潤滑油系統自力式壓力調節閥設計規范

【資料簡介】

潤滑油系統自力式壓力調節閥設計規范

在潤滑油系統中，自力式調節閥作為一次調壓閥(背壓閥)和二次調壓閥(減壓閥)，精確控制系統油壓，滿足不同使用點的需求。重油系統專用自力式壓力調節閥是不需要任何外加能源，利用被調介質自身能量而自動調節的執行產品，它沿用自力式減壓原理，采用平衡式結構。與傳統的非平衡式結構相比，具有更高的精度，更強的抗力(閥前壓力波動時，閥后壓力穩定特殊性)，當流量較穩定時，控制精度高達5％，閥本身采用內取壓方式，無須另配取壓管。該閥設定壓力方便，無須停機現場手動連續可調(在一定的范圍內)。 

1、自力式壓力調節閥工作原理(閥后壓力控制)   

調節閥工作介質的閥前壓力P1經過閥芯、閥座后的節流后，變為閥后壓力P2。P2經過控制管線輸入到執行器的下膜室內作用在頂盤上，產生的作用力與彈簧的反作用力相平衡，決定了閥芯、閥座的相對位置，控制閥后壓力。當閥后壓力P2增加時，P2作用在頂盤上的作用力也隨之增加。此時，頂盤的作用力大于彈簧的反作用力，使閥芯關向閥座的位置，直到頂盤的作用力與彈簧的反作用力相平衡為止。這時，閥芯與閥座的流通面積減少，流阻變大，從而使P2降為設定值。同理，當閥后壓力P2降低時，作用方向與上述相反，這就是自力式(閥后)壓力的工作原理。調節閥

 2、自力式壓力調節閥工作原理(閥前壓力控制)  

工作介質的閥前壓力P1經過閥芯、閥座后的節流后，變為閥后壓力P2。同時P1經過控制管線輸入到執行器的上膜室內作用在頂盤上，產生的作用力與彈簧的反作用力相平衡，決定了閥芯、閥座的相對位置，控制閥前壓力。當閥后壓力P1增加時，P1作用在頂盤上的作用力也隨之增加。此時，頂盤的作用力大于彈簧的反作用力，使閥芯向離開閥座的方向移動，直到頂盤的作用力與彈簧的反作用力相平衡為止。這時，閥芯與閥座的流通面積減大，流阻變小，從而使P1降為設定值。同理，當閥后壓力P1降低時，作用方向與上述相反，這就是自力式(閥前)壓力的工作原理。

潤滑油系統中，泵出口管線配備一次調壓閥。此閥為閥前調節，采用泄壓閥來自動調節，將過量的潤滑油回流到油箱，控制油泵出口的油壓，并確保二次調壓閥的閥前壓力穩定。根據潤滑油系統設計的壓力和流量需求，的多款閥門均可用于控制油泵出口壓力，如直接作用式泄壓閥MR98、MR108或指揮器作用式的63EG-98HM系列等。閥前壓力P?經過閥芯、閥座的節流后，變為閥后壓力P?。P?經過管線輸入上膜室內作用在頂盤上，產生的作用力與彈簧的反作用力相平衡，決定了閥芯、閥座的相對位置，控制閥后壓力。當P?增加時，P?作用在頂盤上的作用力也隨之增加。此時，頂盤上的作用力大于彈簧的反作用力，使閥芯關向閥座的位置。這時，閥芯與閥座之間的流通面積減少，流阻變大，P?降低，直到頂盤上的作用力與彈簧反作用力相平衡為止，從而使P?降為設定值。同理，當P?降低時。作用方向與上述相反，這就是閥后壓力調節的工作原理。

潤滑油系統自力式壓力調節閥設計規范技術要求

　　油泵供油壓力　0.4MPa

　　油泵供油流量　3.3 m3 /h

　　燃氣輪機額定流量　2.6 m3 /h

　　燃機進口前壓力穩定范圍　0.25 ±0.07MPa

　　閥門結構長度　L = 160 mm

　　閥門高度　H≤180 mm

　　閥門內徑　d = 25 mm

潤滑油系統自力式壓力調節閥設計規范主要零件材料

材料代號		C（WCB）	P（304）	R（316）
主要 零件	閥體	WCB（ZG230-450）	ZG1Cr18Ni9Ti（304）	ZG1Cr18Ni12Mo2Ti（316）
	閥芯、閥座	1Cr18Ni9Ti（304）	1Cr18Ni9Ti（304）	1Cr18Ni12Mo2Ti（316）
	閥桿	1Cr18Ni9Ti	1Cr18Ni9Ti	1Cr18Ni12Mo2Ti
	膜片	丁睛橡膠、乙丙橡膠、氯丁膠、耐油橡膠
	膜蓋	A3、A4鋼涂四氟乙烯
	填料	聚四氟乙烯、柔性石墨
	彈簧	60Si2Mn
	導向套	HPb59-1

