我院改建的中型試驗裝置上，為控制氫氣循環壓縮機進出口的壓差，原設計采用了下述的控制流程（見圖1）。該流程的工作過程簡述如下：

     循環氫和新氫經氫氣循環壓縮機增壓至P₁后，經調節閥1調節后，維持一定的系統氫氣流量。當反應系統的條件改變而引起系統氫氣流量變化后，調節閥1調節節流面積以維持系統氫氣流量的恒定。由于壓縮機的流量沒有變化，P₁將隨著調節閥1節流面積的變化而變化，當P₁超過壓力變送器的給定壓力后，調節閥2開啟，使多余的氫氣返回壓縮機入口。原設計控制差壓的系統需使用氣動調節閥、壓力變送器及配套儀表，投資約為1.5萬元左右。筆者經研究認為，可以用一個自力式的差壓控制閥取代，但目前國內尚無此類定型產品。為此，筆者設計了一種高壓差壓控制閥，投資僅數百元，且可完全滿足使用要求。

      2 差壓控制閥的設計

     工作條件壓力20MPa，介質為氫氣、少量硫化氫及油氣，工作差壓0~1MPa，流量范圍0~60Nm³/h。

     差壓控制閥采用上、下游壓力平衡的原理設計，差壓控制靠調節彈簧的壓縮量控制。一般文獻或所見的差壓控制閥都采用滑閥結構，本文的應用場合是高壓，且氣體中含有少量雜質，采用滑閥結構很容易堵塞，筆者設計成錐閥結構（見圖2）。差壓控制閥的閥芯為錐型，調差壓彈簧放在流體中，彈簧與手柄之間用O形圈密封。

     對錐型閥芯略去液動力外，其力平衡方程為

     1/4πd²×（P₁- P）=F

     式中：d——閥孔直徑；F——彈簧力

     增大彈簧壓縮量即增大循環壓縮機進出口壓差，縮小彈簧壓縮量即縮小循環壓縮機進出口壓差。為防止腐蝕，彈簧采用不銹鋼材質。由于彈簧的剛度直接影響差壓控制閥的差壓控制精度，在滿足工作差壓的條件下，應盡量降低彈簧的剛度。彈簧的剛度和閥孔的大小也有直接的關系，閥孔直徑越大，彈簧剛度越大，反之越小，因此，在滿足流量的條件下．盡量減少閥孔的直徑。其它設計本文不再贅述。

      3 應用

     應用前，筆者對該閥進行了簡單測試。差壓控制閥主要的性能有兩個：一個是流量特性，即流經該閥的流量發生變化時，該閥控制的差壓變化范圍；另一個是壓力特性，即該閥的出口壓力或入口壓力變化時該閥控制的差壓變化范圍。測試條件是在流量時變動35%，壓力在壓力為10MPa時變動30%。

     經初步測試，該閥的差壓控制精度分別達到4%和2%以內。將該閥裝入系統內，控制流程見圖3。操作時可根據該閥的上下游壓力表設定差壓。在設計的工作范圍內，該閥工作正常，控制差壓精度完全可以滿足系統要求，且較原來的控制方案節省了許多資金。除控制循環壓縮機的循環流量外，該閥還可以應用在需要控制差壓的其它領域，尤其是高壓場合。

      參考文獻

     [1]楊源泉．閥門設計手冊[M]．北京：機械工業出版社，1995．
     [2]吳國熙．調節閥使用與維護手冊[M]．北京：化學工業出版社，1999．

原創作者：上海艾迪爾自控儀表有限公司