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水利減壓閥
水利減壓閥　　關鍵詞：水利減壓閥 活塞式減壓閥
　　一、荷蘭莫克維迪（Mokveld）公司減壓閥的結(jié)構(gòu)及工作原理
　　減壓閥是一種軸流式調(diào)節(jié)閥，由閥外體、閥內(nèi)體、閥桿、活塞桿、活塞和籠筒組成（見圖1）
　　圖1　減壓閥結(jié)構(gòu)示意圖
　　1—閥外體；　2—閥內(nèi)體；　3—活塞桿；　4—閥桿；　5—活塞；　6—籠筒
　　閥　體
　　閥體包括閥外體和閥內(nèi)體，是一完整的鑄造體，閥的內(nèi)外體之間有一軸向?qū)ΨQ流道，見圖1箭頭所示處
。
　　籠　筒
　　籠筒是減壓閥的關鍵部件，結(jié)構(gòu)見圖2。壁面上有許多孔洞，RZD-RMBX型減壓閥選用三層籠筒，即籠筒
壁面分三層，每層按一定規(guī)律分布有許多孔洞，三層壁面按一定的要求組合為一體（見圖2）。
　　
　　圖2　籠筒示意圖
　　3、　活塞桿和閥桿
　　活塞桿與閥桿構(gòu)成一個90°的角式傳動機構(gòu)（見圖1），活塞借助此傳動機構(gòu)在導軌內(nèi)沿閥門的中心線運
動，活塞桿與閥桿上的45°的齒條相互耦合，閥桿上下傳動，帶動活塞桿及活塞在全行程上前后運動。活塞
的端面上均勻分布有孔洞（見圖1），以使活塞內(nèi)外壓力平衡，前后運動時不受軸向壓力的影響。
　　4、　工作原理
　　減壓閥是活塞型閥門，活塞在籠筒內(nèi)被導引，節(jié)流發(fā)生在活塞邊緣與籠筒的孔口之間，油流來自籠筒外
，因此在籠筒層孔內(nèi)油流速度很高，籠筒選用的材質(zhì)高度抗腐蝕與磨蝕。減壓閥有獲的密封系統(tǒng)，主密
封圈位于籠筒的zui前端，活塞在全行程上被導引，當被推動穿過主密封圈時，閥門前后的差壓強迫主密封圈
緊貼活塞壁而緊密關閉閥門?；钊ㄟ^活塞桿的導引在籠筒內(nèi)前后運動，閥桿借助它與活塞桿上的45°的齒
條傳動活塞桿，當執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動閥桿向上時，活塞向后移動，開大閥門；當執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動閥桿向下時，活塞
向前移動，關小閥門。
　　減壓閥采用了帶氣動閥門定位器的活塞執(zhí)行機構(gòu)，氣源裝置給執(zhí)行機構(gòu)提供了一定壓力的壓縮空氣，電
／氣轉(zhuǎn)換器把從控制室來的4～20　mA　DC信號轉(zhuǎn)換為0.02～0.1　MPa的標準氣動信號，傳輸信號為電信號
，現(xiàn)場操作為氣動信號。執(zhí)行機構(gòu)接受控制信號轉(zhuǎn)換成相應的直線位移輸出，通過推桿帶動閥桿上下移動，
從而使閥門開度在全行程上變化。
　　5、　性能特點
　　軸向?qū)ΨQ流道。閥體采用了軸向?qū)ΨQ流道，*避免了優(yōu)先流和不必要的流向改變，使噪音和紊流趨勢
明顯降低。
　　氣密級密封系統(tǒng)。減壓閥具有獲的密封系統(tǒng)，即使在zui惡劣的工作條件下，也能在全壓力范圍
內(nèi)保證關斷嚴密。
　　壓力平衡。由于減壓閥裝配了壓力平衡活塞，使得操作活塞的軸向力與閥門兩端的壓差無關，因此使用
