一种防喘振阀及防喘振调节阀控制系统

技术领域

本发明喘振控制技术属于领域，具体涉及一种防喘振阀及一种防喘振调节阀控制系统。

背景技术

防喘振阀主要用于压缩机，压缩机喘振情况下，工艺条件会产生以快速倒流(例如，以毫秒计)、过度振动、和/或温度和/或噪声的增加为特征的喘振状态。另外，喘振可能导致压缩机或者控制系统失效、停机。防喘振控制阀用于抵消喘振。这些阀必须快速响应，对介质进行流量调节以消除喘振情况，保证压缩机系统的稳定运行。因此，防喘振阀可有效防范离心压缩机喘振现象的产生。动作速度、响应速度是防喘振阀衡量其性能的重要指标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防喘振阀以及一种防喘振调节阀控制系统，能实现对介质进行流量调节以消除喘振情况，保证压缩机系统的稳定运行。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种防喘振阀，包括阀体、阀座和套筒，所述阀体的内部开有流道，所述流道包括一侧的进气通道和另一侧的出气通道；所述进气通道和所述出气通道的中间设有向上的阀腔，所述阀座位于所述阀腔的底部并且固定在所述阀体内；所述套筒为筒状并套设在所述阀座的顶部，所述套筒的顶部设有阀盖，所述阀盖固定在所述阀体上，所述套筒内设有阀芯，所述阀芯上固定有阀杆，所述阀杆的顶部穿出所述阀盖。

本发明进一步设置为，所述阀座和所述阀体之间设有Lip-Seal密封圈。

本发明进一步设置为，所述阀体和所述阀盖通过双头螺柱和六角螺母连接紧固。

本发明进一步设置为，所述阀杆和所述阀盖之间装有填料函组件，所述填料函组件的底部装有衬垫，所述填料函组件的顶部装有填料压套，所述填料压套向上依次设有填料压板、碟簧、碟簧压盖并通过双头螺柱和六角螺母连接紧固。

本发明进一步设置为，所述阀芯呈碗装，所述阀芯的侧面装有与所述套筒接触的Lip-Seal密封圈，顶部开口上固定有阀芯盖板。

本发明进一步设置为，所述阀杆的底部和所述阀芯螺纹连接并通过六角薄螺母反向拧紧固定。

本发明进一步设置为，位于所述阀芯内的所述阀杆的直径小于位于所述阀芯上方的所述阀杆的直径，位于上方的所述阀杆的底面与所述阀芯面接触。

本发明进一步设置为，所述套筒上环绕开有多个窗口式结构，所述窗口式结构下方开有多个小孔式结构。

本发明进一步设置为，所述防喘振阀的CV值(即Q/Q

式中：

Q—l行程处对应的流量；

Qmax—最大行程L处对应的最大流量；

R—可调比(指最大可控流量和最小可控流量之间的比值)；

L—最大行程；

l—相对行程。

本发明进一步提供一种防喘振调节阀控制系统，包括权利要求1-8任一项所述的防喘振阀，还包括过滤减压阀A、定位器、保位阀、电磁阀、放大器、流量调节阀、气控阀、限位开关、手动球阀、过滤减压阀B、储气罐、单向阀、气源球阀、气动执行机构；

所述气源球阀连接着所述单向阀，所述单向阀连接着所述过滤减压阀A，所述过滤减压阀A连接着所述保位阀，所述保位阀连接着所述电磁阀和所述定位器，所述定位器连接着两个所述放大器，每个所述放大器连接着一个所述气控阀，所述电磁阀连接着所述气控阀，所述气控阀还连接着所述气动执行机构，所述气动执行机构连接着所述限位开关，所述气动执行机构连接着所述手动球阀，所述气动执行机构连接着所述防喘振阀；

所述放大器连接着所述过滤减压阀B，所述过滤减压阀B连接着所述储气罐，所述储气罐连接着所述单向阀。

本发明进一步设置为，所述气源球阀连接着压缩机的出口端。

本发明进一步设置为，所述定位器连接着DCS控制室，所述DCS控制室用于给所述定位器输出控制信号。

其中，放大器是一种气源信号放大设备，可接收定位器输出压力，以相同的压力给执行机构输入大流量气源，加快调节阀动作速度的装置。

限位开关是一种用以限定机械设备运动极限位置的电气开关，可以向控制端反馈调节阀开关位置。

气动执行机构，简称气动头，有薄膜式、活塞式、拨叉式和齿轮齿条式，常用的活塞式如气缸。

与现有技术相比，本发明的防喘振阀的有益效果如下：

(1)设置Lip-Seal密封圈，保证防喘振阀的密封性。

(2)阀杆的阶梯底部有一平面与阀芯配合，保证与阀芯的同心度，而且比普通阀杆结构具有更高的强度。

(3)阀芯倒装，节省空间，阀芯盖板和阀芯上的密封圈形成中部导向，与传统结构相比，具有更好的导向性，极大的增强了防喘振阀快速动作的稳定性。

(4)套筒的流量出口分为上下两部分，包括窗口式结构和小孔式结构。与传统的套筒相比，能同时具备低噪音套筒与窗口式套筒的性能，阀门工作时，正常工况下流量由套筒下部分多孔式控制即可，可有效地降低介质流动时产生的噪声；当阀门上游压力波动时，套筒上部的流量窗口介入工作，快速泄放阀门上流压力，避免压缩机发生喘振现象。

