制动系统调压阀性能检测及选型

艾 青

(西安铁路局安监办驻段验收室，陕西安康725005)

0 引言

调压阀是气动元件的基本三大件之一，被广泛用于各种电力机车制动系统中。制动系统中各功能模块对空气压力和空气流量的大小有相应的要求，制动系统中的调压阀就是为满足不同整定压力要求并保证稳定流量供给而设置的，因此调压阀的性能对制动系统具有重要意义。

1 调压阀在制动系统中的应用

1.1 调压阀的结构与原理

调压阀主要由调压弹簧、膜板、调整杆、进风阀、阀座和溢流阀等部件组成，结构如图1 所示。

图1 调压阀结构示意图

调压阀的作用就是将输入的高压力值减小到特定的压力大小，该压力值称为调压阀的整定值。调压阀实现压力调节的过程如下:当调压阀左侧通入压缩空气时，由于调整弹簧的作用，膜板下凹，通过阀杆顶开进风阀，使空气经进风阀口通向右侧输出，同时经下阀体上的平衡小孔进入膜板下方中央气室;当输出压力逐渐增高时，则膜板上下方压力差逐渐减小，膜板将渐趋平衡，进风阀逐渐上移;在输出压力与整定压力相等时，进风阀口关闭，输出压力不再升高，调压阀的结构能使输出端的漏泄得到补充。同时当输出端压力高于整定值时，膜板上凸，溢流阀打开，使多余的压缩空气排出，直至压力平衡时停止溢流，进一步得到特定的整定值压力并保持稳定。

通过对调压阀的结构和工作原理的分析可知，调压阀的整定值可以通过旋转尾部的调杆来调节，当整定值漂移时可以通过调杆进行校正。

1.2 调压阀在制动系统中的作用

制动系统中一般包含以下5 种调压阀，分别是:闸缸控制模块调压阀、紧急增压调压阀、均衡控制模块调压阀、停放制动模块调压阀以及撒砂模块调压阀。各调压阀的功能描述及整定值如表1 所示。

表1 调压阀的功能及整定值

在均衡控制模块和闸缸控制模块中，都需要对压力值进行精确控制。该功能模块是通过EP 闭环模拟控制模式，采用高速电空阀、压力传感器以及PWM 脉宽调制方式来实现对压力的精确控制，因此，对压力值的变化相当敏感。对于调压阀的选择，既需保证对压力大小的要求，也应保证风压供给的稳定度。

停放制动模块中，调压阀的整定值根据停放制动缸的所需缓解压力来设定，保证缓解功能正常进行。

闸缸控制模块中，通过调压阀对紧急制动时制动缸最高压力的限制，防止因制动力过大而产生的不良影响。

由此可见，在制动系统的各个关键模块中，调压阀均起到了重要作用，其整定压力值的大小及稳定性会对制动机的性能产生重要影响。

2 调压阀性能检测试验

为检测调压阀的性能，需对调压阀进行相应的试验，试验内容主要包括整定值调整试验和溢流性能试验。

2.1 整定值调整试验

随机挑选多个不同型号的调压阀进行试验，试验过程中关闭排气塞门，打开进气塞门，观察出气口处的压力值，若压力不在整定值±5 kPa 范围内，则调节阀尾部的调杆，使出口压力值尽量接近整定值，试验数据见表2。

表2 整定值调整试验结果

由表2 可以看出，实际输出压力与整定值之间存在偏移，且大多数都超过了5 kPa 的范围，因此对整定值的校正是一项很有必要的工作。

在调节好整定值后，为了检验其稳定性，对其进行反复充气和排气动作，记录出气口压力值的变化，以均衡控制模块调压阀为例进行试验，其整定值为650 kPa。试验结果如表3所示。

表3 整定值稳定度试验

由表3 中数据可以看出，该调压阀的整定值出现了漂移，但维持在650 ±5 kPa 范围内。

2.2 溢流性能试验

考虑到阀内部的机械构造和零部件性能对调压阀溢流性能可能存在的影响，本文研究了溢流初始值和停止值之间的关系。分别对整定值为650 kPa 的小流量阀和整定值为450 kPa的大流量阀进行了试验。

1)从整定值开始逐步调高出气口的压力值，直到溢流孔刚刚开始排气时，记录此时出气口的压力值，即为初始溢流值。

2)从溢流状态开始，由高到低逐步减小出气口的压力值，直到溢流孔刚好停止溢流时记录出气口的压力值，即为停止溢流值。

比较这两个数值，发现溢流初始值和停止溢流值存在一定的差异。出气口压力值与是否溢流的对应关系如图2 所示。

图2 出气口压力值与溢流的关系

理论上初始溢流值和停止溢流值应该相同，由图2 可以看出小流量阀初始溢流值是662 kPa，停止溢流值是659 kPa，溢流时出气口压力比整定值高10 kPa 左右。大流量阀的初始溢流值是479 kPa，停止溢流值是474 kPa，溢流时出气口压力比整定值高25 kPa 左右。

3 结语

本文对制动系统中的调压阀进行了说明和性能检测试验，试验表明调压阀整定值稳定性和溢流性，能直观地反映调压阀性能的好坏。在制动系统调压阀选型时，应尽量选取整定值漂移小、灵敏度高、初始溢流值与停止溢流值差距小以及溢流值与整定值差距小的调压阀。