自力式微壓控制器技術(shù)參數(shù)

                            自力式微壓控制器技術(shù)參數(shù)

                             上海申弘閥門有限公司

之前介紹SAF2507雙相不銹鋼高壓自力式調(diào)節(jié)閥，現(xiàn)在介紹自力式微壓控制器技術(shù)參數(shù)壓力測量傳感器都具有一定的量程和度。通常大量程的壓力傳感器在測量低壓力時(shí)，度無法保證，而高度的低壓傳感器因量程有限而無法滿足大量程的需要，這使得在大壓力量程內(nèi)，高度的低壓測量難以開展。對(duì)此，我們開發(fā)了一種自力式微壓控制器，將其置于壓力傳感器連接管路中，利用介質(zhì)自身壓力變化，在介質(zhì)壓力超過壓力傳感器量程時(shí)，自動(dòng)切斷介質(zhì)與傳感器連接管路，避免壓力傳感器由于超壓而破壞；當(dāng)介質(zhì)壓力回到壓力傳感器量程內(nèi)后，自動(dòng)打開與傳感器連接管路，傳感器即可恢復(fù)測量工作。
    自力式微壓控制器技術(shù)參數(shù)自力式微壓控制器的運(yùn)用可以擴(kuò)展高度低壓儀表的實(shí)際使用場合，即讓量程為0～0.1MPa的壓力儀表能使用在壓力高達(dá)20MPa的設(shè)備上，從而改變了我國沒有大壓力（0～20MPa）背壓下進(jìn)行低壓力（0～0.1MPa）控制與切斷調(diào)節(jié)器的局面。自力式微壓控制器目前已申請(qǐng)國家發(fā)明（申請(qǐng)?zhí)枮?010 102 254 68.2）。
    1 工作原理
    自力式微壓控制器部分結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度等是參考相關(guān)的閥門標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)與制造的，如GB 12224-2005、GB8105-1987等。自力式微壓控制器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    由圖1可知，控制器由控制器和切斷閥兩部分構(gòu)成，特征在于控制器由支架座、端蓋與推桿、固定連接的托盤和壓盤以及安置在托盤下的旋轉(zhuǎn)彈簧座構(gòu)成。
    旋轉(zhuǎn)彈簧座上設(shè)有調(diào)節(jié)彈簧，壓盤和托盤之間設(shè)有膜片和O型密封圈，切斷閥閥桿與推桿由一連接套組合在一起，連接套上設(shè)有緩沖彈簧。切斷閥由閥體、O型圈密封、壓套、壓環(huán)和閥桿Stem組成。
    流體介質(zhì)分兩路同時(shí)進(jìn)入切斷閥進(jìn)口和控制器膜片上腔。當(dāng)流體介質(zhì)壓力小于控制器設(shè)定的切斷壓力時(shí)，控制器和切斷閥均不動(dòng)作，流入切斷閥的介質(zhì)經(jīng)過閥座由閥門出口流出。當(dāng)流體介質(zhì)內(nèi)壓大于控制器設(shè)定的切斷壓力后，介質(zhì)在控制器的上腔內(nèi)對(duì)膜片所產(chǎn)生的作用力大于調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)壓縮力，而小于緩沖彈簧預(yù)壓縮力，膜片帶動(dòng)托盤和推桿壓縮調(diào)節(jié)彈簧向下位移，直到與推桿相連的閥桿達(dá)到關(guān)閉位置。隨著介質(zhì)的壓力繼續(xù)增大，作用在膜片上的作用力也繼續(xù)增大，當(dāng)作用力大于調(diào)節(jié)彈簧和緩沖彈簧預(yù)壓縮力時(shí)，膜片帶動(dòng)推桿、調(diào)節(jié)彈簧和緩沖彈簧一起向下位移。推桿的位移是在連接套內(nèi)，不帶動(dòng)閥桿做動(dòng)作，直到膜片的托盤到位。此后，控制器內(nèi)壓力繼續(xù)增大至20MPa，但膜片已*貼合控制器下腔不做動(dòng)作。切斷閥的閥桿對(duì)閥座密封O型圈的密封力為調(diào)節(jié)彈簧和緩沖彈簧的全行程壓縮力。
    2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
    同現(xiàn)有的其他自力式閥門結(jié)構(gòu)相比，自力式微壓控制器在閥桿和連接膜片的推桿之間增加了一條預(yù)緊彈簧，即緩沖彈簧。此彈簧設(shè)計(jì)的預(yù)壓縮力大于調(diào)節(jié)彈簧全行程的作用力，即閥桿在做全行程內(nèi)動(dòng)作時(shí)，緩沖彈簧沒有位移。當(dāng)閥桿達(dá)到關(guān)閉位置后，膜片帶動(dòng)緩沖彈簧有一段緩沖行程，直到膜片貼合控制器下腔，既保證了膜片貼合控制器下腔后腔內(nèi)壓力繼續(xù)增加，膜片不受拉力，同時(shí)又保證了閥門有一定的密封力。此設(shè)計(jì)確保了膜片在高壓下不受破壞，從而使自力式微壓控制器能夠承受20MPa的背壓。
    閥桿與推桿的連接通過一連接套相連，使得閥桿行程方便調(diào)整，設(shè)定壓力（0～0.1MPa）可以通過旋轉(zhuǎn)彈簧座隨意調(diào)整，調(diào)試方便。
    膜片比一般的氣動(dòng)閥門橡膠膜片更薄，上下用一金屬片夾住，并在膜片下方增加了一條緩沖O型圈，防止介質(zhì)壓力突然增大時(shí)膜片向下運(yùn)動(dòng)造成的碰撞。切斷閥使用橡膠O型圈密封，此密封圈的摩擦力比傳統(tǒng)的填料密封圈小，大大提高了自力式微壓控制器的調(diào)節(jié)靈敏度。自力式微壓控制器可拆分為兩個(gè)部分，便于維修更換O型圈和膜片。
    3 應(yīng)用實(shí)例介紹
    自力式微壓控制器的大特點(diǎn)是不需要任何外加能源，僅利用被調(diào)介質(zhì)自身壓力變化就可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切斷。壓力設(shè)定值在運(yùn)行中可隨意調(diào)整，采用快開流量特性，動(dòng)作靈敏，密封性好，滿足各種工業(yè)設(shè)備中用氣體介質(zhì)自動(dòng)切斷控制的需要，尤其適用于高度、小量程的壓力儀表（0～0.1MPa）在大壓力范圍（0～20MPa）內(nèi)測量高度的低壓力值。廣泛使用于國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域的快開門式壓力容器，小到日常生活中的壓力煮飯鍋，大到航天飛船上的進(jìn)出口。
    為了防止因快開門蓋未*關(guān)閉就升壓或設(shè)備中的壓力沒有釋放*就開啟門蓋而造成的安全事故，快開門式壓力容器必須具有安全聯(lián)鎖功能。要做到安全地開啟或閉合快開門式壓力容器，安全聯(lián)鎖功能必須使得壓力容器內(nèi)的壓力值在非常接近零時(shí)才能啟閉快開門蓋（目前大量的快開門式壓力容器安全聯(lián)鎖功能的動(dòng)作壓力值在0～0.03MPa之間）。而壓力容器自帶的壓力儀表只滿足其工作壓力的量程和度（通常工作壓力在0～15MPa間），無法對(duì)安全聯(lián)鎖功能的動(dòng)作壓力值進(jìn)行測定與判斷。若使用高度小量程的壓力儀表，則因?yàn)榱砍虩o法滿足壓力容器的實(shí)際工作壓力，也無法安裝使用。
    為此，我們將自力式微壓控制器與快開門式壓力容器安全聯(lián)鎖功能測試儀（壓力量程0～0.1MPa、顯示分辨率10Pa）進(jìn)行組合安裝，把自力式微壓控制器安裝在快開門式壓力容器安全聯(lián)鎖功能測試儀的壓力進(jìn)口前，使容器壓力經(jīng)過自力式微壓控制器后再進(jìn)入測試儀。組合連接示意圖如圖2所示。

