指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案

自力式減壓閥是常用的壓力調(diào)節(jié)設(shè)備之一，其可以根據(jù)下游壓力控制閥門啟閉來(lái)維持閥后壓力，不需要外部動(dòng)力。指揮器型自力式減壓閥是一種帶有先導(dǎo)執(zhí)行器的減壓閥，它更能精準(zhǔn)地控制下游壓力，能適用于高壓差的場(chǎng)合。然而在運(yùn)行過(guò)程中，這類減壓閥的缺陷也層出不窮，其中發(fā)生最為頻繁的是調(diào)節(jié)性能下降的問(wèn)題。

本文以氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)的氮?dú)鉁p壓閥為例，通過(guò)對(duì)指揮器型自力式減壓閥結(jié)構(gòu)、原理的剖析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)故障模式，分析了導(dǎo)致該閥調(diào)節(jié)性能下降的種種原因，并針對(duì)性地提出閥門的改進(jìn)措施，完成了閥門結(jié)構(gòu)的技術(shù)改進(jìn)，消除了閥門的疑難缺陷。

 自力式帶指揮器壓力減壓閥的壓力設(shè)定在指揮器上實(shí)現(xiàn)，因而方便、快捷、省時(shí)省力可運(yùn)行狀態(tài)下連續(xù)設(shè)定；控制精度高，可比一般ZZY型直接操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥高一倍，適合于控制精度要求高的場(chǎng)合；檢測(cè)、執(zhí)行元件由耐高溫材料制作。

關(guān)鍵詞：自力式減壓閥；指揮器；原因；調(diào)節(jié)性能

1 指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案概述

在運(yùn)行過(guò)程中，其氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)中的指揮器型自力式減壓曾連續(xù)出現(xiàn)調(diào)節(jié)性能下降的缺陷，主要表現(xiàn)為閥后壓力不能穩(wěn)定，更重要的是卸壓箱氮?dú)鈮毫Φ牟环€(wěn)定，將對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行造成影響，從而影響核安全。

由閥體、閥座、閥芯部件等零部件組成，是一種無(wú)需外加能源而直接依靠被調(diào)介質(zhì)自身的壓力變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)壓力的節(jié)能型產(chǎn)品，自力式減壓閥無(wú)需外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動(dòng)力源引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制閥芯位置，改變兩端的壓差和流量，使閥前（或閥后）壓力穩(wěn)定。具有動(dòng)作靈敏，密封性好，壓力設(shè)定點(diǎn)波動(dòng)力小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于氣體、液體及蒸汽介質(zhì)減壓穩(wěn)壓或泄壓穩(wěn)壓的自動(dòng)控制。可用于非腐蝕性（.高溫度350攝氏度）液體、氣體和蒸汽等介質(zhì)的壓力裝置。廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、輕工等工業(yè)部門及城市供熱、供暖系統(tǒng)。

自力式減壓閥產(chǎn)品特點(diǎn)

自力式壓力調(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)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。

橡膠膜片式檢測(cè)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)測(cè)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。

2 指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案閥門結(jié)構(gòu)原理分析

指揮器型自力式減壓閥的結(jié)構(gòu)原理:指揮器型自力式減壓閥的工作原理是：在系統(tǒng)未運(yùn)行時(shí)，主閥閥芯處于關(guān)閉狀態(tài)，先導(dǎo)閥閥芯處于開(kāi)啟狀態(tài)。當(dāng)介質(zhì)從閥前流至主閥閥體時(shí)，上游壓力P1經(jīng)減壓器進(jìn)入指揮器B室作為驅(qū)動(dòng)能源使用，通過(guò)開(kāi)啟的先導(dǎo)閥閥芯后到達(dá)主執(zhí)行器下室C，推動(dòng)主執(zhí)行器膜片，從而帶動(dòng)主閥閥芯開(kāi)啟；隨著下游壓力的上升，受控的下游壓力P2經(jīng)引壓管傳送至指揮器檢測(cè)室A，并在此轉(zhuǎn)換成定壓力。當(dāng)下游壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，先導(dǎo)閥閥芯關(guān)閉，此時(shí)維持閥門開(kāi)啟的驅(qū)動(dòng)能源切斷，隨后主執(zhí)行器下室C的壓力通過(guò)節(jié)流閥釋放，最終在彈簧作用下使主閥關(guān)閉（指揮器型自力式減壓閥的工作原理如圖1所示）。