較小的執(zhí)行機構(gòu)就能達到快動的目的。
　　二、調(diào)節(jié)特性
　　減壓閥的調(diào)節(jié)特性是由閥內(nèi)部件的結(jié)構(gòu)決定的，所謂調(diào)節(jié)特性是指流過閥門介質(zhì)的相對流通能力與閥門
相對開度的關系，相對流通能力是閥門某一開度時流通能力與全開時流通能力之比，相對開度是閥門某一開
度與全開度之比〔1〕。減壓閥的調(diào)節(jié)特性如圖3所示。
　　從圖3中可以看出，減壓閥具有良好的線性調(diào)節(jié)特性，zui小流量時開度約在10%處，這一點使得閥門接近
關閉時工作緩和平穩(wěn)，確保關斷嚴密。在正常的可調(diào)范圍內(nèi)流量變化與閥門開度成線性關系。
　　
　　圖3　減壓閥特性曲線
　　三、減壓閥在管道中的調(diào)節(jié)原理
　　庫鄯輸油管道使用了兩個減壓閥，并聯(lián)安裝在覺羅塔格減壓站，其中主閥PV1001起主要調(diào)節(jié)作用，副閥
PV1002起備用調(diào)節(jié)作用，庫鄯輸油管道一期工程水力坡降線示意圖如圖4所示。
　　圖4　庫鄯輸油管道一期工程水力坡降線示意圖
　　從圖4中可以看出減壓閥的主要作用是。
　?。?）在減壓站通過減壓閥節(jié)流降壓，消耗掉管道zui高點至末站進站間的多余位能（P2－P3）。
　?。?）通過減壓閥控制減壓站上游管道的壓力，保證高點正壓運行，并避免高點至減壓站管道內(nèi)出現(xiàn)不滿
流現(xiàn)象。
　?。?）全線停運時，通過減壓閥的嚴密關斷，防止減壓站上游出現(xiàn)不利于再啟動的空管現(xiàn)象。
　　圖4中高點與減壓站處由伯努利方程得到簡化后的穩(wěn)定流的能量方程：
　　即　P2＝P1＋γ（Z1－Z2）-γhf
　　由列賓宗公式得：
　　（1）
　　式中　Z1——高點高程，m；
　　Z2——減壓站高程，m；
　　P1——高點壓力，Pa；
　　P2——減壓站進站壓力，Pa；
　　Q——管道內(nèi)原油流量，m／s；
　　d——管道內(nèi)徑，m；
　　L——高點至減壓站間的管道長度，m；
　　γ——油品相對密度，kg／m；
　　ν——油品運動粘度，m／s；
　　β——流態(tài)系數(shù)，取0.024　6　s／m。
　　其中Z1、Z2、d、L、β、γ、ν為已知，為了保證高點正壓運行，取P1為0.2　MPa（設計參考值），由式
（1）中可以得出：減壓站的進站壓力P2隨Q變化而變化，Q取首站出站流量。在實際運行中PSP（減壓站進站壓
力設定值）由SCADA系統(tǒng)根據(jù)實時測定的Q進行計算得出，并從主機系統(tǒng)實時傳給減壓站的站控PLC，由PLC內(nèi)
的PID（比例積分微分）調(diào)節(jié)程序?qū)p壓站的上游壓力P2進行控制。
　　當P2＜PSP時，PV1001關小，直至偏差e＝P2－PSP＝0為止；
　　當P2＞PSP時，　PV1001開大，　直至偏差e＝0為止；
　　當P2＝PSP時，PV1001保持當前開度。
　　閥的壓力流量曲線如圖5所示。
　　圖5　壓力流量曲線圖
　　四、減壓閥運行工況分析
　　RZD-RMBX型減壓閥結(jié)構(gòu)*，并*在葛洲壩水電站上使用，由于設計上的疏忽，減壓站進站主流程上
未裝過濾器，后經(jīng)補裝過濾器，并多次沖洗減壓閥，運行工況才逐漸趨于正常。