控制硬件 - 自行致动

为什么减少蒸汽压力？

降低蒸汽压力的主要原因是根本性的。每一项蒸汽使用设备都有一个最大允许工作压力(MAWP)。如果这低于蒸汽供应压力，则必须使用减压阀来限制MAWP的供应压力。如果减压阀发生故障，则必须在系统中安装一个安全阀。

然而，这并不是减压阀能够发挥作用的唯一场合。
大多数蒸汽锅炉被设计为在相对较高的压力下工作，而不应该在较低的压力下运行，因为很可能产生湿蒸汽。由于这个原因，从长期来看，在较高的压力下生产和分配蒸汽，并在设计为在较低压力下运行的工厂的任何项目的上游降低压力，通常更经济。
这种类型的布置具有附加的优点，即由于蒸汽在高压下占据的相对较小的体积，可以使用相对较小的分布盘。
由于饱和蒸汽的温度与其压力密切相关，因此对压力的控制可以是提供精确温度控制的简单但有效的方法。这一事实用于良好对灭菌器和接触干燥器等应用的良好影响，其中使用温度传感器难以实现表面温度。

植物在低蒸汽压力下运行 -

• 由于较低压力蒸汽蒸发焓较高，倾向于减少由锅炉产生的蒸汽量。
• 将减少从凝结物收集罐上的开放式通风口产生的闪蒸蒸汽的损失。

目前可用的大部分减压阀可分为以下两个主要组 -

• 直接作用阀门。
• 先导式阀。

直接代理阀门

较小的容量直接作用减压阀（图7.3.1）

操作方法

在启动和调整弹簧放松的情况下，上游压力辅助复位弹簧，将阀头靠在关闭位置的座椅上。沿顺时针方向旋转手轮使向下运动，压缩控制弹簧并延伸波纹管以设定下游压力。

通过推杆传输该向下移动，这使得主阀打开。

然后蒸汽通过打开的阀门进入下游管道并围绕波纹管。随着下游压力的增加，它通过波纹管来抵消调节弹簧力，并在达到设定压力时关闭主阀。阀门插头试图达到恒定压力。

为了关闭阀门，必须在波纹管周围增加压力。这需要将下游压力增加到设定压力以上，并与蒸汽流量成比例。

随着载荷落下时，下游压力会增加，并且当阀门关闭时将是最高的。这种相对于负载变化的压力变化意味着下游压力将仅等于一个负载的设定压力。与设定点相比的实际下游压力是比例偏移;它将相对于负载增加，这有时被称为“Droop”。

关闭阀门的总压力包括作用在波纹管底部的下游压力，加上作用在主阀本身底部的进口压力，以及由复位弹簧产生的小力。因此，控制弹簧的力必须大于降低的压力、进口压力和用于设定下游压力的返回弹簧。

进口压力的任何变化都会改变它对主阀产生的力，从而影响下游压力。

这种压力还原阀有两个主要缺点 -

它遭受比例偏移，因为蒸汽流动变化

它的容量相对较低。

然而，它完全适用于大量的简单应用，在这些应用中，精确的控制是不必要的，而且蒸汽流量相当小，相当稳定。

较大的容量直接作用减压阀（图7.3.2）

更大容量的直接作用减压阀也可用于更大容量的装置，或用于蒸汽分配总管。它们与较小容量的阀门略有不同，因为执行器的力是由作用于执行器内部柔性膜片的压力提供的，而不是波纹管。

由于这些阀门不是先导操作的，随着蒸汽流量的变化，它们将导致下游压力的变化，在选择和选型阀门时，应该仔细考虑这一点。

当与蒸汽一起使用时，这种类型的阀门安装在管道下方的执行机构，并有一个水封罐，以防止高蒸汽温度达到和损坏执行机构的柔性隔膜(通常由氯丁橡胶制成)。图7.3.3所示为降低蒸汽总管压力的典型装置。

先导式阀

在需要准确控制压力或大流量的情况下，可以使用先导式减压阀。这种阀门在图7.3.4中示意性地示出。导频的减压阀通常小于相同容量的直接作用阀。

通过压力传感管抵抗压力调节控制弹簧，通过将下游压力平衡下游压力，通过压力调节控制弹簧平衡前下游压力，减压阀。这使导阀调制控制压力。经由引导阀传递的控制压力与先导阀开口成比例，并且通过控制管指向主阀隔膜的下侧。

