高压气动减压阀流量压力特性试验研究

岳守体 张哲 廖乐平 郭希玲 黄宇

摘要：针对高压供气系统风险评估对高压减压阀性能参数检测评估和试验验证方面研究的需求，采用已有试验平台对被测减压阀进行性能试验，主要对减压阀的压力特性和流量特性进行试验分析，并对减压阀并联使用进行试验验证，根据试验结果对被测减压阀的稳定性、可靠性和安全性进行综合评估。

关键词：系统评估，减压阀，压力特性，流量特性

高压气体以其功率密度高、瞬间膨胀性大、爆发力强、温度适应范围广等特性在航空航天、武器装备和车辆制动等领域得到应用。高压减压阀作为高压供气系统的关键元件，主要用来调节或控制系统气压的变化，将阀前管路的高压降至阀后管路的低压，并保持降压后的压力稳定在一定的范围，确保系统的出口压力稳定。减压阀性能直接决定了系统的可靠性，减压阀试验平台能够根据需要模拟阀门实际应用工况，通过控制系统调节试验平台气路开关、压力、流量等系统参数，对减压阀在进口压力及出口流量变动时出口压力稳定性进行试验研究。

1、特性试验

本次试验进口压力≤35MPa，出口压力5-25MPa，试验介质为常温氮气，适用温度-40 - +50℃，主要从以下几方面对目标减压阀流量压力特性进行分析验证，并对该减压阀并联使用工况进行试验分析。

3.1.减压阀流量压力特性分析验证

本试验旨在测试分析减压阀的流量、压力、压力差和阀门开度的关系，进行不同工况下减压阀的性能试验，主要包括减压阀压力特性试验和流量特性试验，减压阀流量压力特性试验系统原理如图2所示。

3.1.1.减压阀压力特性试验

压力特性试验是指给定被测减压阀最高允许进口工作压力35MPa，调出口压力分别为最高和最低压力25MPa和5MPa，保持该工况最大流量，然后通过调整使得减压阀前进口压力分别为最高大工作压力35MPa的80%、100%及105%即28MPa、35MPa、36.75MPa，记录此时出口压力偏差值，得到减压阀压力特性试验记录表如表1所示。

通过表2测得压力特性数据可知，进口压力在80%-105%最高工作压力范围内变化，出口压力偏差不大于10%，因输入压力波动而引起输出压力波动较小，减压阀压力特性良好。

3.1.2.减压阀流量特性试验

流量特性试验是指给定被测减压阀最高允许进口工作压力35MPa，通过调节使减压阀阀后压力固定在某一压力值，通过调节系统截止阀开度，调节系统出口流量在额定最大流量的20%和100%之间变化，记录此时出口压力偏差值，得到减压阀流量特性试验记录表如表2所示。

通过表2测得流量特性数据可知，出口流量在额定最大流量的20%～100%之间变化，出口压力偏差不大于20%，因输入流量波动而引起输出压力波动较小，且随出口流量越低，出口压力随出口流量波动越小，减压阀流量特性良好。

3.2.减压阀并联使用试验

本试验旨在检测两个减压阀在并联使用情况下的流量压力特性试验，验证被测减压阀在并联使用状态下出现的流量不均匀和压力波动问题，减压阀并联使用试验系统原理如图3所示。

并联实验中，支路管径相同，试验测得减压阀流量分布无明显波动，流量分布比较均匀，减压阀并联使用压力流量特性良好。

2、结论

本文针对高压减压阀性能参数检测评估需求，对目标減压阀进行压力即流量性能试验，同时也对两个减压阀在并联使用情况下的流量压力特性进行试验分析，通过以上试验对目标减压阀的的安全性和稳定进行综合评估，结果表明：目标减压阀具有良好的压力特性和流量特性，并联使用状态下也具有良好的压力特性，满足实际使用要求。

参考文献

[1]杨源泉，阀门设计手册[M]. 北京：机械工业出版社 ， 1992

[2]张帅.高/微流量减压阀气压稳定特性及其高精度测试系统开发研究[D].山东：山东大学，2018.

[3]靳淑军 章茂森 黄健.气体减压阀的研制与试验[J].沈阳：阀门，2011，4.