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自力式衬氟压力调节阀设计规范介绍了自力式背压调节阀的特性，分析了国内某核电站用辅助给水储罐直接作用式背压调节阀排量不足的原因，提出了将阀门更换为指挥器操作型背压调节阀的解决措施，并通过开启行程和流量系数试验，证明指挥器操作型背压调节阀满足工况要求。与介质接触部分均为F46内衬，膜片为PTEE，可耐强腐蚀，较多应用于反应釜腐蚀气体的排气系统。
1、自力式衬氟压力调节阀设计规范概述
自力式压力调节阀是一种无需外来能源，依靠被测介质自身压力，按预先设定值，进行自动压力调节的控制装置，自力式压力调节阀在石化和电力辅助给水储罐氮封系统使用较为普遍。本文针对国内某核电辅助给水储罐氮封系统的自力式背压调节阀排量不足问题进行了分析，并提出了阀门换型的解决措施。利用被控介质自身能量作为动力源，引入执行机构控制阀芯位置来改变截流面积，从而改变两端的压差和流量，达到控制阀后压力稳定(阀后型)或泄压(阀前型)的目的。具有动作灵敏，密封性好，压力波动小等优点。衬氟自力式调节阀广泛应用于各种工业设备中气体的微压力控制。
衬氟自式调节阀产品特点
1、压力设定点可在压力调节范围内现场调节；
2、可根据现场要求的变化更换弹簧，实现压力调节范围在一定范围内快速更改；
3、ZPL630P型自力式微压单座调节阀一般采用橡胶膜片作为压力平衡元件，阀前压力变化不影响阀芯的受力情况，大大加快阀门的 响应速度，从而提高阀门的调节精度；
4、阀杆密封处采用无填料设计，大大减小摩擦力，上密封可靠；
5、ZPL630N自力式微压双座调节阀采用了自平衡型双密封双座阀芯作为节流件，适用于阀门口径较大的场合；
6、执行机构采用橡胶膜片作为检测元件，阻力小，反应迅速，调节精度高，极微小的压力变化经膜片放大都会被感测出来；
7、截止阀作为附件，阀门在工作前关闭，防止杂质进入执行机构，以保护执行机构内的膜片和密封件及系统超压力而产生阀门整体打坏现象；
8、当阀前压力>0.1 MPa,或介质对橡胶有腐蚀性，或高温介质，压力平衡元件和执行机构检测元件可采用金属波纹管。
2、自力式衬氟压力调节阀设计规范工作原理
核电辅助给水系统的给水储罐储存除盐除氧水，水上部采用氮气封闭以保护水不受空气的污染。储罐的氮封系统(图1) 包括进气和排气两部分。进气部分主要装置包括1个自力式减压阀和1个手动隔离阀，排气部分主要装置包括1 个自力式背压调节阀和1个手动隔离阀。正常运行时，进气和排气管道的手动隔离阀保持开启，氮气从供给系统引入，经减压阀减压后供给储罐。储罐氮气压力要求稳定在10kPa(g) 左右。
当储罐充水或氮封系统减压阀失效时，储罐的压力会异常升高。为了防止储罐因超压而损坏，背压调节阀开启排放多余的氮气。背压调节阀的开启设定压力为12kPa(g) ，要求的大排量为316Nm3/h。在核电厂试验过程中，当储罐的充水速度为40t/h 时，储罐的高压报警装置( 报警设定值为13kPa(g) ) 被触发，这表明背压调节阀的排量达不到系统设计要求。
3、自力式衬氟压力调节阀设计规范原因分析
3.1、功能和结构
背压调节阀为介质直接作用型，气室膜片的取压孔设置在阀门内部(图2) 。系统正常运行时，阀门的气室弹簧预紧力大于作用在膜片上的介质压力，使得阀瓣压紧阀座，阀门保持关闭。当介质压力达到或超过设定压力时，膜片下方的介质压力能够克服弹簧的预紧力，使阀门开启。阀门的开度与阀门的超压成正比。