(5)根据CV值(即Q/Q

与现有技术相比，本发明的防喘振调节阀控制系统具有以下优点：可实现防喘振阀在2秒内实现快速调节、1.5秒内实现快速开启。同时，可实现对防喘振阀断气源、断信号、断电源保护。增加了流量调节阀的配置，有效的增加了大尺寸放大器工作的稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为套筒内的结构示意图；

图3为阀体和阀芯的接触结构放大图；

图4为套筒的结构示意图；

图5为流量特性表；

图6为本发明的连接结构示意图。

图1-图4中，1、阀体；2、阀座；3、Lip-Seal密封圈；4、套筒；5、阀芯；6、Lip-Seal密封圈；7、阀芯盖板；8、内六角螺钉；9、防松垫片；10、垫片；11、阀盖；12、双头螺柱；13、六角螺母；14、衬垫；15、填料函组件；16、填料压套；17、填料压板；18、碟簧；19、碟簧压盖；20、阀杆；21、双头螺柱；22、六角螺母；23、六角薄螺母；24、窗口式结构；25、小孔式结构。

图6中，1-1、过滤减压阀A；1-2、定位器；1-3、保位阀；1-4、电磁阀；1-5、放大器；1-6、流量调节阀；1-7、气控阀；1-8、限位开关；1-9、手动球阀；1-10、防喘振阀；1-11、过滤减压阀B；1-12、储气罐；1-13、单向阀；1-14、气源球阀；1-15、气动执行机构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种防喘振阀，作为其中一个实施例，参见图1和图2，防喘振阀包括阀体1、阀座2和套筒4，阀体1的内部开有流道，流道包括一侧的进气通道和另一侧的出气通道。进气通道和出气通道的中间设有向上的阀腔，阀座2位于阀腔的底部并且固定在阀体1内。套筒4为筒状，套设在阀座2的顶部，悬挂于阀体1中法兰之上并装有垫片10，顶端由阀盖11压紧固定，阀座2底部通过Lip-Seal密封圈3与阀体1内孔密封，阀体1与阀盖11经双头螺柱12与六角螺母13连接紧固。阀杆20与阀芯5连接为一体，阀杆20穿过阀盖11内孔，阀杆20与阀盖11之间通过填料函组件15密封，填料函组件15的底部装有衬垫14，填料函组件15的顶部装有填料压套16，填料压套16向上依次设有填料压板17、碟簧19、碟簧压盖20并通过双头螺柱21和六角螺母22连接紧固。工作时，介质由阀体1左侧流入，流经套筒4窗口后从阀体1右侧流出，阀芯5在套筒4内做上下往复运动，即可改变套筒4流量窗口有效截面积大小，实现对介质流量的调节。阀芯5、阀杆20连接后在套筒4内做上下往复运动，Lip-Seal密封圈3与套筒4内壁紧密贴合，形成密封。

阀杆20为阶梯结构，位于阀芯5内的阀杆20的直径小于位于阀芯5上方的阀杆20的直径，位于上方的阀杆20的底面与阀芯5面接触，阶梯底部有一平面C与阀芯5配合，保证与阀芯5的同心度，而且比普通阀杆20结构具有更高的强度。阀杆20与阀芯5底部由螺纹连接，连接后经六角薄螺母23反向拧紧固定。

参看图1-图3，阀芯5倒装开口朝上，阀芯5的底部边缘为小的锥面A，在阀座2的顶部内侧边缘设有曲面B，阀芯5与阀杆20连接位置下移,锥面A与曲面B平齐，形成紧密的密封面。同时，阀芯顶部开口上设有阀芯盖板并通过内六角螺钉和防松垫片固定，阀芯的侧面装有与套筒接触的Lip-Seal密封圈6，Lip-Seal密封圈6与阀芯盖板7形成中部导向，与传统结构相比，具有更好的导向性，极大的增强了防喘振阀快速动作的稳定性。

