的。調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧設(shè)定范圍 彈簧設(shè)定范圍是通過(guò)一個(gè)彈簧調(diào)整件讓執(zhí) 行機(jī)構(gòu)彈簧產(chǎn)生的一個(gè)初始?jí)嚎s量。對(duì)于 氣開(kāi)閥,彈簧設(shè)定范圍的下限決定了可得 到的閥座負(fù)載力以及使閥門(mén)開(kāi)始打開(kāi)所需 的氣壓值。對(duì)于氣關(guān)閥,彈簧設(shè)定范圍的下 限決定了閥門(mén)開(kāi)始關(guān)閉所需的氣壓值。閥 座座合力是由施加的氣壓減去了彈簧設(shè)定 值再減去由行程所產(chǎn)生的彈簧壓縮力所得 到的(圖 8-7)。由于彈簧的公差,在彈簧 角度上也許有偏差。當(dāng)閥門(mén)關(guān)閉時(shí),彈簧設(shè) 定范圍需要高的度。對(duì)于如何調(diào)整 彈簧,請(qǐng)參考閥門(mén)制造商的指導(dǎo)。注:本公司是上海專(zhuān)業(yè)調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)廠家,生產(chǎn)的調(diào)節(jié)閥類(lèi)型有氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥,單座調(diào)節(jié)閥,雙座調(diào)節(jié)閥,多級(jí)降壓調(diào)節(jié)閥,三通調(diào)節(jié)閥,套筒閥調(diào)節(jié)閥,自力式調(diào)節(jié)閥,電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等,工程師皆有數(shù)十年專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn),歡迎您業(yè)務(wù)! 出處:《控制閥手冊(cè)》第四版

      自力式壓力調(diào)節(jié)閥彈簧選型自力式閥門(mén)原理圖
         上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有:減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥自力式調(diào)節(jié)閥無(wú)需外加能源,能在無(wú)電無(wú)氣的場(chǎng)所工作,既方便又節(jié)約了能源。壓力分段范圍細(xì)且互相交叉,調(diào)節(jié)精度高。壓力設(shè)定值在運(yùn)行期間可連續(xù)設(shè)定。對(duì)閥后壓力調(diào)節(jié),閥前壓力與閥后壓力之比可為10:1~10:8。自力式調(diào)節(jié)閥橡膠膜片式檢測(cè),執(zhí)行機(jī)構(gòu)測(cè)精度高、動(dòng)作靈敏。采用壓力平衡機(jī)構(gòu),使調(diào)節(jié)閥反應(yīng)靈敏、控制。


         自力式調(diào)節(jié)閥系列產(chǎn)品有單座(ZZYP)、套筒(ZZYM)、雙座(ZZYN)、三種結(jié)構(gòu);執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式、活塞式二種;作用型式有減壓用閥后壓力調(diào)節(jié)(B型)和泄壓用閥前壓力調(diào)節(jié)(K型)。產(chǎn)品公稱(chēng)壓力等級(jí)有PN16、40、64;閥體口徑范圍DN20~300;泄漏量等級(jí)有II級(jí)、IV級(jí)和VI級(jí)三檔;流量特性為快開(kāi);壓力分段調(diào)節(jié)從15~2500Kpa??砂葱枰M合滿足用戶工況要求。法蘭標(biāo)準(zhǔn):鑄法法按BG9113-88、JB/79-94法蘭密封面型式:PN16凸面;PN40、64為凹凸、閥體為凹面結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度按BG12221-98執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號(hào)接口:內(nèi)螺紋M16×1.5閥體法蘭及法蘭端面距離可按用戶的標(biāo)準(zhǔn)制造。如:ANSI、JIS、DIN等。


