指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進方案

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維持閥后壓力，不需要外部動力。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，它更能精準地控制下游壓力，能適用于高壓差的場合。然而在運行過程中，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)性能下降的問題。

本文以氮氣供應(yīng)系統(tǒng)的氮氣減壓閥為例，通過對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，并針對性地提出閥門的改進措施，完成了閥門結(jié)構(gòu)的技術(shù)改進，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)定在指揮器上實現(xiàn)，因而方便、快捷、省時省力可運行狀態(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合；檢測、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)化改進方案概述

在運行過程中，其氮氣供應(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氣壓力的不穩(wěn)定，將對設(shè)備安全運行造成影響，從而影響核安全。

由閥體、閥座、閥芯部件等零部件組成，是一種無需外加能源而直接依靠被調(diào)介質(zhì)自身的壓力變化進行自動調(diào)節(jié)壓力的節(jié)能型產(chǎn)品，自力式減壓閥無需外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動力源引入執(zhí)行機構(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。具有動作靈敏，密封性好，壓力設(shè)定點波動力小等特點，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)壓的自動控制?？捎糜诜歉g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

自力式壓力調(diào)節(jié)閥無需外加能源，能在無電無氣的場所工作，既方便又節(jié)約了能源。

壓力分段范圍細且互相交叉，調(diào)節(jié)度高。

壓力設(shè)定值在運行期間可連續(xù)設(shè)定。

對閥后壓力調(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，執(zhí)行機構(gòu)測度高、動作靈敏。

采用壓力平衡機構(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)未運行時，主閥閥芯處于關(guān)閉狀態(tài)，先導(dǎo)閥閥芯處于開啟狀態(tài)。當介質(zhì)從閥前流至主閥閥體時，上游壓力P1經(jīng)減壓器進入指揮器B室作為驅(qū)動能源使用，通過開啟的先導(dǎo)閥閥芯后到達主執(zhí)行器下室C，推動主執(zhí)行器膜片，從而帶動主閥閥芯開啟；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室A，并在此轉(zhuǎn)換成定壓力。當下游壓力達到設(shè)定值時，先導(dǎo)閥閥芯關(guān)閉，此時維持閥門開啟的驅(qū)動能源切斷，隨后主執(zhí)行器下室C的壓力通過節(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，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先導(dǎo)閥的開合來打開和切斷進入C室的動力源，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閥后壓力的升降來實現(xiàn)的，指揮器可以看作是一個單獨的自力式減壓閥，閥后壓力反饋至其執(zhí)行器檢測室A后，與彈簧形成一對平衡力，因此整個閥門的定值是通過調(diào)整指揮器的彈簧力來設(shè)定的。

指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進方案技術(shù)參數(shù)

執(zhí)行器參數(shù)

注：※該有效面積所對應(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)化改進方案性能指標

指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進方案工作溫度

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

指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進方案零件材料

指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進方案主要外形尺寸

3 指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進方案原因分析

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。那么對于指揮器型自力式減壓閥也一樣，由于氮氣減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，直至達到報警值。由于缺陷發(fā)生時，方家山機組正處于首循環(huán)運行期間，新機組的系統(tǒng)清潔度較低，如系統(tǒng)中的雜質(zhì)粘附在密封面上時，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)補償量大，回彈率高，故軟密封形式的特點是密封性能好，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)問題，導(dǎo)致先導(dǎo)閥不能密封，那么就會通過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)致膜片室壓力過低，甚至不能產(chǎn)生壓力，那么指揮器閥芯就會在彈簧力作用下保持打開狀態(tài)，這樣閥后壓力就會持續(xù)上升，但同時閥后介質(zhì)通過破損的膜片泄漏。由于主閥芯通徑大于閥后引壓管通徑，進氣速率大于泄漏速率，閥后壓力總體趨勢還是偏向上升；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，膜片室壓力不會顯著下降，但閥后壓力會隨著閥后介質(zhì)的微量泄漏而緩慢下降，降至設(shè)定值以下時，指揮器先導(dǎo)閥打開，從而主閥打開補壓，達到設(shè)定值時都關(guān)閉，上述現(xiàn)象將會周而復(fù)始地出現(xiàn)，長時間內(nèi)應(yīng)呈現(xiàn)出壓力的上下波動，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)化改進方案原因排查與改進措施

4.1 根本原因排查

首先檢查膜片泄漏，現(xiàn)場采用檢漏液檢查。經(jīng)檢查指揮器膜片無泄漏，排除了個原因，將原因進一步定位在了主閥和先導(dǎo)閥的密封面上。維修人員通過關(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)閥較解體主閥來說時間短，所受輻射風(fēng)險小，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，打開膜片室即可。經(jīng)過解體發(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。隨后維修組對閥芯、閥座尺寸進行了測量，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)致其不能進入槽內(nèi)，安裝后外圓尺寸過大，閥門反復(fù)開關(guān)后易導(dǎo)致O型圈外側(cè)被閥座邊緣切削。由于當時時間緊迫，現(xiàn)場改用線徑稍小的O型圈臨時替代，再次回裝后先導(dǎo)閥暫時無內(nèi)漏，閥門調(diào)節(jié)性能恢復(fù)正常?？梢?，引起該閥調(diào)節(jié)性能下降的直接原因為指揮器的先導(dǎo)閥密封面泄漏。

4.2 閥門結(jié)構(gòu)改進

維修部門隨即將先導(dǎo)閥結(jié)構(gòu)的改進方案提交給設(shè)備廠家，設(shè)備廠家根據(jù)改進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)開關(guān)試驗后檢查O型圈完好。待核島氮氣供應(yīng)系統(tǒng)恢復(fù)后，閥門再次投運時，其密封性良好，調(diào)節(jié)性能正常，成功解決了氮氣減壓閥調(diào)節(jié)性能下降的疑難缺陷。

指揮器型自力式減壓閥優(yōu)化改進方案結(jié)束語

在運行期間，閥門的問題層出不窮，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，找出故障發(fā)生的根本原因，是解決問題的關(guān)鍵。在機組氮氣系統(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，并通過現(xiàn)場排查和驗證，找出了問題的根本原因，最終針對性地制定了改進措施，將設(shè)備缺陷消除。同時，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，也展現(xiàn)了此類閥門問題的一個完整的分析和處理過程，可以為解決諸多類似的問題提供參考，具有一定的借鑒意義。