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减压阀解析和工艺流程

2012-11-8　　阅读(738)

减压阀是通过调节，将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门。从流体力学的观点看，减压阀是一个局部阻力可以变化的节流元件，即通过改变节流面积，使流速及流体的动能改变，造成不同的压力损失，从而达到减压的目的。然后依靠控制与调节系统的调节，使阀后压力的波动与弹簧力相平衡，使阀后压力在一定的误差范围内保持恒定。

组合式减压阀是指由主阀和附属反馈系统（包括控制阀、射流泵、球阀等）组成的、拥有水力PID控制机制的、综合性能*的减压稳压阀，其主要应用在水电站技术供水系统，井下供水系统等工况复杂，的工况条件下。

　　^[1]所采用的减压阀公称通径的选取应在保证出口整定压力条件下而能满足技术供水zui大流量，并装备有可供不停机检修的双反馈系统，保证减压阀损坏时破坏性高压不进入机组的出口压力锁定系统，与防止过流介质中的杂质堵塞阀门的反冲排污系统。

　　目前国内大部分水电站（三峡水电站，向家坝水电站，构皮滩水电站，天生桥水电站，宝珠寺水电站，紫坪铺水电站，紧水滩水电站，乌溪江水电站等）选用的是组合式减压阀。

组合式减压阀因为应用条件复杂，，通常有DN50 ~ DN1200多种规格，阀前工作压力<6.4MPa，阀后整定压力区间在0.2MPa ~ 0.8MPa。在保证阀后用水量的前提下，减压比可以达到12:1，*连续运行时间大于10000h，大修保证期不低于8年，总运行历时应不少于32000h

减压阀是气动调节阀的一个*配件，主要作用是将气源的压力减压并稳定到一个定值，以便于调节阀能够获得稳定的气源动力用于调节控制。按结构形式可分为薄膜式、弹簧薄膜式、活塞式、杠杆式和波纹管式；按阀座数目可人为单座式和双座式；按阀瓣的位置不同可分为正作用式和反作用式。ZJY46H组合式减压阀是一种在复杂多变的工况下亦可利用水压进行自我调节的减压阀稳压阀，在进口压力和流量产生变化的时候保持出口的压力和流量稳定。其*实现自力控制，调试简单，运行可靠。

　　如图所示：当进口压力P1变化时减压阀的出口首先表现为P2±△P2，通过反馈系统出口管传到控制阀，使Pt=Pk±△P2；从而L发生相应变化，导致±△Pe的变化，经压力导管导致Pk的相应变化，Pt与Pk达到新的平衡，主阀的过流面积H相应变化。

　　因此，进口压力P1变化，而通过节流锥开度H的流量不变。出口压力P2始终是原整定的低压值。当流量变化时，减压阀自我调节工作原理也如同上。

　　2、组合式减压阀的双反馈切换原理：

ZJY46H组合式减压阀双反馈系统切换原理

　　ZJY46H组合式减压阀的反馈系统是根据减压阀出口压力的变化信号来控制过流面积（节流锥开度）的独立系统。ZJY46H减压阀装备有互为备用的双反馈系统，启用A系统即停用B系统的运行模式可以达到减压阀不停机检修的目的。

　　如图所示：

　　2.1、关闭球阀；

　　2.2、旋转两个三通阀90°；

　　2.3、打开球阀；

　　2.4、双反馈系统切换完成（总计切换时间约为20秒）。

　　3、组合式减压阀反冲排污工作原理：

ZJY46H组合式减压阀反冲排污原理

　　水电站的运行工况比较复杂，尤其水质的好坏直接关系到设备的安全运行。针对泥沙含量较大的水电站，除了在减压阀的过流位置采用不锈钢材质并堆焊镍基合金防磨蚀外，减压阀的反冲排污装置亦能有效地防止反馈控制系统的堵塞，使减压阀在多泥沙杂物的水质中保持良好的工况。（反冲排污系统标配为手动控制，根据水质实际情况把握反冲排污频率，或直接采用PLC自动反冲排污装置。）