自力式衬氟压力调节阀设计规范的选用
直接作用型背压调节阀结构简单，外形尺寸小，不需要设置外部取压口，安装方便。但是，阀门设定压力精度不高，且在超压工况有频跳的现象。由于阀门膜片的取压孔位于阀腔内，当阀门开启并排放流量时，储罐至阀门入口，以及阀门入口至阀门中腔都有流动引起的压力损失，此处所取的压力低于储罐的压力，不利于阀门达到要求的开度。另外阀门采用流关型结构，阀门开启后介质的流动不利于维持阀门的开启。当阀门开启排放流量时，阀腔内部流动紊乱，压力脉动较大，膜片经受压力脉动会引起阀门颤振，容易引起膜片、阀杆及导向面损伤。阀门的阀瓣/阀座采用金属密封(堆焊司太立合金) ，密封性能差。
3.2、水力计算
氮封系统中，背压调节阀与给水储罐中间安装有1个手动隔离阀、4 个弯头(3 个90°，1 个30°) 和4.1m 长的管道。经管路水力计算，在大工作温度(60℃) 下排放设计要求的大流量(316 Nm3/h)时，阀门上游管道的气体平均速度达到17.9m/s( 气体动压0.18kPa) ，从储罐到背压调节阀入口有0.73kPa 的压损，假定储罐内氮气压力达到报警压力13.0kPa(g) ，减去阀门上游的压损和气体动压(该动压不能利用) ，阀门入口静压仅为12.09kPa(g) ，阀门出口静压为0.72kPa(g) ( 该出口静压是用于克服下游排放管道的压损) 。
由于阀门入口至阀门中腔有一定压损，阀门中腔取压孔处的压力会低于阀门入口静压，即气室膜片接收到的压力会低于阀门入口静压12. 09kPa(g) 。按阀门设定压力12.0kPa(g) ，此时膜片接收到的超压小于0.09kPa (g ) ，不到设定压力的0.75%。经分析，阀门在如此小的超压下无法达到要求的排量。
调节阀安装前的检验；在阀门操作的各个过程中，即安装、试验、操作和维修过程中的人员和设备的安全；在控制回路中作为终控制元件的调节阀性能；若需手动操作时， 要满足系统有效手动操作的安装要求；维修调节阀的可接近性；维修、操作和安装费用；由于机械或环境的需要，迫使阀门采取保护措施。
自力式衬氟压力调节阀设计规范安装前的检验：
调节阀运到场地时，应立即进行检查，以确定是否符合规定，特别是安装尺寸、材质、附件等。在此阶段，凡是在装运和装卸过程中造成的任何明显机械损伤，应及时处理，为保证调节阀在开车时能正常动作，使系统安全运行，还应检查如下项目：
(1)外观检查 (2)始终点偏差
(3)全行程偏差 (4)基本误差
(5)正反行程偏差 (6)泄漏量
(7)所有辅助设备如位开关、阀门定位器等操作检验。
4、自力式衬氟压力调节阀设计规范结语
相对于直接作用型背压调节阀，指挥器操作型背压调节阀具有控制精度高、密封性好、可防止频跳等优点，其性能满足核电厂的设计要求。本发明公开了一种自力式衬氟压力调节阀,实现了不使用外置取压导管即可实现将压力调节阀的出口/入口处的压力传递给薄膜调节器。其技术方案要点是一种自力式衬氟压力调节阀,通过自调节组件的结构设置,使得阀芯、拉杆、压盘、阀芯和调节薄膜能够同步升降,实现了未设置外置的取压导管即实现了将阀后压力传递给薄膜调节器,且相较于具有取压导管的自力式衬氟压力调节阀而言,上述一种自力式衬氟压力调节阀的结构紧凑,整个取压通道较短,且受外界影响较小,自力式压力调节的精度较高。
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