自力式調節閥工作原理和圖示

（1）基本概念

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。英文為self-operated regulator，因此，一般稱為自力式調節閥。

自力式調節閥分為直接作用式和帶指揮器作用式兩大類。直接作用的自力式調節閥利用過程本身的壓力或壓差來驅動調節閥動作，也可用溫包式檢測元件將溫度轉換為壓力，然后驅動調節閥動作。其特點是結構簡單、操作方便，但會引起壓降，造成出口壓力非線性，通常，穩壓精度在10％～20％。帶指揮器作用的自力式調節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％。

由于自力式調節閥具有節能功能，因此，在一些控制要求不高的場合被廣泛應用。自力式調節閥執行機構膜頭的輸入信號是調節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。

自力式調節閥對被控介質有一定要求，例如，自力式壓力調節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。

（2）自力式壓力、壓差和流量調節閥

①重錘自力式壓力調節閥

古老的自力式調節閥是重錘自力式調節閥。根據取壓點位置分閥前和閥后兩類，如圖2-51所示。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。

帶重錘的自力式壓力調節閥

用閥后壓力控制時，將閥后流體的壓力引入執行機構，它產生的推力，克服摩擦力后，與連接在閥桿的杠桿所掛重錘產生的力平衡時，閥就停留在該閥位。一旦閥后壓力減小，則產生的推力不夠，閥桿在重錘的重力作用下上升，使閥門開度增加，提高閥后壓力，直到新的平衡建立。

同樣，用閥前壓力控制時，將閥前流體的壓力引入執行機構，產生的推力克服摩擦力后，與重錘產生的重力平衡。閥前壓力降低，則產生推力不夠，閥桿在重錘的重力作用下上升，使閥門開度減小，提高閥前壓力，直到新的平衡建立。注意，閥后壓力控制時，采用正體閥；閥前壓力控制時，采用反體閥。

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。
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。一些應用，也可采用隔離液將流體和進入膜室的流體分隔。

②帶指揮器的自力式壓力調節閥

帶指揮器的自力式調節閥與直接作用自力式調節閥類似，其設定信號由指揮器的設定彈簧設置。圖2-52是帶指揮器的自力式調節閥原理圖。圖示連接用于閥后壓力控制。如果閥后壓力升高，表示膜頭1下腔的壓力高于上腔壓力，閥芯3上移，調節閥的流通面積減小，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，即膜頭1上腔壓力減小，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。

帶指揮器自力式壓力調節閥

1—膜頭；2—針閥；3—閥芯；4—指揮器膜片；5—設定彈簧；6—指揮器組件；7—擋板；8—噴嘴；9—過濾器