膜片使推杆和主阀按导阀运动的比例移动。虽然下游压力和先导阀位置是成比例的(如在直接作用阀中)，但主膜片和先导膜片面积的比例所带来的机械优势提供了精度和较小的比例偏移。

在稳定的负载条件下，导频膜片下的压力平衡调节弹簧上的力。这铺设了导阀，允许在主隔膜下恒定压力。这确保了主阀也稳定，稳定下游压力。

当下游压力升高时，导频膜片下的压力大于调节弹簧产生的力，并且导频隔膜向上移动。

这封闭了导阀并中断蒸汽压力的传输到主隔膜的下侧。主隔膜的顶部始终受到下游压力，因为现在具有比下方的主要压力更高，主隔膜通过控制管和剩余压力孔向下推动下游管道下面的蒸汽。主隔膜的压力是平衡的，并且由主阀返回弹簧产生的小多余力封闭主阀。

载荷或压力的任何变型将立即在导频隔膜上感测，这将采用相应地调节主阀的位置，确保恒定的下游压力。

与直接作用阀相比，先导操作设计具有许多优点。只有非常少量的蒸汽流经先导阀，使主隔膜腔增压，并使主阀完全打开。因此，只需很小的控制压力的变化，就可以产生很大的流量变化。因此，相对于蒸汽流量的变化，下游压力的下降是很小的，通常小于百分之三巴(3千帕;0.5 psi)，从完全开启到完全关闭。

尽管上游压力的任何升高将在主阀上施加增加的关闭力，但压力的相同升高将作用于主要隔膜的下侧，并将平衡效果。

其结果是，无论上游侧的压力如何变化，该阀门都能对下游压力进行关闭控制。
在某些类型的试验阀中，活塞取代了主隔膜。这在更大的阀门中可以是有利的，这需要非常大的主隔膜。然而，粘附在其圆柱体中的活塞的问题很常见，特别是在较小的阀门中。

在任何先导式控制阀之前立即安装过滤器和分离器是重要的，因为干净的干燥蒸汽将延长其使用寿命。

减压阀的选择和安装

第一个必要的是为给定应用选择最佳类型的阀门。

使用简单的直接作用阀应满足精确控制而不是至关重要的小负载。在所有其他情况下，试验阀是最佳选择，特别是如果在不允许下游压力上升时有没有需求的时间。

所有类型的控制阀都应避免通径过大，减压阀也是如此。当通过湿蒸汽时，靠近阀座工作的阀塞可能会被拉丝和过早腐蚀。此外，超大尺寸阀芯的任何微小运动都会对通过阀的流量产生较大的变化，使阀门更难精确控制。

更小，正确的尺寸的还原阀容易磨损，并将提供更准确的控制。在需要压力或应对负载中的宽波动的情况下，可能优选使用两个或更多个阀门或并联。

虽然可靠性和准确性取决于正确的选择和尺寸，但减压阀也取决于正确的安装。图7.3.5示出了用于安装先导式减压阀的理想布置。

许多减少阀门问题是由水分或污垢的存在引起的。具有细网筛的蒸汽分离器和过滤器，如果在阀门之前安装，将有助于防止此类问题。过滤器安装在其侧面，以防止身体填充水并确保屏幕的全面积有效。大型隔离阀还可以出于同样的原因在其身边安装。

所有上游和下游管道和配件都必须充分尺寸，以确保在还原阀本身上发生唯一可观的压降。如果隔离阀的尺寸与减小阀连接相同，则它们将产生比其尺寸的更大的压降，而是匹配上游和下游管道的正确尺寸的较大直径。

如果下游管道或任何连接的工厂无法承受最大​​可能上游压力，则必须安装安全阀或安全阀在下游侧。该阀门应设定为或更低，允许的设备的最大允许工作压力，但具有足够的余量以上其正常工作压力。它必须能够处理可以通过完全开放的减小阀的全体积蒸汽，以最大可能的上游压力。

导频操作还允许减少阀与其他相似容量和精度的阀相对紧凑，并允许各种控制选项，例如接通操作，双压力控制，压力和温度控制，减压和壁夹控制和远程手动调整。这些变化中的三种可以在图7.3.6中看到。

