制動系統(tǒng)調(diào)壓閥性能檢測及選型

艾 青

(西安鐵路局安監(jiān)辦駐段驗收室，陜西安康725005)

0 引言

調(diào)壓閥是氣動元件的基本三大件之一，被廣泛用于各種電力機車制動系統(tǒng)中。制動系統(tǒng)中各功能模塊對空氣壓力和空氣流量的大小有相應(yīng)的要求，制動系統(tǒng)中的調(diào)壓閥就是為滿足不同整定壓力要求并保證穩(wěn)定流量供給而設(shè)置的，因此調(diào)壓閥的性能對制動系統(tǒng)具有重要意義。

1 調(diào)壓閥在制動系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.1 調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)與原理

調(diào)壓閥主要由調(diào)壓彈簧、膜板、調(diào)整桿、進風(fēng)閥、閥座和溢流閥等部件組成，結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)示意圖

調(diào)壓閥的作用就是將輸入的高壓力值減小到特定的壓力大小，該壓力值稱為調(diào)壓閥的整定值。調(diào)壓閥實現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)的過程如下:當調(diào)壓閥左側(cè)通入壓縮空氣時，由于調(diào)整彈簧的作用，膜板下凹，通過閥桿頂開進風(fēng)閥，使空氣經(jīng)進風(fēng)閥口通向右側(cè)輸出，同時經(jīng)下閥體上的平衡小孔進入膜板下方中央氣室;當輸出壓力逐漸增高時，則膜板上下方壓力差逐漸減小，膜板將漸趨平衡，進風(fēng)閥逐漸上移;在輸出壓力與整定壓力相等時，進風(fēng)閥口關(guān)閉，輸出壓力不再升高，調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)能使輸出端的漏泄得到補充。同時當輸出端壓力高于整定值時，膜板上凸，溢流閥打開，使多余的壓縮空氣排出，直至壓力平衡時停止溢流，進一步得到特定的整定值壓力并保持穩(wěn)定。

通過對調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)和工作原理的分析可知，調(diào)壓閥的整定值可以通過旋轉(zhuǎn)尾部的調(diào)桿來調(diào)節(jié)，當整定值漂移時可以通過調(diào)桿進行校正。

1.2 調(diào)壓閥在制動系統(tǒng)中的作用

制動系統(tǒng)中一般包含以下5 種調(diào)壓閥，分別是:閘缸控制模塊調(diào)壓閥、緊急增壓調(diào)壓閥、均衡控制模塊調(diào)壓閥、停放制動模塊調(diào)壓閥以及撒砂模塊調(diào)壓閥。各調(diào)壓閥的功能描述及整定值如表1 所示。

表1 調(diào)壓閥的功能及整定值

在均衡控制模塊和閘缸控制模塊中，都需要對壓力值進行精確控制。該功能模塊是通過EP 閉環(huán)模擬控制模式，采用高速電空閥、壓力傳感器以及PWM 脈寬調(diào)制方式來實現(xiàn)對壓力的精確控制，因此，對壓力值的變化相當敏感。對于調(diào)壓閥的選擇，既需保證對壓力大小的要求，也應(yīng)保證風(fēng)壓供給的穩(wěn)定度。

停放制動模塊中，調(diào)壓閥的整定值根據(jù)停放制動缸的所需緩解壓力來設(shè)定，保證緩解功能正常進行。

閘缸控制模塊中，通過調(diào)壓閥對緊急制動時制動缸最高壓力的限制，防止因制動力過大而產(chǎn)生的不良影響。

由此可見，在制動系統(tǒng)的各個關(guān)鍵模塊中，調(diào)壓閥均起到了重要作用，其整定壓力值的大小及穩(wěn)定性會對制動機的性能產(chǎn)生重要影響。

2 調(diào)壓閥性能檢測試驗

為檢測調(diào)壓閥的性能，需對調(diào)壓閥進行相應(yīng)的試驗，試驗內(nèi)容主要包括整定值調(diào)整試驗和溢流性能試驗。

2.1 整定值調(diào)整試驗

隨機挑選多個不同型號的調(diào)壓閥進行試驗，試驗過程中關(guān)閉排氣塞門，打開進氣塞門，觀察出氣口處的壓力值，若壓力不在整定值±5 kPa 范圍內(nèi)，則調(diào)節(jié)閥尾部的調(diào)桿，使出口壓力值盡量接近整定值，試驗數(shù)據(jù)見表2。

表2 整定值調(diào)整試驗結(jié)果

由表2 可以看出，實際輸出壓力與整定值之間存在偏移，且大多數(shù)都超過了5 kPa 的范圍，因此對整定值的校正是一項很有必要的工作。

在調(diào)節(jié)好整定值后，為了檢驗其穩(wěn)定性，對其進行反復(fù)充氣和排氣動作，記錄出氣口壓力值的變化，以均衡控制模塊調(diào)壓閥為例進行試驗，其整定值為650 kPa。試驗結(jié)果如表3所示。

表3 整定值穩(wěn)定度試驗

由表3 中數(shù)據(jù)可以看出，該調(diào)壓閥的整定值出現(xiàn)了漂移，但維持在650 ±5 kPa 范圍內(nèi)。

2.2 溢流性能試驗

考慮到閥內(nèi)部的機械構(gòu)造和零部件性能對調(diào)壓閥溢流性能可能存在的影響，本文研究了溢流初始值和停止值之間的關(guān)系。分別對整定值為650 kPa 的小流量閥和整定值為450 kPa的大流量閥進行了試驗。

1)從整定值開始逐步調(diào)高出氣口的壓力值，直到溢流孔剛剛開始排氣時，記錄此時出氣口的壓力值，即為初始溢流值。

2)從溢流狀態(tài)開始，由高到低逐步減小出氣口的壓力值，直到溢流孔剛好停止溢流時記錄出氣口的壓力值，即為停止溢流值。

比較這兩個數(shù)值，發(fā)現(xiàn)溢流初始值和停止溢流值存在一定的差異。出氣口壓力值與是否溢流的對應(yīng)關(guān)系如圖2 所示。

圖2 出氣口壓力值與溢流的關(guān)系

理論上初始溢流值和停止溢流值應(yīng)該相同，由圖2 可以看出小流量閥初始溢流值是662 kPa，停止溢流值是659 kPa，溢流時出氣口壓力比整定值高10 kPa 左右。大流量閥的初始溢流值是479 kPa，停止溢流值是474 kPa，溢流時出氣口壓力比整定值高25 kPa 左右。

3 結(jié)語

本文對制動系統(tǒng)中的調(diào)壓閥進行了說明和性能檢測試驗，試驗表明調(diào)壓閥整定值穩(wěn)定性和溢流性，能直觀地反映調(diào)壓閥性能的好壞。在制動系統(tǒng)調(diào)壓閥選型時，應(yīng)盡量選取整定值漂移小、靈敏度高、初始溢流值與停止溢流值差距小以及溢流值與整定值差距小的調(diào)壓閥。