参见图4，套筒4流量出口分为上下两部分，上部分开有多个窗口式结构，下部分开有多个小孔式结构。与传统的套筒相比，本发明的密封副先进性在于：同时具备低噪音套筒与窗口式套筒的性能，阀门工作时，正常工况下流量由套筒4下部分多孔式控制即可，可有效地降低介质流动时产生的噪声；当阀门上游压力波动时，套筒4上部的流量窗口介入工作，快速泄放阀门上流压力，避免压缩机发生喘振现象。

关于调节阀的流量特性曲线一般分等百分比和线性两种，当然也有某些结构的阀门具有固有流量特性，如蝶阀等具有近似线性、V形球阀等具有近似等百分比固有特性。具有固有特性的阀门，其流量曲线很难在阀门结构上进行改变。

流量特性是指在压差不变的条件下，经过阀门的相对流量与相对开度的关系。一般可用一个固有的公式表达出来。

Q/Qmax＝F(l/L)……R＝Qmax/Qmin＝Kv max/(Kv min)

可调比R是指最大可控流量和最小可控流量之间的比值，是一台阀门的流量调节范围和能力。

线性流量特征曲线公式如下：

Q/Qmax＝1/R[1+(R-1)/L]；

等百分比流量特征曲线公式如下：

Q/Qmax＝R

从此公式上可以看出，线性特征曲线的流量是和开度成正比的，成线性关系。等百分比流量特征曲线和开度成对数特征，又称对数曲线。

抛物线公式如下：

其原理是：相对行程的变化引起相对流量的变化与该点相对流量的平方成正比。这种曲线的调节能力介于线性和等百分比之间，但仍不能完全满足防喘振工况的要求。

本发明的防喘振阀1-10的CV值(即Q/Q

式中：Q—l行程处对应的流量；Qmax—最大行程L处对应的最大流量；R—可调比(指最大可控流量和最小可控流量之间的比值)；L—最大行程；l—相对行程。

参照图5，线性Linear与等百分比EQ％是目前市场上常用的两种阀门流量特性。抛物线特性介于线性Linear与等百分比EQ％，这三种是固定的，不是为某种工况服务的。可以根据工况选择适用的方式，但不能达到全部适用。

离心压缩机喘振工况的要求：小开度精确调节，大开度快速泄放。

根据本发明的CV值(即Q/Q

本发明进一步提供一种防喘振阀控制系统，参见图6，包括过滤减压阀A1-1、定位器1-2、保位阀1-3、电磁阀1-4、放大器1-5、流量调节阀1-6、气控阀1-7、限位开关1-8、手动球阀1-9、防喘振阀1-10、过滤减压阀B1-11、储气罐1-12、单向阀1-13、气源球阀1-14、气动执行机构1-15。气源球阀1-14连接着单向阀1-13，单向阀1-13连接着过滤减压阀A1-1，过滤减压阀A1-1连接着保位阀1-3，保位阀1-3连接着电磁阀1-4和定位器1-2，定位器1-2连接着DCS控制室，DCS控制室用于给定位器1-2输出控制信号，定位器1-2还连接着两个放大器1-5，每个放大器1-5连接着一个气控阀1-7，电磁阀1-4连接着气控阀1-7，气控阀1-7还连接着气动执行机构1-15，气动执行机构1-15连接着限位开关1-8，气动执行机构1-15连接着手动球阀1-9，气动执行机构1-15连接着防喘振阀1-10。放大器1-5连接着过滤减压阀B1-11，过滤减压阀B1-11连接着储气罐1-12，储气罐1-12连接着单向阀1-13。气源球阀1-14连接着压缩机的出口端。

工作原理：正常工作时，过滤减压阀A1-1给定位器1-2、保位阀1-3、电磁阀1-4供气。电磁阀1-4励磁，控制气控阀1-7开启。气源依次经过滤减压阀B1-11、放大器1-5、气控阀1-7，进入气动执行机构1-15，然后带动防喘振阀1-10工作。限位开关1-8检测到气动执行机构1-15的运动幅度，间接检测到防喘振阀1-10的启闭位置将将该启闭位置反馈给控制室。

在此过程中，定位器1-2接受DCS控制室发出的4-20mA控制信号，调节放大器1-5的开度，控制通过放大器1-5的空气流量，流量调节阀1-6可实现微量调节，控制放大器1-5灵敏度。

假设气动执行机构1-15使用气缸。手动球阀1-9平时关闭，手动操作时打开，平衡气缸上、下腔压力；储气罐1-12用于气源故障时，给气缸下腔供气，推动阀门打开；单向阀1-13防止气源故障时储气罐的气倒流；气源球阀1-14用于整个气路气源的开关。

紧急工况时，切断电磁阀1-4 4-20mA控制信号，控制气控阀1-7关闭。气源依次经过滤减压阀B1-11、气控阀1-7(可逆流)，然后进入防喘振阀1-10气缸，控制执行机构往上运动，带动防喘振阀1-10快速开启。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。