制動系統調壓閥性能檢測及選型

艾 青

(西安鐵路局安監辦駐段驗收室，陜西安康725005)

0 引言

調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中。制動系統中各功能模塊對空氣壓力和空氣流量的大小有相應的要求，制動系統中的調壓閥就是為滿足不同整定壓力要求并保證穩定流量供給而設置的，因此調壓閥的性能對制動系統具有重要意義。

1 調壓閥在制動系統中的應用

1.1 調壓閥的結構與原理

調壓閥主要由調壓彈簧、膜板、調整桿、進風閥、閥座和溢流閥等部件組成，結構如圖1 所示。

圖1 調壓閥結構示意圖

調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，該壓力值稱為調壓閥的整定值。調壓閥實現壓力調節的過程如下:當調壓閥左側通入壓縮空氣時，由于調整彈簧的作用，膜板下凹，通過閥桿頂開進風閥，使空氣經進風閥口通向右側輸出，同時經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，進風閥逐漸上移;在輸出壓力與整定壓力相等時，進風閥口關閉，輸出壓力不再升高，調壓閥的結構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定。

通過對調壓閥的結構和工作原理的分析可知，調壓閥的整定值可以通過旋轉尾部的調桿來調節，當整定值漂移時可以通過調桿進行校正。

1.2 調壓閥在制動系統中的作用

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

表1 調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 閉環模擬控制模式，采用高速電空閥、壓力傳感器以及PWM 脈寬調制方式來實現對壓力的精確控制，因此，對壓力值的變化相當敏感。對于調壓閥的選擇，既需保證對壓力大小的要求，也應保證風壓供給的穩定度。

停放制動模塊中，調壓閥的整定值根據停放制動缸的所需緩解壓力來設定，保證緩解功能正常進行。

閘缸控制模塊中，通過調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生的不良影響。

由此可見，在制動系統的各個關鍵模塊中，調壓閥均起到了重要作用，其整定壓力值的大小及穩定性會對制動機的性能產生重要影響。

2 調壓閥性能檢測試驗

為檢測調壓閥的性能，需對調壓閥進行相應的試驗，試驗內容主要包括整定值調整試驗和溢流性能試驗。

2.1 整定值調整試驗

隨機挑選多個不同型號的調壓閥進行試驗，試驗過程中關閉排氣塞門，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，則調節閥尾部的調桿，使出口壓力值盡量接近整定值，試驗數據見表2。

表2 整定值調整試驗結果

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。

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

表3 整定值穩定度試驗

由表3 中數據可以看出，該調壓閥的整定值出現了漂移，但維持在650 ±5 kPa 范圍內。

2.2 溢流性能試驗

考慮到閥內部的機械構造和零部件性能對調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。

比較這兩個數值，發現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關系如圖2 所示。

圖2 出氣口壓力值與溢流的關系

理論上初始溢流值和停止溢流值應該相同，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 結語

本文對制動系統中的調壓閥進行了說明和性能檢測試驗，試驗表明調壓閥整定值穩定性和溢流性，能直觀地反映調壓閥性能的好壞。在制動系統調壓閥選型時，應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壓閥。