膜片式流量調節閥（調速閥）的結構及特點

  摘要：介紹一種用於油田開採工藝的膜片式調速閥的結構及特點，分析了調速閥出口和進口壓力對其流量的影響。
  關鍵詞：膜片；調速閥；減壓閥；節流閥；壓力；流量調節
  一、常用調速閥的結構及存在問題
  油田開採出的原油有稠油和稀油之分，稠油的黏度大，不易於開採。補救措施之一是將稀油摻在稠油中，使稠油黏度降低，以便輸送。摻人稀油的量有一個最佳值，低於此值，黏度大不便輸送，高於此值，則造成稀油浪費。這就需要有一個流量調節閥，使摻稀油的量能自動恆定在最佳值上。
  有人將液壓傳動系統中的調速閥移植過來作為流量調節閥使用。調速閥的功能是手動給定一個流量后，無論閥的進口或出口壓力如何變化，流量始終恆定在給定值上。
圖1為目前大量使用的調速閥結構示意圖。它為滑閥式結構。為保證密封，滑閥間隙很小，油中稍有雜質就會將滑動部件卡死，使調速閥失去功能。因此在雜質很多的原油介質中不宜使用這種調速閥，而需要新型流量閥來解決被雜質卡死的問題。

  二、膜片式流量調節閥（調速閥）的結構分析
  我們設計的膜片式流量調節閥較好地解決了通常調速閥易被雜質卡死的問題。
  1．結構簡介
  膜片式流量調節閥的結構如圖2所示，右半部是差壓式減壓閥，左半部為節流閥。A腔是差壓式減壓腔的輸出腔，壓力為P2；B腔是節流閥的輸人腔，B腔與A腔相通，壓力也是P2;；C腔是節流閥的輸出腔，壓力是P3;；D腔及出油口均與C腔相通，壓力也是P3。

  2．出口油壓P3的變化對流量的影響
  膜片工作的位移很小，彈簧力FT可認為近似不變。則節流閥前後的壓差ΔP（p2- P3）基本上是一個定值，其流量只隨節流閥的開度而定，而與出油口處的壓力P3變化無關。例如，當出油口處的壓力P3增大，則作用在D腔的壓力隨之升高，使膜片及閥芯下移，減壓閥的開度加大，A腔的壓力P2升高，結果壓差ΔP基本不變。反之，P3減少，則膜片及閥芯在A腔油壓P2的作用下向上移動，將減壓閥開度減少，壓力降增大，P2的壓力減小，壓差ΔP仍保持不變。中國資產管理網
  3．進口油壓處壓力P1的變化對流量的影響
  膜片式流量調節閥A腔的壓力P2=P3+FT/S, S為D腔室下膜片面積，與進口壓力P1無關。當進口處壓力P1上升，A腔壓力P2也隨之上升，推動膜片及閥芯上移，使減壓閥的開度減少，壓力降增大，節流效果增加，使A腔壓力P2下降，恢復至原來的壓力為止。反之，進油口處壓力P1減小，則A腔油壓P2隨之下降，膜片和閥芯在D腔壓力P3及彈簧力FT作用下向下移動，減壓閥的開度加大，節流效果變小，壓力降減小，使A腔壓力P2上升，直到原來的壓力值為止。即無論進油口處壓力P1上升或下降，A腔壓力P2始終為P3十FT/S，即ΔP為恆定值，流量也是恆定值。
  三、結束語
  1．根據流量調節閥芯的動態受力分析可知其流量恆定精度取決於膜片的有效面積S和閥芯的最下端有效面積S，的比，比值越大，流量恆定的精度越高。本閥的比值為12，這是滑閥式調速閥無法辦到的。通過實驗，檢測結果是前者流量恆定偏差為0.08，後者為0.03，即膜片式流量調節閥的流量恆定精度高。
  2．現場使用表明，膜片式流量調節閥是一種不易被雜質卡死的調速閥，原油中直徑為I mm的砂粒能夠順利通過而不影響閥的功能。
  3．常用調速閥精度高，因此造價比較高，膜片式流量調節閥加工精度較低，因此造價比較低。