基本介紹
- 中文名：活塞式減壓閥
- 外文名：Piston reducing valve
- 原理：壓差調節
- 核心件：活塞
- 功能：控制出口壓力
- 套用領域：水廠、建築等
減壓閥介紹,原理及結構,結構組成,工作原理,動靜態性能,動態性能,靜態性能,安裝注意事項,套用注意事項,
減壓閥介紹
活塞式減壓閥是通過活塞來平衡壓力，帶動閥瓣運動。這類減壓閥體積小，活塞允許的行程較大，但由於活塞在缸體中摩擦力較大，因此，靈敏度比薄膜式減壓閥低。另外，其製造工藝要求嚴格，特別是活塞、活塞環、缸體、副閥等零件，若用在蒸汽減壓閥上，這些零件受熱後的膨脹間隙不易控制，易產生卡住或漏氣現象，影響它的靈敏度。儘管如此，這種結構的減壓閥仍使用廣泛，特別是當介質溫度較高時，薄膜式減壓閥由於耐高溫的膜片材料難以解決，仍大量選用活塞式減壓閥。對於水、空氣等介質也可選用。
活塞式減壓閥是氣動調節閥的一個必備配件，主要作用是將氣源的壓力減壓並穩定到一個定值，以便於調節閥能夠獲得穩定的氣源動力用於調節控制。其工作由閥後壓力進行控制。當壓力感應器檢測到閥門壓力指示升高時，減壓閥閥門開度減小；當檢測到減壓閥後壓力減小，減壓閥閥門開度增大，以滿足控制要求。
活塞式減壓閥——該閥門的減壓比必須在一定程度上高於系統值； 即使在最大或者最小流量時它也應該能夠對正作用或者反作用控制信號做出回響。這些閥門應該針對有用控制範圍選擇，即最大流量的20%到80%。正常為等比型或者具有等比特性。這些類型的閥門本身具有比例控制所要求的最佳流量特性及流量範圍。
彈簧活塞式減壓閥主要由調節彈簧、膜片、活塞、閥座、閥瓣等零件組成，是彈簧薄膜式減壓的換代產品。利用活塞直接感測下游壓力驅動閥瓣，控制閥瓣開度完成減壓穩壓功能。在城市建築、高層建築的冷熱供水系統中，可取代常規分區水管，節省設備。也可在通常的冷熱水管網中，起減壓穩壓作用。
圖1.活塞式減壓閥原理及結構
結構組成
活塞式蒸汽減壓閥由主閥和導閥兩部分構成。主閥重點由閥座、主閥盤、活塞、缸套、彈簧等零件構成。導閥重點由閥座、閥瓣、膜片、彈簧、微調彈簧等零件構成。通過微調微調彈簧壓力設定出口壓力，利用膜片感測出口壓力變化，通過導閥啟閉驅動活塞微調主閥節流部位過流面積的大小，實現減壓穩壓功能。其各部分材料如下表所示：
零件名稱 | 材料 |
閥體、閥蓋 | 灰鑄鐵、鑄鋼、不鏽鋼 |
付閥瓣、付閥座、膜片主閥瓣、主閥座、活塞 | 不鏽鋼 |
付閥彈簧、主閥彈簧 | 銘釩鋼 |
調節彈簧 | 矽錳鋼 |
活塞環 | 合金鑄鐵 |
工作原理
在高壓氣未進入減壓閥時，閥芯（即活塞）在彈簧力作用下，處於下殼體內腔底部，閥口（即S0處）處於開啟狀態。當高壓氣進入上殼體通道的瞬間，一部分氣體由低壓氣輸出口通過串接的“節流小孔”（即通常稱的“定量孔”）進入呼吸器的呼吸系統；一部分氣體沿著虛線指出的通道進入下殼體底部，下殼體底部的氣體壓力升高，致使閥芯克服彈簧力而上升。閥芯上升使閥口開啟量減小，提高了減壓能力，輸出壓力減小。經過這種不停地自我調整，最終閥芯不再運動，達到力的平衡。將其分開描述為各個部件的運動，則如下所示：
（1）副閥瓣運動：減壓閥出廠時，調節彈簧處於放鬆狀態，此時主閥瓣和副閥瓣處於關閉狀態。 使用時按順時針轉動調節螺釘，壓縮調節彈簧，彈簧下座推動膜片向下運動，克服副閥瓣彈簧阻力打開副閥瓣。
（2）主閥瓣運動：介質通過閥前控制氣路，經過副閥瓣，進入活塞上方氣腔形成一定壓力。 活塞在介質壓力的作用下向下移動， 克服活塞環與氣缸壁的摩擦阻力、主閥瓣彈簧壓縮彈力、介質對主閥瓣的壓力推動主閥瓣離開主閥座，使介質流向閥後。
