制动系统用调压阀运用情况简析

刘 宇

（中车株洲电力机车有限公司，湖南株洲412001）

0 引言

调压阀是为满足制动系统的不同整定压力并保证稳定的供给而设置的，其整定压力及供风能力是根据不同要求进行选择的。本文对制动系统中调节及稳定基础制动器停放缸工作压力的某型调压阀进行了具体分析，该阀目前已广泛配套应用于电力机车、内燃机车制动系统。

1 工作环境

1.1 外部工作环境

该型调压阀设计工作环境：

（1）最高运用海拔为2 500 m；

（2）环境温度为-40～+70℃；

（3）最湿月月平均最大相对湿度不大于95%（该月月平均最低温度不低于25℃）。

该型调压阀所属机车实际运行于陕西神木至河北黄骅港段，实际工作环境在设计工作环境范围之类。

1.2 内部工作环境

根据机车停放制动缓解技术要求：基础制动器停放制动缸压力在7.5 s内应上升至（480±10）kPa，最终压力升至（550±10）kPa，故选择通径5 mm的调压阀即可满足使用要求；机车总风压力为600 kPa，基础制动器停放缸整定工作压力550 kPa，故该型调压阀的输入工作压力为600 kPa，其调节整定压力为550 kPa。

图1 调压阀结构示意图

2 调压阀的结构及工作原理

2.1 调压阀的结构

该型调压阀具体结构如图1所示，其主要由调压整定机构、调压动作机构及阀体组成。

相关部件功能说明如下：

（1）5号弹簧用于压紧O型圈，用于密封。

（2）13号弹簧用于设定输出压力。通过旋转26号螺栓，设定13号弹簧的压缩量来调整输出压力的大小。

（3）18号弹簧用于阀口的密封。调压阀的精度主要由18号弹簧控制，弹簧力越小，精度越高。但是弹簧力会影响气密性，压力过小，则密封不良。

2.2 调压阀的工作原理

调压阀内有21号膜板，膜板的下腔引入输出口的压缩空气，该压缩空气作用于膜板的力向上，与13号弹簧对膜板向下的作用力进行比较，在实际运用过程中分如下三种工况：

（1）如果压缩空气向上的力大于弹簧向下的力，出气口与排气口连通，调压阀将排气；

（2）如果压缩空气向上的力小于弹簧向下的力，出气口与进气口连通，调压阀将充气；

（3）如果压缩空气向上的力等于弹簧向下的力，出气口与进气口连通，调压阀将保压。

2.3 调压阀主要工作参数

（1）工作压力：0～1 000 kPa；

（2）输出压力：300～550 kPa（不含300 kPa），可调；

（3）具备一定的过滤作用；

（4）重复精度：±5 kPa（-40 ℃时，±10 kPa）；

（5）公称通径：5 mm；

（6）调压阀顺时针旋转（图1中B向旋转）增大输出压力。

3 调压阀的运用情况及产品当前状态

3.1 调压阀的运用情况说明

该型调压阀所属机车为2012年12月份出厂并投入使用，机车在段运行时间超过5年，运行里程超过100万km，目前整车处于C5级修理状态，该型阀无检修记录。

3.2 调压阀当前状态

随机抽选返厂检修制动系统拆下该型调压阀5件，按照该阀新品出厂试验标准进行单阀试验，具体试验结果如表1所示。

表1 在段使用5年调压阀试验结果

其中气密性试验不合格主要为产品漏泄不达标，超新阀漏泄标准11%，由于产品漏泄不达标故稳压能力在单阀试验环境下无法进行。

3.3 调压阀主要配件状态

为进一步确定产品运用状态，将随机抽选的5件调压阀进行拆解，通过对其结构件、橡胶件及弹簧件状态进行检查，判定该型调压阀主要配件状态。

（1）结构件工作面光滑，表面镀层完好，无剥离脱落现象，目视检查无可见裂纹、擦伤及其他损伤，铜制配件正常接触使用痕迹明显但无磨损，接触阀口无卷边、缺损痕迹，调压阀结构件整体状态完好。

（2）橡胶件中O型圈润滑正常、无永久性形变，动态密封O型圈弹性正常，目视检查O型圈表面无龟裂、擦伤现象，调压模板表面无龟裂、擦伤现象，与结构件接触性压痕规则、均匀，无异常磨损，调压阀橡胶件整体状态完好。

（3）弹簧件外观检查无明显损伤，对该型调压阀中3种弹簧进行测力，并与标准产品进行比对，具体检测结果如表2所示。

表2 在段使用5年调压阀弹簧检测结果 单位：N·m

通过对拆解后的弹簧进行测力，除A阀与E阀的18号弹簧存在力值偏小的现象外，其余弹簧均在设计值范围之内，整体状态良好。

4 调压阀的运用情况分析及产品质量提升建议

4.1 调压阀的运用情况分析

该型调压阀已在段使用超过5年，根据对其调压能力、稳压能力及漏泄水平的整体评估，以及对其配件的逐项检查分析，随机抽取过程中虽有两件调压阀漏泄不达标准，但其调压能力并无明显异常，不会造成机车及列车行车故障，该型调压阀产品运用质量稳定，性能优良。

其中两件调压阀漏泄超标主要原因为此两件阀18号弹簧力值在产品运用过程中有衰减，当前弹簧力值接近或超过弹簧设计临界值，造成阀口因制动系统管路内压缩空气压力波动而关闭不严，形成漏泄，从而导致调压阀漏泄值超标。

4.2 产品质量提升建议

根据该型调压阀当前运用情况，建议制造商从18号弹簧的结构、材料及热处理工艺等方面来提升其弹性极限、疲劳极限及冲击韧性，避免其因压缩疲劳造成力值衰减，从而影响调压阀的整体性能。

5 结语

调压阀是机车制动系统中的重要阀类部件，各整定压力调压阀的使用对制动系统中各气动元件的输入工作压力都进行了整定，以确保制动系统相关部件都能正常稳定工作。调压阀的调压能力、稳压能力及漏泄水平是重要的考核指标，本文针对当前调压阀的运用情况进行了系统分析，提出了该型调压阀故障问题的改进措施和其阀类配件制造工艺优化的研究方向。

[1]刘豫湘，陆缙华，潘传熙.DK-1型电空制动机与电力机车空气管路系统[M].北京：中国铁道出版社，2012.