自力式襯氟壓力調節閥設計規范介紹了自力式背壓調節閥的特性，分析了國內某核電站用輔助給水儲罐直接作用式背壓調節閥排量不足的原因，提出了將閥門更換為指揮器操作型背壓調節閥的解決措施，并通過開啟行程和流量系數試驗，證明指揮器操作型背壓調節閥滿足工況要求。與介質接觸部分均為F46內襯，膜片為PTEE，可耐強腐蝕，較多應用于反應釜腐蝕氣體的排氣系統。
1、自力式襯氟壓力調節閥設計規范概述
自力式壓力調節閥是一種無需外來能源，依靠被測介質自身壓力，按預先設定值，進行自動壓力調節的控制裝置，自力式壓力調節閥在石化和電力輔助給水儲罐氮封系統使用較為普遍。本文針對國內某核電輔助給水儲罐氮封系統的自力式背壓調節閥排量不足問題進行了分析，并提出了閥門換型的解決措施。利用被控介質自身能量作為動力源，引入執行機構控制閥芯位置來改變截流面積，從而改變兩端的壓差和流量，達到控制閥后壓力穩定(閥后型)或泄壓(閥前型)的目的。具有動作靈敏，密封性好，壓力波動小等優點。襯氟自力式調節閥廣泛應用于各種工業設備中氣體的微壓力控制。
襯氟自式調節閥產品特點
1、壓力設定點可在壓力調節范圍內現場調節；
2、可根據現場要求的變化更換彈簧，實現壓力調節范圍在一定范圍內快速更改；
3、ZPL630P型自力式微壓單座調節閥一般采用橡膠膜片作為壓力平衡元件，閥前壓力變化不影響閥芯的受力情況，大大加快閥門的 響應速度，從而提高閥門的調節精度；
4、閥桿密封處采用無填料設計，大大減小摩擦力，上密封可靠；
5、ZPL630N自力式微壓雙座調節閥采用了自平衡型雙密封雙座閥芯作為節流件，適用于閥門口徑較大的場合；
6、執行機構采用橡膠膜片作為檢測元件，阻力小，反應迅速，調節精度高，極微小的壓力變化經膜片放大都會被感測出來；
7、截止閥作為附件，閥門在工作前關閉，防止雜質進入執行機構，以保護執行機構內的膜片和密封件及系統超壓力而產生閥門整體打壞現象；
8、當閥前壓力>0.1 MPa,或介質對橡膠有腐蝕性，或高溫介質，壓力平衡元件和執行機構檢測元件可采用金屬波紋管。
2、自力式襯氟壓力調節閥設計規范工作原理
核電輔助給水系統的給水儲罐儲存除鹽除氧水，水上部采用氮氣封閉以保護水不受空氣的污染。儲罐的氮封系統(圖1) 包括進氣和排氣兩部分。進氣部分主要裝置包括1個自力式減壓閥和1個手動隔離閥，排氣部分主要裝置包括1 個自力式背壓調節閥和1個手動隔離閥。正常運行時，進氣和排氣管道的手動隔離閥保持開啟，氮氣從供給系統引入，經減壓閥減壓后供給儲罐。儲罐氮氣壓力要求穩定在10kPa(g) 左右。
當儲罐充水或氮封系統減壓閥失效時，儲罐的壓力會異常升高。為了防止儲罐因超壓而損壞，背壓調節閥開啟排放多余的氮氣。背壓調節閥的開啟設定壓力為12kPa(g) ，要求的大排量為316Nm3/h。在核電廠試驗過程中，當儲罐的充水速度為40t/h 時，儲罐的高壓報警裝置( 報警設定值為13kPa(g) ) 被觸發，這表明背壓調節閥的排量達不到系統設計要求。
3、自力式襯氟壓力調節閥設計規范原因分析
3.1、功能和結構
背壓調節閥為介質直接作用型，氣室膜片的取壓孔設置在閥門內部(圖2) 。系統正常運行時，閥門的氣室彈簧預緊力大于作用在膜片上的介質壓力，使得閥瓣壓緊閥座，閥門保持關閉。當介質壓力達到或超過設定壓力時，膜片下方的介質壓力能夠克服彈簧的預緊力，使閥門開啟。閥門的開度與閥門的超壓成正比。
自力式襯氟壓力調節閥設計規范的選用