　　工作原理（ZJY46H组合式减压阀/手动）

　　3.1、关闭球阀：由于水的不可压缩性，出口压力P2仍是低压；

　　3.2、旋转三通排污阀90°，顺向水流切断，在出口压力P2的作用下水流反向，同时冲出附着在滤网外的杂质；

　　3.3、关闭三通排污阀，打开球阀，反冲排污完成。

　　4、组合式减压阀出口压力锁定工作原理：

ZJY46H组合式减压阀出口压力锁定工作原理

　　每一台合格的ZJY46H减压阀阀体均经受了超过60分钟的1.5倍强压实验，*杜绝阀体缺陷，即使历经十余年的连续运行也不会出现破裂漏水等故障。出口压力内锁定装置是为防止反馈系统遭受意外损坏后，在主活塞下方失压时，保持出口压力P2值安全的刚性保护装置。

　　如右图所示：

　　4.1、当出口压力P2调节完成，如右图1所示保留适当的间隙h。

　　4.2、主活塞下方万一失压时，h消失，自动保护，如2所示。

　　此时主阀节流锥的开度zui大为：H+h，如3所示。

　　因此，出口压力P2值不会形成危害性的高压。直动式减压阀所示为直动式带溢流阀的减压阀（简称溢流减压阀）的结构图。

　　压力为P1的压缩空气，由左端输入经阀口10节流后，压力降为P2输出。P2的大小可由调压弹簧2、3进行调节。顺时针旋转旋钮1，压缩弹簧2、3及膜片5使阀芯8下移，增大阀口10的开度使P2增大。若反时针旋转旋钮1，阀口10的开度减小，P2随之减小。

　　若P1瞬时升高，P2将随之升高，使膜片气室6内压力升高，在膜片5上产生的推力相应增大，此推力破坏了原来力的平衡，使膜片5向上移动，有少部分气流经溢流孔12、排气孔11排出。在膜片上移的同时，因复位弹簧9的作用，使阀芯8也向上移动，关小进气阀口10，节流作用加大，使输出压力下降，直至达到新的平衡为止，输出压力基本又回到原来值。若输入压力瞬时下降，输出压力也下降、膜片5下移，阀芯8随之下移，进气阀口10开大，节流作用减小，使输出压力也基本回到原来值。逆时针旋转旋钮1。使调节弹簧2、3放松，气体作用在膜片5上的推力大于调压弹簧的作用力，膜片向上曲，靠复位弹簧的作用关闭进气阀口10。再旋转旋钮1，进气阀芯8的顶端与溢流阀座4将脱开，膜片气室6中的压缩空气便经溢流孔12、排气孔11排出，使阀处于无输出状态。

内部先导式减压阀当减压阀的输出压力较高或通径较大时，用调压弹簧直接调压，则弹簧刚度必然过大，流量变化时，输出压力波动较大，阀的结构尺寸也将增大。为了克服这些缺点，可采用先导式减压阀。先导式减压阀的工作原理与直动式的基本相同。先导式减压阀所用的调压气体，是由小型的直动式减压阀供给的。若把小型直动式减压阀装在阀体内部，则称为内部先导式减压阀；若将小型直动式减压阀装在主阀体外部，则称为外部先导式减压阀。与直动式减压阀相比，增加了由喷嘴4、挡板3、固定节流孔9及气室B所组成的喷嘴挡板放大环节。当喷嘴与挡板之间的距离发生微小变化时，就会使B室中的压力发生根明显的变化，从而引起膜片10有较大的位移，去控制阀芯6的上下移动，使进气阀口8开大或关小、提高了对阀芯控制的灵敏度，即提高了稳压精度。

　　在主阀体外部还有一个小型直动式减压阀由它来控制主阀。此类阀适于通径在20mm以上，远距离（30m以内）、高处、危险处、调压困难的场合。

水电站减压阀在技术供水系统上的典型应用

这是一个典型的技术供水系统。

　　如图所示：经过ZJY46H组合式减压阀减压后的流体通过滤水器过滤后，再通过水力控制阀进入各个用水点。如果管道超压，泄压阀会充分打开并及时泄压。

　　1、组合式减压阀在确保机组用水量的前提下，为阀后用水点提供稳定可靠的低压冷却水。其减压比zui大可达12:1。组合式减压阀上装备的反冲排污系统可以适用较差介质，安全锁定系统则可以确保在系统遭受严重损坏时出口端压力仍保持低压。

