1 前言

     我院改建的中型試驗裝置上，為控制氫氣循環(huán)壓縮機進出口的壓差，原設計采用了下述的控制流程（見圖1）。該流程的工作過程簡述如下：

     循環(huán)氫和新氫經(jīng)氫氣循環(huán)壓縮機增壓至P₁后，經(jīng)調(diào)節(jié)閥1調(diào)節(jié)后，維持一定的系統(tǒng)氫氣流量。當反應系統(tǒng)的條件改變而引起系統(tǒng)氫氣流量變化后，調(diào)節(jié)閥1調(diào)節(jié)節(jié)流面積以維持系統(tǒng)氫氣流量的恒定。由于壓縮機的流量沒有變化，P₁將隨著調(diào)節(jié)閥1節(jié)流面積的變化而變化，當P₁超過壓力變送器的給定壓力后，調(diào)節(jié)閥2開啟，使多余的氫氣返回壓縮機入口。原設計控制差壓的系統(tǒng)需使用氣動調(diào)節(jié)閥、壓力變送器及配套儀表，投資約為1.5萬元左右。筆者經(jīng)研究認為，可以用一個自力式的差壓控制閥取代，但目前國內(nèi)尚無此類定型產(chǎn)品。為此，筆者設計了一種高壓差壓控制閥，投資僅數(shù)百元，且可*使用要求。

      2 差壓控制閥的設計

     工作條件壓力20MPa，介質(zhì)為氫氣、少量硫化氫及油氣，zui大工作差壓0~1MPa，流量范圍0~60Nm³/h。

     差壓控制閥采用上、下游壓力平衡的原理設計，差壓控制靠調(diào)節(jié)彈簧的壓縮量控制。一般文獻或所見的差壓控制閥都采用滑閥結(jié)構(gòu)，本文的應用場合是高壓，且氣體中含有少量雜質(zhì)，采用滑閥結(jié)構(gòu)很容易堵塞，筆者設計成錐閥結(jié)構(gòu)（見圖2）。差壓控制閥的閥芯為錐型，調(diào)差壓彈簧放在流體中，彈簧與手柄之間用O形圈密封。

     對錐型閥芯略去液動力外，其力平衡方程為

     1/4πd²×（P₁- P）=F

     式中：d——閥孔直徑；F——彈簧力

     增大彈簧壓縮量即增大循環(huán)壓縮機進出口壓差，縮小彈簧壓縮量即縮小循環(huán)壓縮機進出口壓差。為防止腐蝕，彈簧采用不銹鋼材質(zhì)。由于彈簧的剛度直接影響差壓控制閥的差壓控制精度，在滿足zui大工作差壓的條件下，應盡量降低彈簧的剛度。彈簧的剛度和閥孔的大小也有直接的關(guān)系，閥孔直徑越大，彈簧剛度越大，反之越小，因此，在滿足zui大流量的條件下．盡量減少閥孔的直徑。其它設計本文不再贅述。

      3 應用

     應用前，筆者對該閥進行了簡單測試。差壓控制閥主要的性能有兩個：一個是流量特性，即流經(jīng)該閥的流量發(fā)生變化時，該閥控制的差壓變化范圍；另一個是壓力特性，即該閥的出口壓力或入口壓力變化時該閥控制的差壓變化范圍。測試條件是在zui大流量時變動35%，壓力在zui大壓力為10MPa時變動30%。

     經(jīng)初步測試，該閥的差壓控制精度分別達到4%和2%以內(nèi)。將該閥裝入系統(tǒng)內(nèi)，控制流程見圖3。操作時可根據(jù)該閥的上下游壓力表設定差壓。在設計的工作范圍內(nèi)，該閥工作正常，控制差壓精度*可以滿足系統(tǒng)要求，且較原來的控制方案節(jié)省了許多資金。除控制循環(huán)壓縮機的循環(huán)流量外，該閥還可以應用在需要控制差壓的其它領(lǐng)域，尤其是高壓場合。

      參考文獻

     [1]楊源泉．閥門設計手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1995．
     [2]吳國熙．調(diào)節(jié)閥使用與維護手冊[M]．北京：化學工業(yè)出版社，1999．