直接作用型背壓調節閥結構簡單，外形尺寸小，不需要設置外部取壓口，安裝方便。但是，閥門設定壓力精度不高，且在超壓工況有頻跳的現象。由于閥門膜片的取壓孔位于閥腔內，當閥門開啟并排放流量時，儲罐至閥門入口，以及閥門入口至閥門中腔都有流動引起的壓力損失，此處所取的壓力低于儲罐的壓力，不利于閥門達到要求的開度。另外閥門采用流關型結構，閥門開啟后介質的流動不利于維持閥門的開啟。當閥門開啟排放流量時，閥腔內部流動紊亂，壓力脈動較大，膜片經受壓力脈動會引起閥門顫振，容易引起膜片、閥桿及導向面損傷。閥門的閥瓣/閥座采用金屬密封(堆焊司太立合金) ，密封性能差。
3.2、水力計算
氮封系統中，背壓調節閥與給水儲罐中間安裝有1個手動隔離閥、4 個彎頭(3 個90°，1 個30°) 和4.1m 長的管道。經管路水力計算，在大工作溫度(60℃) 下排放設計要求的大流量(316 Nm3/h)時，閥門上游管道的氣體平均速度達到17.9m/s( 氣體動壓0.18kPa) ，從儲罐到背壓調節閥入口有0.73kPa 的壓損，假定儲罐內氮氣壓力達到報警壓力13.0kPa(g) ，減去閥門上游的壓損和氣體動壓(該動壓不能利用) ，閥門入口靜壓僅為12.09kPa(g) ，閥門出口靜壓為0.72kPa(g) ( 該出口靜壓是用于克服下游排放管道的壓損) 。
由于閥門入口至閥門中腔有一定壓損，閥門中腔取壓孔處的壓力會低于閥門入口靜壓，即氣室膜片接收到的壓力會低于閥門入口靜壓12. 09kPa(g) 。按閥門設定壓力12.0kPa(g) ，此時膜片接收到的超壓小于0.09kPa (g ) ，不到設定壓力的0.75%。經分析，閥門在如此小的超壓下無法達到要求的排量。
調節閥安裝前的檢驗；在閥門操作的各個過程中，即安裝、試驗、操作和維修過程中的人員和設備的安全；在控制回路中作為終控制元件的調節閥性能；若需手動操作時， 要滿足系統有效手動操作的安裝要求；維修調節閥的可接近性；維修、操作和安裝費用；由于機械或環境的需要，迫使閥門采取保護措施。
自力式襯氟壓力調節閥設計規范安裝前的檢驗：
調節閥運到場地時，應立即進行檢查，以確定是否符合規定，特別是安裝尺寸、材質、附件等。在此階段，凡是在裝運和裝卸過程中造成的任何明顯機械損傷，應及時處理，為保證調節閥在開車時能正常動作，使系統安全運行，還應檢查如下項目：
(1)外觀檢查 (2)始終點偏差
(3)全行程偏差 (4)基本誤差
(5)正反行程偏差 (6)泄漏量
(7)所有輔助設備如位開關、閥門定位器等操作檢驗。
4、自力式襯氟壓力調節閥設計規范結語
相對于直接作用型背壓調節閥，指揮器操作型背壓調節閥具有控制精度高、密封性好、可防止頻跳等優點，其性能滿足核電廠的設計要求。本發明公開了一種自力式襯氟壓力調節閥,實現了不使用外置取壓導管即可實現將壓力調節閥的出口/入口處的壓力傳遞給薄膜調節器。其技術方案要點是一種自力式襯氟壓力調節閥,通過自調節組件的結構設置,使得閥芯、拉桿、壓盤、閥芯和調節薄膜能夠同步升降,實現了未設置外置的取壓導管即實現了將閥后壓力傳遞給薄膜調節器,且相較于具有取壓導管的自力式襯氟壓力調節閥而言,上述一種自力式襯氟壓力調節閥的結構緊湊,整個取壓通道較短,且受外界影響較小,自力式壓力調節的精度較高。
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