      自力式調(diào)節(jié)閥 安裝方式:
      1、閥在氣體或低粘度液體介質(zhì)中使用時(shí),通常ZZY型自力式調(diào)節(jié)閥為直立安裝在水平管上,當(dāng)位置空間不允許時(shí)才倒裝或斜裝。(當(dāng)確認(rèn)介質(zhì)很潔凈時(shí),件3可不安裝)
      2、閥在蒸汽或高粘度液體介質(zhì)中使用時(shí),通常ZZY型自力式調(diào)節(jié)閥為倒立安裝在水平管上
      (1) 冷凝器應(yīng)高于調(diào)壓閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)而低于閥前后接管。使用前冷凝器應(yīng)灌滿冷水,以后約3個(gè)月灌水一次。
      (2) 取壓點(diǎn)應(yīng)取在調(diào)壓閥適當(dāng)位置,閥前調(diào)壓應(yīng)大于2倍管道直徑,閥后調(diào)壓應(yīng)大于6倍管道直徑。
      (3) 為便于現(xiàn)場(chǎng)維修及操作,調(diào)壓閥四周應(yīng)留有適當(dāng)空間,閥前后應(yīng)設(shè)置截止閥與旁路手動(dòng)閥
      (4) 調(diào)壓閥通徑過(guò)大(DN≥100 時(shí)),應(yīng)有固定支架
      (5) 當(dāng)確認(rèn)介質(zhì)很潔凈時(shí),件3可不安裝
      (6) 自力式調(diào)節(jié)閥可以比管道通徑小,但過(guò)濾器和截止閥不能
      自力式壓力調(diào)節(jié)閥主要適用于沒(méi)有腐蝕性且黏度低的液體、氣體、蒸汽(高溫度可達(dá)300~350℃)等介質(zhì)的壓力控制。如輕質(zhì)油品、水、水蒸汽、空氣等。


      已知參數(shù)

          自力式溫度調(diào)節(jié)閥的整體結(jié)構(gòu)是由其核心部件——記憶合金彈簧的尺寸決定的。該記憶合金彈簧受壓較大,尺寸又受安裝條件限制,故目標(biāo)要求為記憶合金彈簧的質(zhì)量小。其中彈簧材料為T(mén)i-50.8Ni記憶合金,大工作載荷Pmax為95N,小工作載荷為60N,彈簧壽命為104h,彈簧直徑d的取值范圍為1~4mm,中徑D2的取值范圍為10~30mm,工作圈數(shù)n不應(yīng)小于4.5圈,彈簧旋繞比C不應(yīng)小于4,彈簧一端固定,一段自由,彈簧變形量不小于10mm。

          2.2 設(shè)計(jì)變量的選取

          以彈簧直徑d,中徑D2及有效工作圈數(shù)n作為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量,則設(shè)計(jì)變量為:

          x=[x1,x2,x3]=[D2,n,d]

          2.3 目標(biāo)函數(shù)的建立

          該優(yōu)化問(wèn)題以記憶合金彈簧的質(zhì)量小作為目標(biāo)函數(shù),則目標(biāo)函數(shù)為

          目標(biāo)函數(shù)的建立

          其中:

          n–有效工作圈數(shù);

          –死圈數(shù),常取1.5~2.5,此處取2;

          –彈簧材料的密度;

          d–彈簧直徑;

          D2–彈簧中徑。

          經(jīng)整理簡(jiǎn)化,目標(biāo)函數(shù)為

          經(jīng)整理簡(jiǎn)化,目標(biāo)函數(shù)

          2.3.1 約束條件的建立

          彈簧強(qiáng)度條件:

          

          彈簧剛度條件:

          彈簧剛度條件

          彈簧穩(wěn)定性條件:

          彈簧穩(wěn)定性條件

          彈簧不發(fā)生共振的要求:

          彈簧不發(fā)生共振的要求

          彈簧旋繞比限制:

          彈簧旋繞比限制

          各設(shè)計(jì)變量應(yīng)滿足的邊界及自然條件:

          各設(shè)計(jì)變量應(yīng)滿足的邊界及自然條件

          2.4 數(shù)學(xué)模型的建立

          經(jīng)過(guò)上面的分析步驟,將上述問(wèn)題可抽象到如下的數(shù)學(xué)模型:

         數(shù)學(xué)模型的建立

          4 編程

          4.1 M文件myfun.m

          M文件myfun.m

          4.2 非線性約束M文件mycon.m

          非線性約束M文件mycon.m

          4.3 求解主文件main.m

          format long

           由程序運(yùn)算結(jié)果,考慮實(shí)際工況,取彈簧直徑1.6mm,工作圈數(shù)5,中經(jīng)16mm。帶入質(zhì)量公式后得到小質(zhì)量基本等于0.0055kg。


