减压阀的种类与区别|直动式与先导式该选哪个的彻底对比

减压阀的直动式和先导式,在稳定二次侧压力的”控制机制”上有所不同,由此在各自擅长的流量范围和二次压的稳定性(压力特性)上产生差异。大致来说,小流量或流量变动较小的用途适合直动式,大流量或希望尽可能将二次压保持恒定的用途适合先导式。不过实际选型并不仅由流量和精度决定,还需结合流体种类、一次侧压力、二次侧压力、最大/最小流量、所需Cv、减压比、流量变动、安装环境等条件综合判断。以下对其机制和判断要点进行梳理。

本文要点

  • 直动式=结构简单的直接控制、适合小流量;先导式=间接控制,在大流量和二次压稳定性方面更具优势,这是两者的基本区别
  • “精度”主要以流量变化时二次压的下降幅度(偏移量/压力特性)来把握,便于进行具体比较
  • 选型是多项条件的综合判断。不仅要看最大流量,确认最小流量和减压比同样重要

直动式与先导式的机制区别

直动式减压阀

直动式的结构是,用膜片(或活塞)直接承受二次侧压力,通过与调整弹簧的力相平衡来决定阀芯的开度。二次压下降时弹簧使阀门开启,上升时使其关闭,动作简单,零件数量少、便于维护,这是其优点。

另一方面,随着流量增大,弹簧的压缩量会发生变化,因此二次侧压力容易出现略低于设定值的倾向(偏移量、压力特性的下降)。它是一种适用于流量变动较小或流量相对较小的用途、易于使用的方式。

先导式减压阀

先导式是一种间接控制方式,主阀的开闭由另设的先导部根据二次压进行控制。先导部检测二次压的微小变化,并将其转换/放大为驱动主阀的压力,因此即使流量大幅变动,二次侧压力的下降也很小,可获得相对平坦的压力特性。

相应地,其结构较为复杂,动作上需要一次侧与二次侧之间具有一定的压差,且在极小流量范围内控制不易稳定等,存在一定的成立条件。它是在大流量或希望以高精度将二次压保持恒定的用途中被选用的方式。

应选择哪一种的判断标准

用压力特性具体地看待”精度”

减压阀的精度,与其抽象地评判好坏,不如以流量变化时二次侧压力的变动幅度(偏移量/压力特性)来把握,这样更便于比较。越是希望将二次压保持恒定的设备,越要求流量变动时下降幅度小的特性,在这一点上先导式往往更具优势。

反之,如果是能够容许二次压有一定程度变动、且流量变动也较小的用途,那么直动式的压力特性在很多情况下也已足够。

综合流量、压力条件进行判断

选型时需结合确认以下条件。

  • 流体种类(蒸汽、水、空气、油等)与温度
  • 一次侧压力、二次侧压力与减压比
  • 最大流量与最小流量、流量变动的幅度
  • 所需Cv(所需的流量系数)
  • 安装空间、维护性、可容许的压力特性

其中特别容易被忽视的是最小流量。先导式在最小流量极小时可能不易稳定,若仅凭最大流量选型会导致口径过大,也可能成为振荡(hunting)的原因。

注意事项

口径的基本原则不是”配合管道尺寸”,而是根据所需流量和Cv来选择。口径过大可能导致微小流量范围内的不稳定或压力特性的紊乱。请通过样本中的流量线图(压力特性曲线)确认所设想的最小~最大流量是否落在适当的范围内。

常见问题

Q1. 直动式和先导式哪个性能更高

A1. 并无一概而论的优劣。在二次压的稳定性(压力特性)和对大流量的适应方面先导式更具优势,而在小流量、结构简单性和维护性方面直动式则更易于使用。应根据用途条件区分选用。

Q2. 二次压的精度具体由什么决定

A2. 主要表现为流量变化时二次压的下降幅度(偏移量)。流量变动越大、越希望将二次压保持恒定,就越要求平坦的压力特性。

Q3. 最小流量较小的用途适合哪一种

A3. 一般来说,在极小流量范围内直动式往往更易于使用。由于先导式存在成立条件,若最小流量不明,建议事先确认。

Q4. 减压比较大时如何选择

A4. 在减压比较大或一次压较高时,先导式往往更容易成为候选。不过这取决于压差和流量条件,需梳理条件后判断。

Q5. 口径按配合管道尺寸选择即可吗

A5. 基本原则是根据所需流量和所需Cv来选择,而非管道口径。口径过大可能招致微小流量下的不稳定。

Q6. 蒸汽用与水、空气用的选型会有所不同吗

A6. 会有所不同。因流体、温度不同,适合的机型和规格也不同,故需连同流体条件一并进行选型。

总结

直动式与先导式的区别,在于控制二次压的机制,以及由此带来的压力特性和适应流量范围。若重视小流量或结构简单性则选直动式,若重视大流量或二次压的稳定性则选先导式,这是基本的判断标准;但实际上要综合流体、压力、流量、减压比、所需Cv等条件进行选型。文中数值均为参考值,会因条件而变化。

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