背压阀和比例卸荷阀的区别

背压阀和比例卸荷阀的区别

 

背压阀和比例卸荷阀均属于压力调控装置,可在系统超压时开启泄放并在压力恢复后自动关闭。然而,背压阀通过压力调节系统精确维持上游压力;比例卸荷阀则依赖动态比例调节近似稳定压力,两者在主要功能、工作原理和安装位置等方面存在诸多差异。

 

背压阀

 

 

背压阀是一种限制和精确控制上游压力直至稳定到所设置值的压力调节装置,其主要功能是通过动态释放多余的上游压力至下游管道,确保上游压力稳定在预设值范围内。该装置通过实时监测上游流体压力,并在检测到压力超过设定值时自动开启排出多余的压力;当上游压力降至设定值附近时,背压阀会自动关闭,以维持上游设备和仪器所需的工艺压力。

 

图1展示了飞托克背压阀在系统中的典型应用,客户在管路的上游安装了飞托克减压阀,而背压阀则安装在管路下游,确保工艺在恒定压力下运行。

 

图1 减压阀应用示意图

图1 飞托克背压阀应用示意图

 

  • 工作原理

 

背压阀的压力调节系统由三大核心组件构成:加载机构、传感机构和控制机构,三者协同工作实现精确的压力控制。

 

1、结构组成与功能

 

加载机构:通过量程弹簧从阀体顶部施加可调加载力(Fs)。

 

传感机构:实时监测进口压力(Fi)、出口压力(Fo)及加载力等。

 

控制机构:通过提升阀芯—阀座组件的密封与分离动作调节流体通道。

 

2、工作循环

 

背压阀对压力的控制是通过在传感机构处维持力的动态平衡来实现,比如飞托克 BDGC 系列背压阀,工作中需要维持阀芯弹簧力 (Fp)、进口压力(Fi) 、出口压力 (Fo)与加载力(Fs)相平衡。图2示意图对比了该系列背压阀的开启与关闭状态。

 

背压阀开启:当处于超压工况(Fs<Fp+Fi+ Fo)时,即上游管路压力升高至大于背压阀的设定压力,流体会推动传感机构向上移动,提升阀芯与阀座分离,多余的进口压力从背压阀出口排出。

 

背压阀关闭:当处于欠压工况(Fs>Fp+Fi+ Fo)时,即上游管路的压力小于背压阀的设定压力,流体无法推动传感机构向上移动,提升阀芯与阀座密封,背压阀将维持上游的管路压力。

 

图2 背压阀工作原理

图2 BDGC 系列背压阀工作原理

 

比例卸荷阀

 

 

比例卸荷阀随着上游压力超过开启压力的增长而按比例开启,随着上游压力的降低而逐渐关闭。比例卸荷阀的主要功能就是通过分流流体的流量来释放管道的压力,避免因压力峰值等造成超压,确保系统工作在可接受的压力范围。

 

比例卸荷阀与安全阀不同,比例卸荷阀在系统达到整定压力时候开始开启,后续根据压力的增长而增加开启比例,以近似维持上游压力稳定。安全阀则是在系统达到设定阈值时即大幅开启,随着压力增长全开,迅速泄压保护人员、财产和环境安全。图3所示为飞托克比例卸荷阀 RM 和 RV 系列

 

图3 飞托克比例卸荷阀

图3 飞托克比例卸荷阀

 

  • 工作原理

 

比例卸荷阀通过进口压力(Fi)、系统背压(Fb)与加载力(Fs)的压力差驱动实现自动启闭,如图4所示为飞托克 RM 系列比例卸荷阀工作原理。飞托克 RV 和 RM 系列采用平衡阀杆设计,消除了背压对整定压力的影响;而 RL 系列预设整定压力则需要考虑0.8倍的系统背压。

 

阀门关闭:进口压力<整定压力。

 

首次卸荷:进口压力=整定压力,流体克服加载力推开阀门,开始释放流体。

 

比例开启:进口压力>整定压力,随着进口压力增加,阀门按比例开启。

 

比例复位:进口压力>整定压力,随着进口压力恢复至正常值,阀门按比例复位。

 

阀门再密封:进口压力≤再密封压力,阀门关闭。再密封压力总是低于整定压力。

 

其中,整定压力通过弹簧预先设定,指阀门开启并有流体流出时的进口压力。首次卸荷完成后,阀门后续的整定压力会在一定范围内波动,详细参考“比例卸荷阀样本”。

 

图4 比例卸荷阀工作原理

图4 RM 系列比例卸荷阀工作原理

 

背压阀、比例卸荷阀与安全阀对比

 

 

 
  背压阀 比例卸荷阀 安全阀
主要功能 确保上游压力稳定在预设值范围内 通过分流流体释放管道压力,保护管道元件 系统超压时泄压,保护人员、财产和环境安全
工作原理 内部元件协同工作,精确控制进口压力 依据进口压力的增/减而按比例开启/关闭,近似维持上游压力稳定 进口压力达到设定阈值时即大幅开启,随着压力增长全开
安装位置 管路下游 压力管道的支路 压力容器及压力管道的支路
认证要求 常规无强制认证 常规无强制认证 强制认证
产品定位 执行系统主要功能的管道元件 压力动态调节装置 安全附件
典型应用 压缩机、特气系统等需要维持稳定压力的场合 压力管道中分析仪、流量计等对压力敏感仪器的上游或减压阀、泵等的下游 锅炉、压力容器、化学反应器以及其它压力系统

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