　　2、技术供水系统上安装的滤水器，可以为机组提供清洁水源，以防杂质进入机组造成损坏。滤水器如果安装在组合式减压阀之后，用户可以选择较小压力级别的滤水器，但是过多的杂质会影响到减压阀性能的稳定发挥。　

　　3、技术供水系统上的水力控制阀可以通过快速开启和缓慢关闭达到截断管道介质流动及消除管道水锤压力的目的。性能良好的水力控制阀在开启和关闭的同时可以进行反冲排污，确保工况时不卡阻。

　　4、技术供水系统上的泄压阀能准确地保持管道的安全压力，一旦管道超过整定压力，泄压阀会充分打开并及时泄压。性能良好的泄压阀除了具有反馈系统外，也带有强制开启手柄，在万一的故障时可切换反馈系统或直接手动排放。

（一）作用式减压阀

　　zui简单的减压阀，直接作用式减压阀，带有平膜片或波纹管。因为它是独立

减压阀图（7张）

结构，因此无需在下游安装外部传感线。它是三种减压阀中体积zui小、使用的一种，专为中低流量设计。直接作用式减压阀的度通常为下游设定点的+/-10%。

（二）活塞式减压阀

　　该类型的减压阀集两种阀―导阀和主阀―于一体。导阀的设计与直接作用式减压阀类似。来自导阀的排气压力作用在活塞上，使活塞打开主阀。如果主阀较大，无法直接打开时，这种设计就会利用入口压力打开主阀。因此，这种类型的减压阀，与直接作用式减压阀相比，在相同的管道尺寸下，容量和度（+/-5%）更高。与直接作用式减压阀相同的是，减压阀内部感知压力，无须外部安装传感线。

（三）薄膜式减压阀

在这种类型的减压阀中，双膜片代替了内导式减压阀中的活塞。这个增大的膜片面积能够打开更大的主阀，并且在相同的管道尺寸下，其容量比内导式活塞减压阀更大。另外，膜片对压力变化更为敏感，度可达+/-1%。性更高是由于下游传感线的定位（阀的外部），其所在位置气体或液体动荡更少。该减压阀非常灵活，可以采用不同类型的导阀（例如压力阀、温度阀、空气装载阀、电磁阀或几种阀同时配套适用）。