（3）減壓狀態：閥後部分介質通過閥後控制氣路進入膜片下方氣腔，對膜片形成向上的推力，當閥後壓力升高到一定程度時， 這個推力與預調的彈簧力平衡。 閥門的開啟程度確定，介質經閥門節流後流向閥後形成一定壓力。
圖2.活塞式減壓閥的工作原理圖動靜態性能
動態性能
減壓閥工作時， 閥後壓力並不是靜止不變的。如果閥前介質壓力波動，閥後壓力也將隨之在調節範圍內小幅度變化。 當閥後壓力超過調定壓力時，推動膜片上移壓縮調節彈簧，副閥瓣隨之向關閉方向移動，流入活塞上方氣腔的介質減少，壓力下降，此時主閥瓣在彈簧的推動下上移，介質流量也隨之減小，閥後壓力隨之下降到新的平衡；反之當閥後壓力低於調定壓力時，介質流量增加，閥後壓力也隨之增高達到新的平衡。
減壓閥膜片下方氣腔壓力與調節彈簧的壓縮彈力始終處於動態平衡狀態，膜片的上下運動使副閥瓣的開度始終處於動態變化之中，最終導致主閥瓣的開度處於動態變化狀態。 減壓閥的閥後壓力始終在調節彈簧所設定的壓力值的附近作小範圍波動，如果流量和閥前壓力趨於穩定， 這種波動也趨於平穩。
靜態性能
在電廠運行過程中，設備並不是時時刻刻處於工作狀態，在減壓閥後某一閥門被關閉時，介質被阻止流動，減壓閥前的壓力保持不變，此時在閥前閥後形成了一個高壓區和低壓區。 在壓差的作用下介質由高壓區通過主閥瓣流向低壓區，閥後壓力升高，膜片上移帶動副閥瓣向關閉方向移動。 如果閥門完全關閉， 減壓閥功能相當於關斷的截止閥，即處於靜態減壓狀態。當介質處於靜態時， 減壓閥後的壓力在短時間內就會與閥前壓力平衡。由先導活塞式減壓閥的工作原理可知，副閥瓣的動作帶動主閥瓣動作，因此副閥瓣適時的關閉是解決此類閥門靜態不減壓的關鍵。 另外，密封裝置的密封性能不好也是靜態不減壓的主要原因。
安裝注意事項
（1）活塞式減壓閥可水平或垂直安裝平管道上；
（2）活塞式減壓閥的安裝必須嚴格按照閥體上的箭頭方向保持和流體流動方向一致，如果水質不清潔含有一些雜質，必須在活塞式減壓閥的上游進水口安裝過濾器；
（3）打開活塞式減壓閥調整出口壓力的地方，用一字起子進行調節，順時針旋轉起子出口壓力變大，反之出口壓力減小，配合壓力表調節，直到出口壓力達到要求值；
（4）活塞式減壓閥在管道中起到一定的止回作用，為了防止水錘的危害，也可安裝小的膨脹水箱，防止損壞管道和閥門，過濾器必須安裝在活塞式減壓閥的進水管前，而膨脹水箱必須安裝在活塞式減壓閥出水管後；
（5）如果需要將活塞式減壓閥安裝在熱水系統時，必須在活塞式減壓閥和膨脹水箱之間安裝止回閥。這樣既可以讓膨脹水箱吸收由於熱膨脹而增加的水的體積，又可以防止熱水回流或壓力波動對活塞式減壓閥的影響，確保活塞式減壓閥長期正常工作。
（6）對於壓縮空氣系統，閥門及連線附屬檔案均應採用不鏽鋼材質，防止對系統內介質造成污染，或損壞儀用控制配件。
（7）套用於蒸汽系統時，應根據蒸汽的壓力、溫度參數選擇合適型號的減壓閥，蒸汽減壓閥的閥前與閥後絕對壓力之比不應超過5~7，超過時應串聯安裝兩個。
套用注意事項
（1）縮短減壓閥後管道長度：將減壓閥靠近用氣端安裝，以減少靜態時減壓閥後管道內儲存的氣體量。
（2）安裝排氣閥：在減壓閥後安裝自動排氣閥與用氣端連鎖，用氣端閥門開啟前將減壓閥後高壓氣體泄壓； 或在減壓閥前安裝自動閥門與用氣端連鎖，用氣端不用氣時關閉自動閥門，停止氣源供應。
（3）選用能靜態減壓的新型減壓閥門。
