办理调压阀中的供压效应 (SPE)

世伟洛克高等现场工程师Wouter Pronk

流体体系操纵员在操纵气瓶作为供给源铺设工艺管线时，偶然能够或许会察看到一种景象 – 在  中，出口压力会稀里糊涂地降落。跟着气瓶清空，至调压阀的入口压力会降落。很多谙练的手艺员都希冀出口压力同时降落，但出口压力却反而降落。这类环境称为供压效应 (SPE)。  

甚么是供压效应 (SPE)？

供压效应也称为入口依靠性，指因入口压力或供压的转变而构成的出口压力的变更。在这类景象下，入口与出口压力的变更互成正比。若是入口压力降落，出口压力会响应降落。相反，若是入口压力降落，出口压力则会降落。

调压阀的供压效应值凡是由制作商供给。SPE 凡是用一个比值或百分比表现，用来描写入口压力变更构成的出口压力的变更。比方，若是某款调压阀申明 SPE 为 1:100 或 1%，则入口压力每降落 100 psi，出口压力将降落 1 psi。调压阀的出口压力变更水平可用以下公式预算：

∆P（出口）= ∆P（入口）x SPE

弹簧加载调压阀中的不均衡与均衡晋升阀芯设想

是罕见的调压阀范例之一。弹簧对传感元件（隔阂或活塞）使劲，传感元件节制孔口上方的晋升阀芯，由此节制出口压力。

在不均衡晋升阀芯设想中，入口压力向上推压晋升阀芯，以感化在阀座地区上的不异压力感化于局部晋升阀芯上。是以，入口压力的任何降落象征着向上推压晋升阀芯的力减小，使微弱的聚散杆弹簧能够或许鞭策晋升阀芯间隔阀座稍远一些，从而使出口压力降落。这类环境构成的出口压力增添并缺乏以完整对消设定的弹簧力，以使晋升阀芯封闭回到其原始地位。成果便是，供压效应致使出口压力回升。

因为调压阀的作使劲是均衡的，以是 SPE 巨细可经由过程压力感化于晋升阀芯和感到区的地区之最近肯定。也便是说，感到区大、晋升阀芯小的调压阀的 SPE 较低，而感到区小、晋升阀芯大的调压阀的 SPE 较高。

为了揭示不均衡晋升阀芯设想对供压效应的影响，请逐步降落入口压力。在入口压力为 1160 psig (80 bar) 时，出口压力为 43.5 psig (3 bar)。但在入口压力降至 870 psig (60 bar) 时，出口压力则升到 53.7 psig (3.7 bar)。因为入口压力感化于不均衡晋升阀芯的全部外表，以是入口压力的任何变更城市致使作使劲大变，从而在调压阀内以对应力构成更大的变更。

要降落供压效应，出格是在晋升阀芯普通较大的高流量操纵场所，经常操纵的体例是操纵带均衡晋升阀芯设想的调压阀。这类调压阀设想旨在尽能够或许减小高入口压力感化到的地区。经由过程降落透过孔口（沿晋升阀芯垂直设置，并用环抱晋升阀芯下阀杆的 O 型圈密封起来）转达晋升阀芯下端局部的出口压力，可完成这一目标。对供压效应而言，因为压力感化到的地区大大减小，以是入口压力的任何变更构成的力的变更减小。

为了揭示供压效应对均衡晋升阀芯调压阀的影响，设想一下按后面针对不均衡晋升阀芯所示的体例逐步降落入口压力的情形。正如后面一样，在入口压力为 1160 psig (80 bar) 时，出口压力为 43.5 psig (3 bar)。但在入口压力降至 870 psig (60 bar) 时，出口压力仅升至 46.4 psig (3.2 bar)。现实上，即使在入口压力为 725 psig (50 bar) 时，出口压力也会不变在 46.4 psig (3.2 bar)。

领会前述调压阀安排若何经由过程均衡晋升阀芯调压阀降落了对出口压力的影响。均衡晋升阀芯调压阀的另外一个长处是它们能够或许削减锁定，防止晋升阀芯敏捷封闭时出口压力飙升的能够或许性。 

单级与两级调压

对低流量操纵场所（比方 阐发仪表体系），还能够经由过程两级减压体例来尽能够或许地降落供压效应。这类体例须要串连装置两个单级调压阀，也能够将两个调压阀组装在一路。每一个调压阀在必然水平上节制入口压力的变更，但两个调压阀一路将出口压力节制在很是靠近原始设定点的水平。

要计较两级调压阀设置装备摆设的出口压力变更，可用入口压力差乘以各个调压阀的 SPE。上面方程式申了然计较体例:

∆P（出口）= ∆P（入口）x SPE₁ x SPE₂

请服膺，SPE 是入口和出口压力变量之间互为正比干系。对单级调压阀，出口压力会在气瓶清空和入口压力降落时回升。这类回升会馈入第二级，并随后致使第二级调压阀的出口压力降落。因为第一级调压阀的入口压力变更较大，而对出口压力构成的变更较小，以是第二级调压阀仅会对来自第一级的小幅入口压力变更产生反映，因此出口压力揭示的降落变更很是小。

为了揭示供压效应，以下示例接纳了 。气瓶从 2500 psig (172 bar) 清空至 500 psig (34 bar)。假定每一个调压阀的 SPE 为 1%。在入口压力降落 2000 psig (137 bar) 的环境下，第一级调压阀的出口压力将增添 20 psig (1.3 bar)。但这仅使第二级调压阀的出口压力降落了 0.20 psig (0.01 bar)。领会前述调压阀安排若何让出口压力遭到的影响大大降落。

就节制供压效应而言，两级调压阀设置装备摆设凡是比带均衡晋升阀芯的单级减压型调压阀的节制结果更好。对操纵一个气瓶源来知足出口压力不异的多个运作关键的操纵场所，两种体例都足以到达结果。

另外一方面，对须要操纵一个气瓶知足压力差别的多个运作关键的操纵场所，则须要操纵两个单级调压阀来构成一个两级调压阀体系。在这类环境下，应将第一级调压阀设置在气瓶四周，而将第二级调压阀装置在各工艺管线处。凡是，为了尽能够或许降落 SPE，体系会在气源处设置装备摆设两级调压阀，并在操纵点设置装备摆设单级调压阀。这类过分设置装备摆设构成了三级调压，对大大都操纵场所不须要如斯。串连设置装备摆设两个单级调压阀便可到达很是低的 SPE，还可降落本钱。

论断

在操纵调压阀节制气瓶的出口压力时，供压效应是一种没法防止的景象。只需入口压力呈现变更，出口压力也会产生响应变更。在很多操纵场所中，能够经由过程操纵带均衡晋升阀芯设想的单级调压阀或两级调压阀来尽能够或许地降落供压效应。但若是气源供给的多个运作关键对压力有差别的请求，则须要接纳多个单级调压阀，一个装置在气源四周，另外一个则装置在各条工艺管线上。

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