减压阀的选用标准

标准一

在给定的弹簧压力级范围内，使出口压力在zui大值与zui小值

减压阀之间能连续调整，不得有卡阻和异常振动；

标准二

　　对于软密封的减压阀，在规定的时间内不得有渗漏；对于金属密封的减压阀，其渗漏量应不大于zui大流量的0.5%；

标准三

　　出口流量变化时,直接作用式的出口压力偏差值不大于20%,先导式不大于10%；

标准四

　　进口压力变化时，直接作用式的出口压力偏差不大于10%，先导式的不大于5%；

标准五

　　通常，减压阀的阀后压力应小于阀前压力的0.5倍；

标准六

　　减压阀的应用范围很广，在蒸汽、压缩空气、工业用气、水、油和许多其他液体介质的设备和管路上均可使用，介质流经减压阀出口处的量，一般用质量流量或体积流量表示；

标准七

　　波纹管直接作用式减压阀适用于低压、中小口径的蒸汽介质；

标准八

　　薄膜直接作用式减压阀适用于中低压、中小口径的空气、水介质；

标准九

　　先导活塞式减压阀，适用于各种压力、各种口径、各种温度的蒸汽、空气和水介质，

　　若用不锈耐酸钢制造，可适用于各种腐蚀性介质；

标准十

　　先导波纹管式减压阀，适用于低压、中小口径的蒸汽、空气等介质；

标准十一

　　先导薄膜式减压阀，适用于低压、中压、中小口径的蒸汽或水等介质；

标准十二

　　减压阀进口压力的波动应控制在进口压力给定值的80%～105%，如超过该范围，减压前期的性能会受影响；

标准十三

　　通常减压阀的阀后压力应小于阀前压力的0.5倍；

标准十四

　　减压阀的每一档弹簧只在一定的出口压力范围内适用，超出范围应更换弹簧；

标准十五

　　在介质工作温度比较高的场合，一般选用先导活塞式减压阀或先导波纹管式减压阀；

标准十六

　　介质为空气或水（液体）的场合，一般宜选用直接作用薄膜式减压阀或先导薄膜式减压阀；

标准十七

　　介质为蒸汽的场合，宜选用先导活塞式或先导波纹管式减压阀；

标准十八

　　为了操作、调整和维修的方便，减压阀一般应安装在水平管道上。

加强维护

　　从宏观方面着眼，物业管理、维修操作人员应首先熟悉高层建筑给水系统的概况和类型，掌握不同楼宇生活给水系统、消防系统乃至生产等复合给水系统性能特点，基本理解系统水

减压阀

力平衡运作机理，设置技术情况，特别要熟悉系统内多种减压元件的应用原理，性能要求。要掌握系统的正常性能指标，当系统出现故障时，如某些用水设备压力不稳定，急骤波动，甚至还伴有负压抽吸，或者减压系统关键管段出现断续啸叫噪音情况时，不仅能从理性方面去分析判断原因，以正确的思路指导实践；同时，要加强维护管理责任意识，提高专业技术水平，培养系统调试、操作运行、应急排故的动手能力。管理好每幢高层建筑的供、用水设施，使业主（用户）得到实惠。

运行操作

　　1.要避免存留脏物、杂物进入减压阀减压保障系统。新建或者改造工程的减压系统管网，很可能沙粒、麻丝、杂物。投运前，一般都应进行水冲洗，满足清洁要求后，zui后装上减压阀和过滤器滤芯，这样才能避免杂物流入减压阀，杜绝减压阀卡芯现象。在系统进入工作后，保障减压系统的水流畅通与否，与设置在系统上的过滤器流通能力关系密切，如滤芯被杂物严重吸附，则会影响减压阀的工作，为此必需对过滤器进行定期检查，及时清除污秽。实践表明这项工作2至3个月必须进行一次，有些可调式（弹簧式、薄膜式）减压阀，其主阀或者导阀自身设置过滤器，同样需要定期拆洗滤芯。

　　2.1用1备的减压阀组应定期轮换工作。大部分高层建筑生活给水减压阀减压保障系统，是以给水竖向分区设置的，一般设在每一给水分区总管上。考虑到众多用户的用水可靠安全性（住宅每一分区有几十户至上百户，公共建筑如宾馆、饭店，每一分区有几十套客房……），设计时减压阀应两套并列安装（1用1备）。减压通路两侧都辅以闸阀或蝶阀，可启闭任一减压通道，为使并列的两套减压阀通道能正常工作，常规一个月轮流交换一次，搁置时间过长减压通道死水结垢，减压元件阀芯会卡住失效。

　　3.应及时排除管道中的积气。当空气进入减压管网或管网内随压力变化时气体从水中析出，这时区域内用户的水压极不稳定；处在供水zui不利点用水器更是压力变化急骤，有

减压阀

时呈现虚假的峰值压力，有时还会抽吸断水，还有管网会伴随撞击声。产生这种现象，会影响燃气热水器、电热水器等稳定工作，严重时会被毁坏；对各种盥洗器具的进水连接管破坏力也很大，特别是目前常用的一些复合型连结软管，其强度较差，因此爆管的事件屡有发生；有些水表无法正确计量，出现用户不用水，水表也会不断地转动。为杜绝这类事故，应检查屋顶水箱生活给水总管的蓄水高程是否满足，如不满足水箱出水口处会产生水旋，吸入空气。排除这一故障可调整水箱内液位控制器的zui低水位高程，经验表明一般zui低水位距出水口应不小于0.3m。也可反复开启设置在分区、减压系统两侧的压力表放气旋塞，把已进入管网内的空气徐徐排出。如采取上述措施后，在分区总管末梢以下的一些用水器还出现上述现象，可以在这些部位增设自动排气装置。

