水利减压阀
水利减压阀　　关键词：水利减压阀 活塞式减压阀
　　一、荷兰莫克维迪（Mokveld）公司减压阀的结构及工作原理
　　减压阀是一种轴流式调节阀，由阀外体、阀内体、阀杆、活塞杆、活塞和笼筒组成（见图1）
　　图1　减压阀结构示意图
　　1—阀外体；　2—阀内体；　3—活塞杆；　4—阀杆；　5—活塞；　6—笼筒
　　阀　体
　　阀体包括阀外体和阀内体，是一完整的铸造体，阀的内外体之间有一轴向对称流道，见图1箭头所示处
。
　　笼　筒
　　笼筒是减压阀的关键部件，结构见图2。壁面上有许多孔洞，RZD-RMBX型减压阀选用三层笼筒，即笼筒
壁面分三层，每层按一定规律分布有许多孔洞，三层壁面按一定的要求组合为一体（见图2）。
　　
　　图2　笼筒示意图
　　3、　活塞杆和阀杆
　　活塞杆与阀杆构成一个90°的角式传动机构（见图1），活塞借助此传动机构在导轨内沿阀门的中心线运
动，活塞杆与阀杆上的45°的齿条相互耦合，阀杆上下传动，带动活塞杆及活塞在全行程上前后运动。活塞
的端面上均匀分布有孔洞（见图1），以使活塞内外压力平衡，前后运动时不受轴向压力的影响。
　　4、　工作原理
　　减压阀是活塞型阀门，活塞在笼筒内被导引，节流发生在活塞边缘与笼筒的孔口之间，油流来自笼筒外
，因此在笼筒层孔内油流速度很高，笼筒选用的材质高度抗腐蚀与磨蚀。减压阀有获的密封系统，主密
封圈位于笼筒的zui前端，活塞在全行程上被导引，当被推动穿过主密封圈时，阀门前后的差压强迫主密封圈
紧贴活塞壁而紧密关闭阀门。活塞通过活塞杆的导引在笼筒内前后运动，阀杆借助它与活塞杆上的45°的齿
条传动活塞杆，当执行机构驱动阀杆向上时，活塞向后移动，开大阀门；当执行机构驱动阀杆向下时，活塞
向前移动，关小阀门。
　　减压阀采用了带气动阀门定位器的活塞执行机构，气源装置给执行机构提供了一定压力的压缩空气，电
／气转换器把从控制室来的4～20　mA　DC信号转换为0.02～0.1　MPa的标准气动信号，传输信号为电信号
，现场操作为气动信号。执行机构接受控制信号转换成相应的直线位移输出，通过推杆带动阀杆上下移动，
从而使阀门开度在全行程上变化。
　　5、　性能特点
　　轴向对称流道。阀体采用了轴向对称流道，*避免了优先流和不必要的流向改变，使噪音和紊流趋势
明显降低。
　　气密级密封系统。减压阀具有获的密封系统，即使在zui恶劣的工作条件下，也能在全压力范围
内保证关断严密。
　　压力平衡。由于减压阀装配了压力平衡活塞，使得操作活塞的轴向力与阀门两端的压差无关，因此使用
较小的执行机构就能达到快动的目的。
　　二、调节特性
　　减压阀的调节特性是由阀内部件的结构决定的，所谓调节特性是指流过阀门介质的相对流通能力与阀门
相对开度的关系，相对流通能力是阀门某一开度时流通能力与全开时流通能力之比，相对开度是阀门某一开
度与全开度之比〔1〕。减压阀的调节特性如图3所示。
　　从图3中可以看出，减压阀具有良好的线性调节特性，zui小流量时开度约在10%处，这一点使得阀门接近
关闭时工作缓和平稳，确保关断严密。在正常的可调范围内流量变化与阀门开度成线性关系。
　　
　　图3　减压阀特性曲线
　　三、减压阀在管道中的调节原理
　　库鄯输油管道使用了两个减压阀，并联安装在觉罗塔格减压站，其中主阀PV1001起主要调节作用，副阀
PV1002起备用调节作用，库鄯输油管道一期工程水力坡降线示意图如图4所示。
　　图4　库鄯输油管道一期工程水力坡降线示意图
　　从图4中可以看出减压阀的主要作用是。
　　（1）在减压站通过减压阀节流降压，消耗掉管道zui高点至末站进站间的多余位能（P2－P3）。
　　（2）通过减压阀控制减压站上游管道的压力，保证高点正压运行，并避免高点至减压站管道内出现不满
流现象。
　　（3）全线停运时，通过减压阀的严密关断，防止减压站上游出现不利于再启动的空管现象。
　　图4中高点与减压站处由伯努利方程得到简化后的稳定流的能量方程：
　　即　P2＝P1＋γ（Z1－Z2）-γhf
　　由列宾宗公式得：
　　（1）
　　式中　Z1——高点高程，m；
　　Z2——减压站高程，m；
　　P1——高点压力，Pa；
　　P2——减压站进站压力，Pa；
　　Q——管道内原油流量，m／s；
　　d——管道内径，m；
　　L——高点至减压站间的管道长度，m；
　　γ——油品相对密度，kg／m；
　　ν——油品运动粘度，m／s；
　　β——流态系数，取0.024　6　s／m。
　　其中Z1、Z2、d、L、β、γ、ν为已知，为了保证高点正压运行，取P1为0.2　MPa（设计参考值），由式
（1）中可以得出：减压站的进站压力P2随Q变化而变化，Q取首站出站流量。在实际运行中PSP（减压站进站压
力设定值）由SCADA系统根据实时测定的Q进行计算得出，并从主机系统实时传给减压站的站控PLC，由PLC内
的PID（比例积分微分）调节程序对减压站的上游压力P2进行控制。
　　当P2＜PSP时，PV1001关小，直至偏差e＝P2－PSP＝0为止；
　　当P2＞PSP时，　PV1001开大，　直至偏差e＝0为止；
　　当P2＝PSP时，PV1001保持当前开度。
　　阀的压力流量曲线如图5所示。
　　图5　压力流量曲线图
　　四、减压阀运行工况分析
　　RZD-RMBX型减压阀结构*，并*在葛洲坝水电站上使用，由于设计上的疏忽，减压站进站主流程上
未装过滤器，后经补装过滤器，并多次冲洗减压阀，运行工况才逐渐趋于正常。