自力式燃油壓力調節閥

2010-02-18 章茂森合肥通用機械研究院

1、概述

　　燃油壓力調節閥是提高艦船機動性能和靈活性的一種裝置, 其主要功能就是保證船舶在高速前進或者突然減速的過程中主燃氣輪機進油口的壓力穩定, 使燃機能夠正常工作。本文介紹的自力型燃油壓力調節閥通過接受從燃機進油口處反饋的壓力信號自動進行開度的調節, 保證燃機進油口處的壓力穩定, 而無需現場調節操作。

2、系統工作原理

　　燃油壓力調節閥(簡稱調節閥, 下同) 并聯安裝在燃機進油管路的旁通管路上(圖1) 。在船舶高速前進或者突然減速時, 燃機進油口處的壓力會因此而改變, 此時安裝在旁通管路的調節閥開始工作。當燃機進油口處的壓力小于系統要求值時,通過調節閥的調節, 可使燃機進油口處的壓力增大。當燃機進油口處的壓力高于系統要求值時, 通過調節閥的調節, 可使燃機進油口處的壓力減小。整個工作過程就是利用工作壓力和彈簧力的差別,使得調節閥閥瓣上下移動, 調節壓力, 保證燃機進油口處的壓力值在規定的范圍之內。

系統結構

圖1　系統結構

3、技術要求

　　油泵供油壓力　0.4MPa
　　油泵供油流量　3.3 m³ /h
　　燃氣輪機額定流量　2.6 m³ /h
　　燃機進口前壓力穩定范圍　0.25 ±0.07MPa
　　閥門結構長度　L = 160 mm
　　閥門高度　H≤180 mm
　　閥門內徑　d = 25 mm

壓力調節閥

1.調節螺釘　2.閥蓋　3.彈簧　4.薄膜　5.反饋腔　6.調節閥芯　7.閥體

圖2　壓力調節閥

4、調節閥結構特點

　　安裝在燃機進油旁通管路上的調節閥不僅需要調節主管路燃機進口處的壓力, 還需要排掉油泵泵出的多余油量。一般的調節閥有直接作用薄膜式、直接作用波紋管式、先導活塞式、先導薄膜式和組合式等多種結構。直接作用薄膜式調節閥的原理是由薄膜的上下運動帶動閥門的開度變化來調節系統壓力, 結構比較簡單, 動作可靠。直接作用波紋管式調節閥的工作原理和薄膜式相同, 只是由波紋管代替薄膜。先導式調節閥是先由閥門內部的導閥動作, 帶動主閥瓣的開度變化來調節系統壓力, 但是燃油介質中的雜質可能會堵塞閥門內部的先導孔,導致閥門功能失效。組合式調節閥由主閥、導閥和截止閥等組成, 是一個調節系統, 比較復雜, 增加了管路的復雜性。綜合比較各類型調節閥的特性,根據供油系統的管路結構情況, 采用直接作用薄膜式減壓閥的結構作為調節閥的結構(圖2)。

　　該調節閥以單彈簧作為外加壓力, 通過U 形薄膜和反饋腔的壓力直接進行比較, 調節機構簡單可靠。調節閥芯帶有長導向軸結構, 可以防止由于壓力變化而引起的閥芯振動或者發生卡阻。調節螺釘使閥門可以根據系統的實際需要來設定不同的壓力調節區間。閥芯和閥座設計成具有截止功能的結構, 當反饋壓力低于要求值時, 調節閥能夠完全關閉, 確保主管路的壓力不低于系統要求的最小值。

5、調節閥工作特性

　　目前大部分調節閥是使閥后的壓力保持在某個規定值, 但是在此燃機系統中, 調節閥被安裝在旁通管路上, 卻需要控制主管路燃機進油口處的壓力, 因此, 需要從燃機進油口處引出一個反饋信號, 調節閥根據反饋信號進行調節。當燃機進油口處的壓力低于規定壓力值時, 反饋壓力小于彈簧設定值, 彈簧將膜片往下壓, 減小閥門的開度, 使燃機進油管路的流量增大, 壓力隨之升高。當燃機進油口處的壓力高于規定壓力值時, 反饋壓力大于彈簧設定值, 反饋腔內的油壓推動膜片往上運動, 增大閥門的開度, 使燃機進油管路的流量減小, 壓力隨之降低。

6、靜態特性分析

　　根據系統提供的參數, 系統油泵提供燃油的流量恒定為3.3 m³ /h, 燃機的最大用油量為2.6 m³ /h。當燃機的用油量最大時, 其進口處的壓力不能低于0.18 MPa。燃機停機時, 進口處的壓力不能高于0.32 MPa。由此確定了設計的理論參數。當燃機用油量為2.6 m³ /h, 經過調節閥的調節, 使燃機進口處的壓力≥0.20MPa。當燃機在緊急情況下停機時, 燃機進口處的壓力≤0.32MPa (圖3) 。即無論燃機進口處的流量值是多少, 燃機進口處的壓力維持在0.20～0.32 MPa之間, 就能滿足系統的要求。