由其工作原理可見(jiàn)，主閥的啟閉取決于主執(zhí)行器中C室的壓力，而C室的壓力是來(lái)自于閥前介質(zhì)壓力P1，那么指揮器在其中的作用就是通過(guò)先導(dǎo)閥的開(kāi)合來(lái)打開(kāi)和切斷進(jìn)入C室的動(dòng)力源，因此指揮器是主閥的先導(dǎo)控制部件；然而指揮器先導(dǎo)閥閥芯自身的啟閉又是通過(guò)閥后壓力的升降來(lái)實(shí)現(xiàn)的，指揮器可以看作是一個(gè)單獨(dú)的自力式減壓閥，閥后壓力反饋至其執(zhí)行器檢測(cè)室A后，與彈簧形成一對(duì)平衡力，因此整個(gè)閥門的定值是通過(guò)調(diào)整指揮器的彈簧力來(lái)設(shè)定的。

指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案技術(shù)參數(shù)

執(zhí)行器參數(shù)

注：※該有效面積所對(duì)應(yīng)的壓力設(shè)定范圍不適用于DN150-250。

指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案性能指標(biāo)

指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案工作溫度

注：※表示該閥允許工作溫度，僅當(dāng)介質(zhì)為蒸汽時(shí)有效，且耐溫至350℃需選用PN40的閥體。

指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案零件材料

指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案主要外形尺寸

3 指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案原因分析

3.1 主閥密封面泄漏

首先考慮的就是閥門密封面是否損壞，減壓閥密封面的損壞必將造成閥后壓力在達(dá)到設(shè)定值后，不能密封，從而使閥后壓力的繼續(xù)上升。那么對(duì)于指揮器型自力式減壓閥也一樣，由于氮?dú)鉁p壓閥的用戶為封閉的卸壓箱，主閥密封面的泄漏必將造成卸壓箱壓力的上升，直至達(dá)到報(bào)警值。由于缺陷發(fā)生時(shí)，方家山機(jī)組正處于首循環(huán)運(yùn)行期間，新機(jī)組的系統(tǒng)清潔度較低，如系統(tǒng)中的雜質(zhì)粘附在密封面上時(shí)，則極易引起密封面損傷，從而造成內(nèi)漏。

3.2 指揮器先導(dǎo)閥密封面泄漏

指揮器先導(dǎo)閥的密封形式為軟密封，閥芯的密封件為橡膠O型圈，其密封面為錐面密封。由于軟密封材質(zhì)補(bǔ)償量大，回彈率高，故軟密封形式的特點(diǎn)是密封性能好，密封比壓不用太高，通常不易泄漏。但如O型圈有老化、裂紋等缺陷或材質(zhì)問(wèn)題，導(dǎo)致先導(dǎo)閥不能密封，那么就會(huì)通過(guò)上述兩種情況使減壓閥閥后壓力上升。因此，指揮器先導(dǎo)閥密封面的泄漏也可能是導(dǎo)致閥門壓力上升的原因。

3.3 指揮器膜片泄漏

指揮器的膜片泄漏只要考慮上膜片室即可，下室無(wú)壓力。指揮器執(zhí)行器膜片泄漏的可能原因有膜片破損、膜片邊緣泄漏或閥桿上部O型圈泄漏。如指揮器執(zhí)行器膜片的泄漏較大或膜片破損，則將導(dǎo)致膜片室壓力過(guò)低，甚至不能產(chǎn)生壓力，那么指揮器閥芯就會(huì)在彈簧力作用下保持打開(kāi)狀態(tài)，這樣閥后壓力就會(huì)持續(xù)上升，但同時(shí)閥后介質(zhì)通過(guò)破損的膜片泄漏。由于主閥芯通徑大于閥后引壓管通徑，進(jìn)氣速率大于泄漏速率，閥后壓力總體趨勢(shì)還是偏向上升；如指揮器執(zhí)行器的膜片室微量泄漏，由于其與閥后管道相通，膜片室壓力不會(huì)顯著下降，但閥后壓力會(huì)隨著閥后介質(zhì)的微量泄漏而緩慢下降，降至設(shè)定值以下時(shí)，指揮器先導(dǎo)閥打開(kāi)，從而主閥打開(kāi)補(bǔ)壓，達(dá)到設(shè)定值時(shí)都關(guān)閉，上述現(xiàn)象將會(huì)周而復(fù)始地出現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)應(yīng)呈現(xiàn)出壓力的上下波動(dòng)，而不是壓力的持續(xù)緩慢上升。