三、自力式壓力調節閥 主要技術參數

公稱通徑DN（mm）		20	25	32	40	50	65	80	100	125	150	200
額定流量系數Kv		-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
額定行程（mm）		8		10		14	20		25	40		50
允許壓差（MPa）		2.5		2.0			1.6			1.0
公稱壓力（MPa）		1.6　4.0　6.4
流量特性		快開
壓力調節范圍（KPa）		15～50、40～80、60～100、80～140、120～180、160～220、200～260、240～300、 280～350、330～400、380～450、430～500、480～560、540～620、600～700、680～800　780～900、880～1000、600～1500、1000～2500
調節精度（%）		±5
工作溫度℃		液體≤120；氣體≤80；帶冷凝器和散熱片≤350（適用于高溫工況）
適用介質		執水、氣體、蒸汽、低粘度介質
允許泄漏量	硬密封（L/h）	單座≤10-4×閥額定容量（IV級）；雙座、套筒≤5×10-3閥額定容量（II級
	軟密封（ml/min）	0.15		0.30		0.45	0.60	0.90	1.7	4.0		6.75
減壓比		10
	最小	1.25

4、潤滑油系統自力式壓力調節閥設計規范調節閥結構特點

　　安裝在燃機進油旁通管路上的調節閥不僅需要調節主管路燃機進口處的壓力, 還需要排掉油泵泵出的多余油量。一般的調節閥有直接作用薄膜式、直接作用波紋管式、先導活塞式、先導薄膜式和組合式等多種結構。直接作用薄膜式調節閥的原理是由薄膜的上下運動帶動閥門的開度變化來調節系統壓力, 結構比較簡單, 動作可靠。直接作用波紋管式調節閥的工作原理和薄膜式相同, 只是由波紋管代替薄膜。先導式調節閥是先由閥門內部的導閥動作, 帶動主閥瓣的開度變化來調節系統壓力, 但是燃油介質中的雜質可能會堵塞閥門內部的先導孔,導致閥門功能失效。組合式調節閥由主閥、導閥和截止閥等組成, 是一個調節系統, 比較復雜, 增加了管路的復雜性。綜合比較各類型調節閥的特性,根據供油系統的管路結構情況, 采用直接作用薄膜式減壓閥的結構作為調節閥的結構。

　　該調節閥以單彈簧作為外加壓力, 通過U 形薄膜和反饋腔的壓力直接進行比較, 調節機構簡單可靠。調節閥芯帶有長導向軸結構, 可以防止由于壓力變化而引起的閥芯振動或者發生卡阻。調節螺釘使閥門可以根據系統的實際需要來設定不同的壓力調節區間。閥芯和閥座設計成具有截止功能的結構, 當反饋壓力低于要求值時, 調節閥能夠*關閉, 確保主管路的壓力不低于系統要求的最小值。

5、潤滑油系統自力式壓力調節閥設計規范工作特性

　　目前大部分調節閥是使閥后的壓力保持在某個規定值, 但是在此燃機系統中, 調節閥被安裝在旁通管路上, 卻需要控制主管路燃機進油口處的壓力, 因此, 需要從燃機進油口處引出一個反饋信號, 調節閥根據反饋信號進行調節。當燃機進油口處的壓力低于規定壓力值時, 反饋壓力小于彈簧設定值, 彈簧將膜片往下壓, 減小閥門的開度, 使燃機進油管路的流量增大, 壓力隨之升高。當燃機進油口處的壓力高于規定壓力值時, 反饋壓力大于彈簧設定值, 反饋腔內的油壓推動膜片往上運動, 增大閥門的開度, 使燃機進油管路的流量減小, 壓力隨之降低。

6、潤滑油系統自力式壓力調節閥設計規范靜態特性分析

　　根據系統提供的參數, 系統油泵提供燃油的流量恒定為3.3 m3 /h, 燃機的用油量為2.6 m3 /h。當燃機的用油量時, 其進口處的壓力不能低于0.18 MPa。燃機停機時, 進口處的壓力不能高于0.32 MPa。由此確定了設計的理論參數。當燃機用油量為2.6 m3 /h, 經過調節閥的調節, 使燃機進口處的壓力≥0.20MPa。當燃機在緊急情況下停機時, 燃機進口處的壓力≤0.32MPa 。即無論燃機進口處的流量值是多少, 燃機進口處的壓力維持在0.20～0.32 MPa之間, 就能滿足系統的要求。

7、潤滑油系統自力式壓力調節閥設計規范模擬試驗

　　通過模擬試驗系統對調節閥樣機進行了壓力調節性能試驗。分別模擬了燃機從正常運轉到突然加速至滿工況運轉狀態(狀態1) , 以及燃機從滿工況運轉狀態到緊急停機的狀態(狀態2) , 對這兩個狀態中燃機進油口處的壓力以及流量值進行了測試記錄 。

8、潤滑油系統自力式壓力調節閥設計規范結語

　　經過理論設計計算、靜態特性分析和性能試驗結果對比, 調節閥的壓力調節指標達到了技術要求。調節閥在模擬試驗系統上的試驗表明, 燃氣輪機在任意的一種工況下, 調節閥均能夠使燃機進口處的壓力穩定在0.20～0.32 MPa之間。該閥門能夠較好地完成壓力的調節功能, 對船上燃機起到了很好的保護作用。自力式調節閥與普通控制閥相比有多種差異，但這些差異并不影響在油田的使用。油田的絕大多數場合如計量站、集油站、轉油站、聯合站等場合生產過程壓力、溫度不高（1.0MPa,100℃以下），介質黏度不大（2×10-4m2/s以下），控制精度要求不高（一般±10% ），自力式調節閥*可以滿足生產需要。