高壓氣動(dòng)減壓閥流量壓力特性試驗(yàn)研究

岳守體 張哲 廖樂平 郭希玲 黃宇

摘要：針對(duì)高壓供氣系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)高壓減壓閥性能參數(shù)檢測(cè)評(píng)估和試驗(yàn)驗(yàn)證方面研究的需求，采用已有試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)被測(cè)減壓閥進(jìn)行性能試驗(yàn)，主要對(duì)減壓閥的壓力特性和流量特性進(jìn)行試驗(yàn)分析，并對(duì)減壓閥并聯(lián)使用進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)被測(cè)減壓閥的穩(wěn)定性、可靠性和安全性進(jìn)行綜合評(píng)估。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)評(píng)估，減壓閥，壓力特性，流量特性

高壓氣體以其功率密度高、瞬間膨脹性大、爆發(fā)力強(qiáng)、溫度適應(yīng)范圍廣等特性在航空航天、武器裝備和車輛制動(dòng)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。高壓減壓閥作為高壓供氣系統(tǒng)的關(guān)鍵元件，主要用來(lái)調(diào)節(jié)或控制系統(tǒng)氣壓的變化，將閥前管路的高壓降至閥后管路的低壓，并保持降壓后的壓力穩(wěn)定在一定的范圍，確保系統(tǒng)的出口壓力穩(wěn)定。減壓閥性能直接決定了系統(tǒng)的可靠性，減壓閥試驗(yàn)平臺(tái)能夠根據(jù)需要模擬閥門實(shí)際應(yīng)用工況，通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)試驗(yàn)平臺(tái)氣路開關(guān)、壓力、流量等系統(tǒng)參數(shù)，對(duì)減壓閥在進(jìn)口壓力及出口流量變動(dòng)時(shí)出口壓力穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)研究。

1、特性試驗(yàn)

本次試驗(yàn)進(jìn)口壓力≤35MPa，出口壓力5-25MPa，試驗(yàn)介質(zhì)為常溫氮?dú)猓m用溫度-40 - +50℃，主要從以下幾方面對(duì)目標(biāo)減壓閥流量壓力特性進(jìn)行分析驗(yàn)證，并對(duì)該減壓閥并聯(lián)使用工況進(jìn)行試驗(yàn)分析。

3.1.減壓閥流量壓力特性分析驗(yàn)證

本試驗(yàn)旨在測(cè)試分析減壓閥的流量、壓力、壓力差和閥門開度的關(guān)系，進(jìn)行不同工況下減壓閥的性能試驗(yàn)，主要包括減壓閥壓力特性試驗(yàn)和流量特性試驗(yàn)，減壓閥流量壓力特性試驗(yàn)系統(tǒng)原理如圖2所示。

3.1.1.減壓閥壓力特性試驗(yàn)

壓力特性試驗(yàn)是指給定被測(cè)減壓閥最高允許進(jìn)口工作壓力35MPa，調(diào)出口壓力分別為最高和最低壓力25MPa和5MPa，保持該工況最大流量，然后通過調(diào)整使得減壓閥前進(jìn)口壓力分別為最高大工作壓力35MPa的80%、100%及105%即28MPa、35MPa、36.75MPa，記錄此時(shí)出口壓力偏差值，得到減壓閥壓力特性試驗(yàn)記錄表如表1所示。

通過表2測(cè)得壓力特性數(shù)據(jù)可知，進(jìn)口壓力在80%-105%最高工作壓力范圍內(nèi)變化，出口壓力偏差不大于10%，因輸入壓力波動(dòng)而引起輸出壓力波動(dòng)較小，減壓閥壓力特性良好。

3.1.2.減壓閥流量特性試驗(yàn)

流量特性試驗(yàn)是指給定被測(cè)減壓閥最高允許進(jìn)口工作壓力35MPa，通過調(diào)節(jié)使減壓閥閥后壓力固定在某一壓力值，通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)截止閥開度，調(diào)節(jié)系統(tǒng)出口流量在額定最大流量的20%和100%之間變化，記錄此時(shí)出口壓力偏差值，得到減壓閥流量特性試驗(yàn)記錄表如表2所示。

通過表2測(cè)得流量特性數(shù)據(jù)可知，出口流量在額定最大流量的20%～100%之間變化，出口壓力偏差不大于20%，因輸入流量波動(dòng)而引起輸出壓力波動(dòng)較小，且隨出口流量越低，出口壓力隨出口流量波動(dòng)越小，減壓閥流量特性良好。

3.2.減壓閥并聯(lián)使用試驗(yàn)

本試驗(yàn)旨在檢測(cè)兩個(gè)減壓閥在并聯(lián)使用情況下的流量壓力特性試驗(yàn)，驗(yàn)證被測(cè)減壓閥在并聯(lián)使用狀態(tài)下出現(xiàn)的流量不均勻和壓力波動(dòng)問題，減壓閥并聯(lián)使用試驗(yàn)系統(tǒng)原理如圖3所示。

并聯(lián)實(shí)驗(yàn)中，支路管徑相同，試驗(yàn)測(cè)得減壓閥流量分布無(wú)明顯波動(dòng)，流量分布比較均勻，減壓閥并聯(lián)使用壓力流量特性良好。

2、結(jié)論

本文針對(duì)高壓減壓閥性能參數(shù)檢測(cè)評(píng)估需求，對(duì)目標(biāo)減壓閥進(jìn)行壓力即流量性能試驗(yàn)，同時(shí)也對(duì)兩個(gè)減壓閥在并聯(lián)使用情況下的流量壓力特性進(jìn)行試驗(yàn)分析，通過以上試驗(yàn)對(duì)目標(biāo)減壓閥的的安全性和穩(wěn)定進(jìn)行綜合評(píng)估，結(jié)果表明：目標(biāo)減壓閥具有良好的壓力特性和流量特性，并聯(lián)使用狀態(tài)下也具有良好的壓力特性，滿足實(shí)際使用要求。

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