    上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥這樣當(dāng)介質(zhì)壓力小于控制器設(shè)定切斷壓力時(shí)（設(shè)定值為0.05MPa），控制器沒有動(dòng)作，流入切斷閥的介質(zhì)經(jīng)過閥座由閥門出口流出，通過快開門式壓力容器安全聯(lián)鎖功能測試儀，可顯示并記錄安全聯(lián)鎖的動(dòng)作壓力值。當(dāng)介質(zhì)內(nèi)壓大于控制器設(shè)定切斷壓力后，控制器自行動(dòng)作關(guān)閉切斷閥，使得快開門式壓力容器安全聯(lián)鎖功能測試儀不會(huì)有超壓的危險(xiǎn)。當(dāng)介質(zhì)壓力回到控制器設(shè)定切斷壓力后，切斷閥自行開啟，快開門式壓力容器安全聯(lián)鎖功能測試儀又可顯示并記錄安全聯(lián)鎖的動(dòng)作壓力值。
    通過使用自力式微壓控制器，可保持壓力始終在快開門式壓力容器安全聯(lián)鎖功能測試儀壓力傳感器的測量范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了快開門式壓力容器安全聯(lián)鎖功能的實(shí)時(shí)在線檢測與記錄，*國內(nèi)在這方面的空白。
    4 結(jié)束語
    實(shí)踐表明，自力式微壓控制器的功能滿足設(shè)計(jì)要求。樣品經(jīng)國家泵閥產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)，所檢項(xiàng)目中閥門關(guān)閉動(dòng)作壓力、閥門開啟動(dòng)作壓力、正向氣體密封試驗(yàn)和殼體試驗(yàn)的檢驗(yàn)結(jié)果均符合JB/T9092-1999標(biāo)準(zhǔn)的要求。動(dòng)作壽命試驗(yàn)2830次，閥門動(dòng)作正常。與本論文相關(guān)的論文有：先導(dǎo)式減壓閥安裝及選型
    自力式微壓控制器整體外形小巧，加工簡單，操作維護(hù)方便，是高度低壓傳感器在大壓力范圍內(nèi)進(jìn)行高度的低壓值測量所必須的輔助裝置，具有廣闊的市場前景。