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自力式控制阀


   自力式控制阀又称直接作用控制阀,是一大类不需要额外能源驱动的控制阀。它是一类把测量、控制和执行功能合为一体,利用被控对象本身能量带动其动作的控制阀,分为直接作用式和带指挥器作用式两大类。直接作用的自力式控制阀利用过程本身的压力或压差来驱动控制阀动作,也可用.温包式检测元件将温度转换为压力,然后驱动控制阀动作。其特点是结构简单、操作方便,但会引起压降,造成出口压力的非线性,通常,稳压精度在10%一20%。带指挥器作用的自力式控制阀可适用于小压降和大流量的自力式控制场合,出口压力变化范围可小于设定压力的10%。
  由于自力式控制阀具有节能功能,因此,在一些控制要求不高的场合被广泛应用。自力式控制阀执行机构膜头的输入信号是控制阀前或阀后的压力或阀两端的压差,或经温包转换后的压力信号。执行机构的结构类似气动薄膜执行机构。
  自力式控制阀对被控介质有一定要求,例如,自力式压力控制阀的被控介质温度应低于某一规定值,介质应干净,当介质温度较高时,例如,用于蒸汽或150℃以上的液体时,应设置冷凝器,使进入执行机构比较器内的介质温度低于规定值。
  1.自力式压力、压差和流量控制阀。自力式压力控制阀根据取压点位置分阀前和阀后 两类,取压点在阀前时,用于控制阀前压力恒定;取压点在阀后时,用于控制阀后压力恒定。对蒸汽介质,可采用冷凝器将介质蒸汽冷凝,保护进入膜头的介质温,度在现场环境温度,避免使膜片损坏。对气体介质,可直接将被控气体送膜头。图2—16是自力式压力控制阀示意图。
  (a)控制阀前压力的自力式控制阀
  (b)控制阀后压力的自力式控制阀
图2—16 自力式压力控制阀

图2—17 自力式压差控制阀
  当将阀前和阀后压力同时引入执行机构的气室两侧时,
自力式压差控制阀可以控制控制阀两端的压差恒定,也可将安装在管道上孔板两端的压差引入气动薄膜执行机构的气室两侧,组成自力式流量控制,或用其他方式将流量检测后用自力式压差控制阀实现流量控制。
   图2—17是自力式压差控制阀。 图中,流量设定调整用于调节流阻。设定调整用于改变弹簧的初始预紧力,调节压差的设定值。图中的压差是用两个薄膜执行机构输出推力的比较来实现的,也可只用一个薄膜执行机构。当取压点的信号来自同一管道上安装的孔板两侧时,可用于控制流量。
  
带指挥器的自力式控制阀与直接作用自力式控制阀类似,其设定信号由指挥器的设定弹簧设置。图2—18是带指挥器的自力式控制阀原理图。图示连接用于阀后压力控制。如果阀后压力升高,表示膜头l下面的压力高于上面压力,阀芯3上移,控制阀的流通面积减小,使阀后压力下降。同时,作用在指挥器膜片4的压力也升高,其作用-力大于由设定弹簧5提供的作用力,使指挥器组件6移动,挡板7。靠近喷嘴8,指挥器输出压力随之减小,即在膜头l上面压力减小,使阀芯3上移,直到阀后压力与设定弹簧的作用力平衡为止。针阀2用于调节放大系数,过滤器9用于过滤介质中的颗粒杂质,防止喷嘴被堵塞。
   另有一种采用重锤作为设定的自力式压力控制阀。重锤经杠杆连接到阀杆,其重力经放大后作用在阀杆上,而阀前或阀后压力经薄膜转换为推力同样作用在阀杆上,只有两者平衡时,阀杆才不移动。由于其结构更简单,维护量少,在一些不重要或初级的压力控制系统中被采用例如,蒸汽分压缸的压力控制等。
  
一些压力泄放阀(包括蒸汽疏水器、排气阀等)和压力安全阀也属于自力、式两位控制阀。
   液位控制可转换为压力或压差控制,因此,也可采用自力式压力或压差控制阀实现。
   2.自力式温度控制阀。自力式温度控制阀的温度信号来自温包,当温度变化时,温包内的气体介质膨胀,使压力变化,该压力信号被用于作为控制信号,使自力式温度控制阀动作。图2—19是自力式温度控制阀的示意图。

图2—18 带指挥器自力式控制阀

 
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