直接作用和试验操作控制阀可用于控制上游或下游压力。压力保持阀（和壁夹阀）检测上游压力，而压力降低阀门触觉下游压力。

减压阀概述

感知和控制下游压力的阀门通常被称为“泄放阀”或“减压阀”(PRV)。这种阀门可以用来保持控制阀、蒸汽流量计或直接过程上的蒸汽压力恒定。

减压阀在容量和应用类型上选择。

压力保持阀

一些应用要求感测上游压力并控制上游压力，并且这种类型的阀门通常被称为“压力保持阀”或“PMV”。压力保持阀也称为某些应用中的壁夹阀或溢出阀。

PMV应用的一个例子将是蒸汽发生工厂的尺寸，蒸汽流动对该过程至关重要。如果蒸汽需求大于锅炉输出，或者当锅炉燃烧器关闭时突然上升，锅炉压力会下降;逐步潮湿的蒸汽将供应给工厂，锅炉操作可能被危及。如果锅炉可以在其设计压力下运行，将保持最佳的蒸汽质量。

这可以通过在每个非关键应用(可能是供热厂或生活热水厂)上拟合pmv来实现，从而为工厂引入受控的多样性。如果上游压力下降，这些设施将逐步关闭，优先考虑关键服务。如果所有供应品都被认为是必不可少的，则有多种选择，每种选择都有不同的成本含义。

最便宜的解决方案可能是在锅炉蒸汽出口安装PMV(见图7.3.7中的PMV 1)。这将保持锅炉内最小的蒸汽压力，调节从锅炉流出的最大流量，这样做，保持到工厂的高质量蒸汽。

如果可以在峰值加载时关闭非必需设备，则PMV可以安装在供应这些植物区域的分配线或分支线中。当蒸汽锅炉变过时，非必需用品通过PMV 2逐渐关闭，使锅炉能够在适当的压力下将蒸汽流量保持在“必需”的植物中。

应该认识到，PMV并不总是治愈由锅炉容量不足引起的问题。有时，当植物多样性很少时，只有一个真正的替代方案可以通过添加另一个锅炉来增加发电量。

然而，有可能在蒸汽蓄能器的更便宜的替代方案时。这允许在低负载期间储存过量的锅炉能量。当锅炉过载时，蓄电池通过允许控制蒸汽释放到工厂（见图7.3.8）来增强锅炉输出。

在图7.3.8中，锅炉设计成在10巴G处产生蒸汽，该蒸汽在10巴G和5巴G到植物的其余部分。

PRV 1是减压阀，其尺寸为通过锅炉容量减去高压蒸汽负荷。

出于选型目的，减压阀PRV 2的容量应等于蓄能器设计工作的最大排放速率和时间。而设计用的压差应该是最小操作蓄能器压力和低压分配压力之间的差值。在这个例子中，PRV 2可能被设置为在4.8 bar g左右打开。

PMV是一种压力保持阀，其尺寸由蓄电池所需的充电时间和再充电期间的可用剩余锅炉容量确定。充电时，PMV的压降可能相对较小，因此PMV可能非常大，通常与安装的线相同。PMV通常设置为在锅炉最大压力设置下方操作。

当电站总负荷在锅炉能力范围内时，关闭PRV2，锅炉通过设置略高于PRV2的PRV 1提供低压蒸汽负荷。锅炉中任何多余的蒸汽都将导致锅炉压力上升到PMV设定值以上，PMV将打开给蓄能器充电。继续充电，直到蓄能器压力等于锅炉压力，或者直到电站负荷再次降低到锅炉压力低于PMV设定点。

如果LP蒸汽负载继续增加，导致LP压力下降到PRV 2设定点以下，PRV 2将打开以提供从蓄能器提供蒸汽，递交流过PRV 1的蒸汽。

设计累加器安装有多种方式;每个都将取决于所涉及的情况，并且会产生成本含义。在模块3.22'蒸汽蓄能器'中更详细地讨论了累加器的主题。

剩余压力阀

感知上游压力的能力可用于以可控和安全的方式从蒸汽系统释放多余压力。剩余阀本质上与PMV相同，当感觉到上游压力增加时开启。当将蒸汽释放到大气中时，溢流阀有时被称为“倾倒”阀。

“速度阀”通常用于控制闪光回收系统中的最大压力。如果对闪蒸的需求小于可用供应，则闪光灯将上升，挡板阀门将打开以释放任何多余的蒸汽到大气。挡板将设置为在安全阀设置以下的压力下操作。

重要提示：虽然这使得蒸汽控制释放到大气中，如果植物条件需要它，它不会取代对安全阀的需求。

在图7.3.9中，PRV补充了由高压（HP）冷凝器产生的闪蒸蒸汽的短缺，并且壁阀将任何过量的闪蒸蒸汽释放到冷凝器或大气中。

安全阀大小为PRV的全部容量加上蒸汽疏水阀的容量和进给闪蒸容器的任何其他源。