制動系統用調壓閥運用情況簡析

劉 宇

（中車株洲電力機車有限公司，湖南株洲412001）

0 引言

調壓閥是為滿足制動系統的不同整定壓力并保證穩定的供給而設置的，其整定壓力及供風能力是根據不同要求進行選擇的。本文對制動系統中調節及穩定基礎制動器停放缸工作壓力的某型調壓閥進行了具體分析，該閥目前已廣泛配套應用于電力機車、內燃機車制動系統。

1 工作環境

1.1 外部工作環境

該型調壓閥設計工作環境：

（1）最高運用海拔為2 500 m；

（2）環境溫度為-40～+70℃；

（3）最濕月月平均最大相對濕度不大于95%（該月月平均最低溫度不低于25℃）。

該型調壓閥所屬機車實際運行于陜西神木至河北黃驊港段，實際工作環境在設計工作環境范圍之類。

1.2 內部工作環境

根據機車停放制動緩解技術要求：基礎制動器停放制動缸壓力在7.5 s內應上升至（480±10）kPa，最終壓力升至（550±10）kPa，故選擇通徑5 mm的調壓閥即可滿足使用要求；機車總風壓力為600 kPa，基礎制動器停放缸整定工作壓力550 kPa，故該型調壓閥的輸入工作壓力為600 kPa，其調節整定壓力為550 kPa。

圖1 調壓閥結構示意圖

2 調壓閥的結構及工作原理

2.1 調壓閥的結構

該型調壓閥具體結構如圖1所示，其主要由調壓整定機構、調壓動作機構及閥體組成。

相關部件功能說明如下：

（1）5號彈簧用于壓緊O型圈，用于密封。

（2）13號彈簧用于設定輸出壓力。通過旋轉26號螺栓，設定13號彈簧的壓縮量來調整輸出壓力的大小。

（3）18號彈簧用于閥口的密封。調壓閥的精度主要由18號彈簧控制，彈簧力越小，精度越高。但是彈簧力會影響氣密性，壓力過小，則密封不良。

2.2 調壓閥的工作原理

調壓閥內有21號膜板，膜板的下腔引入輸出口的壓縮空氣，該壓縮空氣作用于膜板的力向上，與13號彈簧對膜板向下的作用力進行比較，在實際運用過程中分如下三種工況：

（1）如果壓縮空氣向上的力大于彈簧向下的力，出氣口與排氣口連通，調壓閥將排氣；

（2）如果壓縮空氣向上的力小于彈簧向下的力，出氣口與進氣口連通，調壓閥將充氣；

（3）如果壓縮空氣向上的力等于彈簧向下的力，出氣口與進氣口連通，調壓閥將保壓。

2.3 調壓閥主要工作參數

（1）工作壓力：0～1 000 kPa；

（2）輸出壓力：300～550 kPa（不含300 kPa），可調；

（3）具備一定的過濾作用；

（4）重復精度：±5 kPa（-40 ℃時，±10 kPa）；

（5）公稱通徑：5 mm；

（6）調壓閥順時針旋轉（圖1中B向旋轉）增大輸出壓力。

3 調壓閥的運用情況及產品當前狀態

3.1 調壓閥的運用情況說明

該型調壓閥所屬機車為2012年12月份出廠并投入使用，機車在段運行時間超過5年，運行里程超過100萬km，目前整車處于C5級修理狀態，該型閥無檢修記錄。

3.2 調壓閥當前狀態

隨機抽選返廠檢修制動系統拆下該型調壓閥5件，按照該閥新品出廠試驗標準進行單閥試驗，具體試驗結果如表1所示。

表1 在段使用5年調壓閥試驗結果

其中氣密性試驗不合格主要為產品漏泄不達標，超新閥漏泄標準11%，由于產品漏泄不達標故穩壓能力在單閥試驗環境下無法進行。

3.3 調壓閥主要配件狀態

為進一步確定產品運用狀態，將隨機抽選的5件調壓閥進行拆解，通過對其結構件、橡膠件及彈簧件狀態進行檢查，判定該型調壓閥主要配件狀態。

（1）結構件工作面光滑，表面鍍層完好，無剝離脫落現象，目視檢查無可見裂紋、擦傷及其他損傷，銅制配件正常接觸使用痕跡明顯但無磨損，接觸閥口無卷邊、缺損痕跡，調壓閥結構件整體狀態完好。

（2）橡膠件中O型圈潤滑正常、無永久性形變，動態密封O型圈彈性正常，目視檢查O型圈表面無龜裂、擦傷現象，調壓模板表面無龜裂、擦傷現象，與結構件接觸性壓痕規則、均勻，無異常磨損，調壓閥橡膠件整體狀態完好。

（3）彈簧件外觀檢查無明顯損傷，對該型調壓閥中3種彈簧進行測力，并與標準產品進行比對，具體檢測結果如表2所示。

表2 在段使用5年調壓閥彈簧檢測結果 單位：N·m

通過對拆解后的彈簧進行測力，除A閥與E閥的18號彈簧存在力值偏小的現象外，其余彈簧均在設計值范圍之內，整體狀態良好。

4 調壓閥的運用情況分析及產品質量提升建議

4.1 調壓閥的運用情況分析

該型調壓閥已在段使用超過5年，根據對其調壓能力、穩壓能力及漏泄水平的整體評估，以及對其配件的逐項檢查分析，隨機抽取過程中雖有兩件調壓閥漏泄不達標準，但其調壓能力并無明顯異常，不會造成機車及列車行車故障，該型調壓閥產品運用質量穩定，性能優良。

其中兩件調壓閥漏泄超標主要原因為此兩件閥18號彈簧力值在產品運用過程中有衰減，當前彈簧力值接近或超過彈簧設計臨界值，造成閥口因制動系統管路內壓縮空氣壓力波動而關閉不嚴，形成漏泄，從而導致調壓閥漏泄值超標。

4.2 產品質量提升建議

根據該型調壓閥當前運用情況，建議制造商從18號彈簧的結構、材料及熱處理工藝等方面來提升其彈性極限、疲勞極限及沖擊韌性，避免其因壓縮疲勞造成力值衰減，從而影響調壓閥的整體性能。

5 結語

調壓閥是機車制動系統中的重要閥類部件，各整定壓力調壓閥的使用對制動系統中各氣動元件的輸入工作壓力都進行了整定，以確保制動系統相關部件都能正常穩定工作。調壓閥的調壓能力、穩壓能力及漏泄水平是重要的考核指標，本文針對當前調壓閥的運用情況進行了系統分析，提出了該型調壓閥故障問題的改進措施和其閥類配件制造工藝優化的研究方向。

[1]劉豫湘，陸縉華，潘傳熙.DK-1型電空制動機與電力機車空氣管路系統[M].北京：中國鐵道出版社，2012.