4 指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案原因排查與改進(jìn)措施

4.1 根本原因排查

首先檢查膜片泄漏，現(xiàn)場(chǎng)采用檢漏液檢查。經(jīng)檢查指揮器膜片無(wú)泄漏，排除了個(gè)原因，將原因進(jìn)一步定位在了主閥和先導(dǎo)閥的密封面上。維修人員通過(guò)關(guān)閉減壓閥后的球閥，發(fā)現(xiàn)壓力表壓力迅速上升，證實(shí)了主閥或先導(dǎo)閥密封面存在泄漏。由于解體先導(dǎo)閥較解體主閥來(lái)說(shuō)時(shí)間短，所受輻射風(fēng)險(xiǎn)小，因此維修組選擇先檢查先導(dǎo)閥。先導(dǎo)閥的檢查只需拆除指揮器膜片螺栓，打開(kāi)膜片室即可。經(jīng)過(guò)解體發(fā)現(xiàn)，指揮器的先導(dǎo)閥密封圈已破損，O型圈一側(cè)的外緣被切削掉一部分。隨后維修組對(duì)閥芯、閥座尺寸進(jìn)行了測(cè)量，發(fā)現(xiàn)閥芯上O型圈線徑為1.9mm，而閥芯槽寬僅為1.24mm，線徑大于槽寬，導(dǎo)致其不能進(jìn)入槽內(nèi)，安裝后外圓尺寸過(guò)大，閥門反復(fù)開(kāi)關(guān)后易導(dǎo)致O型圈外側(cè)被閥座邊緣切削。由于當(dāng)時(shí)時(shí)間緊迫，現(xiàn)場(chǎng)改用線徑稍小的O型圈臨時(shí)替代，再次回裝后先導(dǎo)閥暫時(shí)無(wú)內(nèi)漏，閥門調(diào)節(jié)性能恢復(fù)正常。可見(jiàn)，引起該閥調(diào)節(jié)性能下降的直接原因?yàn)橹笓]器的先導(dǎo)閥密封面泄漏。

4.2 閥門結(jié)構(gòu)改進(jìn)

維修部門隨即將先導(dǎo)閥結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方案提交給設(shè)備廠家，設(shè)備廠家根據(jù)改進(jìn)方案重新加工了指揮器先導(dǎo)閥的閥芯閥桿組件。在大修期間，維修部門利用大修的隔離窗口，更換了減壓閥指揮器先導(dǎo)閥的閥芯閥桿組件，并調(diào)整了閥座錐度，反復(fù)開(kāi)關(guān)試驗(yàn)后檢查O型圈完好。待核島氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)恢復(fù)后，閥門再次投運(yùn)時(shí)，其密封性良好，調(diào)節(jié)性能正常，成功解決了氮?dú)鉁p壓閥調(diào)節(jié)性能下降的疑難缺陷。

指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進(jìn)方案結(jié)束語(yǔ)

在運(yùn)行期間，閥門的問(wèn)題層出不窮，且故障的表現(xiàn)形式各異。揮器型自力式減壓閥正由于其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，導(dǎo)致其故障發(fā)生的原因有很多種，如何抓住重點(diǎn)，找出故障發(fā)生的根本原因，是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。在機(jī)組氮?dú)庀到y(tǒng)指揮器型自力式減壓閥的故障處理中，維修人員從設(shè)備結(jié)構(gòu)、工作原理以及故障表征出發(fā)，首先在紛繁復(fù)雜的故障原因中篩選出可能導(dǎo)致此類減壓閥壓力上升的主要因素，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)排查和驗(yàn)證，找出了問(wèn)題的根本原因，最終針對(duì)性地制定了改進(jìn)措施，將設(shè)備缺陷消除。同時(shí)，指揮器型自力式減壓閥調(diào)節(jié)性能下降的原因分析和改進(jìn)，也展現(xiàn)了此類閥門問(wèn)題的一個(gè)完整的分析和處理過(guò)程，可以為解決諸多類似的問(wèn)題提供參考，具有一定的借鑒意義。