      自力式調(diào)節(jié)閥工作原理
      1 、自力式調(diào)節(jié)閥工作原理(閥后壓力控制) 
      工作介質(zhì)的閥前壓力 P1 經(jīng)過(guò)閥芯、閥座后的節(jié)流后,變?yōu)殚y后壓力 P2 。 P2 經(jīng)過(guò)控制管線輸入到執(zhí)行器的下膜室內(nèi)作用在頂盤(pán)上,產(chǎn)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(duì)位置,控制閥后壓力。當(dāng)閥后壓力 P2 增加時(shí), P2 作用在頂盤(pán)上的作用力也隨之增加。此時(shí),頂盤(pán)的作用力大于彈簧的反作用力,使閥芯關(guān)向閥座的位置,直到頂盤(pán)的作用力與彈簧的反作用力相平衡為止。這時(shí),閥芯與閥座的流通面積減少,流阻變大,從而使 P2 降為設(shè)定值。同理,當(dāng)閥后壓力 P2 降低時(shí),作用方向與上述相反,這就是自力式(閥后)壓力調(diào)節(jié)閥的工作原理。 

      2 、自力式調(diào)節(jié)閥工作原理(閥前壓力控制) 
      工作介質(zhì)的閥前壓力 P1 經(jīng)過(guò)閥芯、閥座后的節(jié)流后,變?yōu)殚y后壓力 P2 。同時(shí) P1 經(jīng)過(guò)控制管線輸入到執(zhí)行器的上膜室內(nèi)作用在頂盤(pán)上,產(chǎn)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(duì)位置,控制閥前壓力。當(dāng)閥后壓力 P1 增加時(shí), P1 作用在頂盤(pán)上的作用力也隨之增加。此時(shí),頂盤(pán)的作用力大于彈簧的反作用力,使閥芯向離開(kāi)閥座的方向移動(dòng),直到頂盤(pán)的作用力與彈簧的反作用力相平衡為止。這時(shí),閥芯與閥座的流通面積減大,流阻變小,從而使 P1 降為設(shè)定值。同理,當(dāng)閥后壓力 P1 降低時(shí),作用方向與上述相反,這就是自力式(閥前)壓力調(diào)節(jié)閥的工作原理。 
        
      了解自力式壓力調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu);
      自力式壓力調(diào)節(jié)閥主要有檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)壓閥、冷凝氣與閥后接管等四部分組成。檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為:膜片式(圖a)和汽缸活塞式(圖b)

               (圖a)膜片式                       (圖b)汽缸活塞式


        
       調(diào)節(jié)閥有單座閥、套筒閥和雙座閥之分,其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖a、圖b、圖c

        a 單座閥  b 套筒閥       c雙座閥

       
      明白自力式壓力調(diào)節(jié)閥的工作原理;
      下圖為自力式的安裝簡(jiǎn)易圖


      1 主閥    2 閥前接管    3 取壓閥    4 冷凝器     5 壓力調(diào)節(jié)盤(pán)     6 彈簧    7檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)     8 冷凝液拍放螺栓
      自力式調(diào)節(jié)閥用于控制調(diào)節(jié)閥后壓力的自力式(閥后)壓力調(diào)節(jié)閥,閥的作用方式為壓閉型。其原理:介質(zhì)流入閥體、經(jīng)閥芯、閥座節(jié)流后輸出。另一路冷凝器冷卻后,被引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用于膜片上,使閥芯隨之發(fā)生相應(yīng)的位移,達(dá)到減壓、穩(wěn)壓之目的。如閥后壓力增加,作用于膜片上的力增加,壓縮彈簧,帶動(dòng)閥芯,使閥門(mén)開(kāi)啟度減小,直到閥后壓力下降到設(shè)定值為止??刂普{(diào)節(jié)閥前壓力的自力式(閥前)壓力調(diào)節(jié)閥其原理類(lèi)似。與本產(chǎn)品相關(guān)論文:超高溫?zé)煹赖y閥桿斷裂處理