　　4.注意减压阀的减压保障系统。无论选用比例式还是可调式减压阀，其减压比P1∶P2不宜选择过大，一般应控制在5∶1之内。超过这个范围易产生气蚀现象，损坏阀件，产生啸叫噪音。有些活塞式减压阀，制造厂在其阀体上加工一个直径1.5mm左右的小孔，其功能是让阀芯运动时起到透吸气作用，维护管理时应注意千万不要将小孔塞住，否则影响减压阀的正常运行。

　　5.加强减压阀保障系统的管理巡视，要注意观察减压阀本身的工作动态。阀前、阀后压力数值接近，表明减压阀本身已存在故障。即活塞式减压阀的阀芯与阀体间的平面密封橡胶件损坏；薄膜式可调型减压阀主阀膜片有裂痕和O型圈损坏，及导阀连通管堵塞，造成减压阀减压作用削弱或者失效。这对分区管网危害极大，特别是许多用水设备可能因超压力而出现爆管，必须及时修复。比例式（活塞型）减压阀阀体上的透吸气小孔如出现滴漏不止，表明阀芯上几档O型密封圈已经磨损，要更换密封件。但在修理拆装减压元件时，要谨慎细心，调换内密封件；清理杂物时，应因势利导，不要用金属棒、硬梗撬阀

减压阀的活动部位，使用木榔头和木柄敲击震动，慢慢拆卸阀内部件。修理完毕后重新安装时，一定要和阀门上的流向指示保持一致。

　　6.注意检查比例式减压阀的安装位置。高层内减压阀设计安装的位置不妥，会出现减压阀阀后压力忽高忽低，管网压力严重偏离允许范围，伴随毁坏淋浴器，水管爆裂和损坏用户水表等事故发生；有时也会水流不畅，分区内出现无规律的断水现象，影响用户用水。出现类似事故，检查整个减压阀减压分区给水系统，无疑点可找；拆卸减压阀过滤器等元件并无异常；有些物业管理单位甚至怀疑减压阀的技术性能，多次调换新的减压阀，也不能解决问题。这时可从检查比例减压阀设计安装位置是否合理着手，认真检查管网系统是否存在等位倒虹管现象，即分区的输出管路标高相近。此类情况在主、副楼同一屋顶水箱，下给水供水系统中很容易出现。发现这些问题，可以考虑把比例减压阀安装位置提高一个层面（不能提得太高，必须顾全分区内用水设备的承压规范要求）；也可在主、副楼内，分设两组独立的比例减压阀给水系统。减压阀安装事项

安装要求

　　1.减压阀的安装应在供水管网试压、冲洗合格后进减压阀

行。

　　检查数量：全数检查。

　　检查方法：检查管道试压及冲洗记录。

　　2.减压阀安装前应检查：其规格型号应与设计相符；阀外控制管路及导向阀各连接件不应有松动；外观应无机械损伤，并应清除阀内异物。

　　检查数量：全数检查。

　　检查方法：对照图纸，观察检查和手扳检查

　　3.减压阀水流方向应与供水管网水流一致。

　　检查数量：全数检查。

　　检查方法：观察检查。

　　4.应在进水侧安装过滤器，并宜在其前后安装控制阀。

　　检查数量：全数检查。

　　检查方法：观察检查。

　　5.可调式减压阀宜水平安装，阀盖应向上。

　　检查数量：全数检查。

　　检查方法：观察检查。

　　6.比例式减压阀宜垂直安装；当水平安装时，单呼吸孔减压阀其孔口应向下，双呼吸孔减压阀其孔口应呈水平位置。

　　检查数量：全数检查。

　　检查方法：观察检查。

　　7.安装自身不带压力表的减压阀时，应在其前后相邻部位安装压力表。

　　检查数量：全数检查。

　　检查方法：观察检查。

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