自力式控制閥

自力式控制閥又稱直接作用控制閥，是一大類不需要額外能源驅動的控制閥。它是一類把測量、控制和執行功能合為一體，利用被控對象本身能量帶動其動作的控制閥，分為直接作用式和帶指揮器作用式兩大類。直接作用的自力式控制閥利用過程本身的壓力或壓差來驅動控制閥動作，也可用．溫包式檢測元件將溫度轉換為壓力，然后驅動控制閥動作。其特點是結構簡單、操作方便，但會引起壓降，造成出口壓力的非線性，通常，穩壓精度在10％一20％。帶指揮器作用的自力式控制閥可適用于小壓降和大流量的自力式控制場合，出口壓力變化范圍可小于設定壓力的10％。
　　由于自力式控制閥具有節能功能，因此，在一些控制要求不高的場合被廣泛應用。自力式控制閥執行機構膜頭的輸入信號是控制閥前或閥后的壓力或閥兩端的壓差，或經溫包轉換后的壓力信號。執行機構的結構類似氣動薄膜執行機構。
　　自力式控制閥對被控介質有一定要求，例如，自力式壓力控制閥的被控介質溫度應低于某一規定值，介質應干凈，當介質溫度較高時，例如，用于蒸汽或150℃以上的液體時，應設置冷凝器，使進入執行機構比較器內的介質溫度低于規定值。
　　1.自力式壓力、壓差和流量控制閥。自力式壓力控制閥根據取壓點位置分閥前和閥后 兩類，取壓點在閥前時，用于控制閥前壓力恒定；取壓點在閥后時，用于控制閥后壓力恒定。對蒸汽介質，可采用冷凝器將介質蒸汽冷凝，保護進入膜頭的介質溫，度在現場環境溫度，避免使膜片損壞。對氣體介質，可直接將被控氣體送膜頭。圖2—16是自力式壓力控制閥示意圖。
　　（a）控制閥前壓力的自力式控制閥
　　（b）控制閥后壓力的自力式控制閥
圖2—16 自力式壓力控制閥

圖2—17 自力式壓差控制閥
　　當將閥前和閥后壓力同時引入執行機構的氣室兩側時，自力式壓差控制閥可以控制控制閥兩端的壓差恒定，也可將安裝在管道上孔板兩端的壓差引入氣動薄膜執行機構的氣室兩側，組成自力式流量控制，或用其他方式將流量檢測后用自力式壓差控制閥實現流量控制。
　　 圖2—17是自力式壓差控制閥。 圖中，流量設定調整用于調節流阻。設定調整用于改變彈簧的初始預緊力，調節壓差的設定值。圖中的壓差是用兩個薄膜執行機構輸出推力的比較來實現的，也可只用一個薄膜執行機構。當取壓點的信號來自同一管道上安裝的孔板兩側時，可用于控制流量。
　　 帶指揮器的自力式控制閥與直接作用自力式控制閥類似，其設定信號由指揮器的設定彈簧設置。圖2—18是帶指揮器的自力式控制閥原理圖。圖示連接用于閥后壓力控制。如果閥后壓力升高，表示膜頭l下面的壓力高于上面壓力，閥芯3上移，控制閥的流通面積減小，使閥后壓力下降。同時，作用在指揮器膜片4的壓力也升高，其作用-力大于由設定彈簧5提供的作用力，使指揮器組件6移動，擋板7。靠近噴嘴8，指揮器輸出壓力隨之減小，即在膜頭l上面壓力減小，使閥芯3上移，直到閥后壓力與設定彈簧的作用力平衡為止。針閥2用于調節放大系數，過濾器9用于過濾介質中的顆粒雜質，防止噴嘴被堵塞。
　　 另有一種采用重錘作為設定的自力式壓力控制閥。重錘經杠桿連接到閥桿，其重力經放大后作用在閥桿上，而閥前或閥后壓力經薄膜轉換為推力同樣作用在閥桿上，只有兩者平衡時，閥桿才不移動。由于其結構更簡單，維護量少，在一些不重要或初級的壓力控制系統中被采用例如，蒸汽分壓缸的壓力控制等。
　　 一些壓力泄放閥（包括蒸汽疏水器、排氣閥等）和壓力安全閥也屬于自力、式兩位控制閥。
　　 液位控制可轉換為壓力或壓差控制，因此，也可采用自力式壓力或壓差控制閥實現。
　　 2.自力式溫度控制閥。自力式溫度控制閥的溫度信號來自溫包，當溫度變化時，溫包內的氣體介質膨脹，使壓力變化，該壓力信號被用于作為控制信號,使自力式溫度控制閥動作。圖2—19是自力式溫度控制閥的示意圖。