减压阀的技术特点与工作原理

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阀门，概述，特点

发布日期：2013-5-25

工业减压阀的设计标准：

    减压阀标准代号     减压阀标准名称

    JIS B3372-1982   压缩空气用减压阀；
    JIS B8410-1990   水道用减压阀；
    GB/T 10868-1989  电站减温减压阀知识条件；
    GB/T 12244-1989  减压阀一般条件；
    GB/T 12245-1989  减压阀西能试验方法；
    GT/T 12246-1989  先导式减压阀；
    CB/T 3656-1994   水减压阀；
    CB/T 3656-1994   船用空气减压阀；
    ASTM F1370-1992  船用给水系统减压阀；
    JB/T 53265-1994  先导式减压阀产品质量分等；
    AWWA C511-1992   减压防回流阀门组件。

    工业减压阀必须具备以下基本性能：

    1、减压阀流量特性：指减压阀输入压力稳定时，减压阀输出端的压力随着减压阀输出流量G的变化而变化的特性。一般要求当减压阀输出流量G发生变化时，输出端的压力变化越小则越好。

    2、减压阀压力特性：指减压阀输出流量G为固定值的时候，因为减压阀输入压力变化波动而引发减压阀输出压力变化的特性。一般要减压阀的输出压力波动越小，压力特性越好。

    3、压力调整范围：指减压阀输出端压力P2的可调整范围，在可调的范围内要求达到规定的精度。调压范围主要与调压弹簧的刚度有关。

    减压阀的技术特点及工作原理：

    1、QPF-F50型气动平衡阀又称主减压阀，用于气动回路中，对压缩空气的压力值进行调节，使设定的压力值近于恒定。

 

 

    图示：减压阀的工作原理

 

    2、该阀是调压-溢流组合阀。当出口压力低于设定压力时，起调压阀的作用，使压力上升至设定压力。当出口压力高于设定压力时，起溢流阀的作用，使出口压力下降至设定压力。从而保证出口压力始终稳定在所需要的设定压力上。

    3、由于该阀同时具有调压阀和溢流阀的特性，故可同时代替调压阀和溢流阀进行工作，比在气路系统中单独设置调压阀和溢流阀，系统简化、结构紧凑。同时也消除了调压阀和溢流阀之间设定压力差，保证系统中的空气压力能更准确地调节并稳定在所需要的设定压值上。

    4、该阀属于具有出口压力反馈的气控调压溢流组合阀，在没有先导信号输入时，处于常闭状态。当先导气路的压缩空气进入B腔后，此阀开始工作。输出压力的高低，由进入先导气口CP的气压来控制，通过调整其压力来设定出口压力。由CP口进入控制腔B的压缩空气，推动活塞连同其上的阀芯一起沿轴向向上移动，克服弹簧7的力，使其压缩。当阀芯6的溢流阀口（即上端面）与阀盖3的底面完全接触后，输出与溢流的通道被隔断。活塞继续上移、阀芯将阀盖沿轴向向上推移，并使阀盖上的弹簧压缩，调压阀口被打开，输入腔与输出腔连通，输入腔的压缩空气经调压口进入输出腔，经OUT口输出。输出腔的压缩空气经阀体上的2条气路进入A腔和C腔。3个腔体内的气体的压力是相同的。

 

    5、当输出压力低于设定值时，活塞下侧的力大于上侧，活塞向上移动，推动阀盖3上移，使调压阀口加大，由调压阀口进入输出腔的压缩空气的流量加大，输出腔的压力则随之上升。当输出腔的压力达到设定值时，活塞上、下两侧所承受的力处于平衡状态，活塞停止上移，调压阀口的开度保持不变。输出口输出压缩空气的压力和流量保持稳定。

    6、当输出压力高于设定压力时，活塞上侧的作用力大于下侧，阀盖和活塞一起向下移动，使调压阀口开度减小，经调压阀口进入输出腔的气体的流量减小，则输出腔的气体的压力下降。若此时输出腔的压力仍高于设定值，则活塞仍继续向下移动，直至调压阀口完全关闭。此时阀盖上弹簧1的力不再通过阀芯作用在活塞上，而是使阀盖底面的胶垫紧紧地压在调压阀口上，输入腔与输出腔之间通路被隔断。此时，如果输出压力等于设定压力值，则活塞停止运动。此时设定压力就是在调压阀口与溢流阀口同时关闭，阀处于静平衡状态时的出口压力。

    7、若输出压力仍高于设定压力值，活塞继续向下移动，溢流阀口即阀芯的上端面与阀盖3的底面脱离，输出腔与溢流腔连通，输出腔内气体经溢流阀口通过EX口排出。随着输出腔内压力的下降，C腔内压力亦同时下降，活塞下侧的压力高于上侧，使活塞B与阀芯一起沿轴向向上移动逐渐关小溢流阀口的开度。当输出压力达到设定值时，溢流阀口与阀盖底面完全贴合，输出腔与溢流腔之间通路被隔断，溢流停止。此时，溢流阀口与调压阀口同时关闭，阀处于气体停止流动的静平衡状态。由于阀盖上、下侧所受气压处于相互抵消的平衡状态，所以，无论进气口（IN）的压力如何波动，都不能影响阀内压力平衡，因而能够确保出口压力始终稳定在所需要在设定值上，使阀具有良好的压力特性。

    减压阀产生噪音的原因可以分为如下三大类：1. 减压阀机械振动噪音；2. 流体动力学噪音；3.空气动力学噪音。

    一、机械振动产生的噪音

    减压阀的零部件在流体流动时会产生机械振动，机械振动又可分为两种形式：

    ① 低频振动。这种振动是由介质的射流和脉动造成的，其产生原因在于阀出口处的流速太快，管路布置不合理以及阀活动零件的刚性不足等。

    ② 高频振动。这种振动在阀的自然频率和介质流动所造成的激励频率一致时，将引起共振，它是减压阀在一定减压范围内产生的，而且一旦条件稍有变化，其噪音变化就很大。这种机械振动噪音与介质流动速度无关，多是由于减压阀自身设计不合理产生。 减小机械振动噪声的措施是，合理地设计减压阀衬套和阀杆的间隙、机械加工精度、阀的自然频率以及活动零件的刚性，正确地选用材料等。

    二、流体动力学噪音：

    流体动力学噪音是由流体通过减压阀的减压口之后的紊流及涡流所产生的，其产生的过程可以分为两个阶段：

    ① 紊流噪音，即由紊流流体和减压阀或管路内表面相互作用而产生的噪音，其频率和噪音级都比较低，一般并不构成噪音问题。

    ② 汽蚀噪音，即减压阀在减压过程中，当流体流速达到一定值时，流体(液体)就开始汽化，当液体中的气泡所受到的压力达到一定值时，就会爆炸。气泡在爆炸时，要在局部产生很高的压力和冲击波，这个冲击瞬间压力可达196 MPa，但是远离爆炸中心的地方，压力急剧衰减。这个冲击波是造成减压阀汽蚀和噪音的一个主要因素。 减小机械振动噪声的措施是在设计减压阀时，必须把减压阀的减压值控制在临界值以下，而且，最好是在Δp初始以下，因为减压阀的实际减压值达到Δp初始值时，液体就开始产生汽蚀，而且噪声将急剧增大。此外，还要注意相对于阀瓣的流体介质的流动方向。

    三、空气动力学噪声：

    当蒸汽等可压缩性流体通过减压阀内的减压部位时，流体的机械能转换为声能而产生的噪音称为空气动力学噪音。这种噪音是一种在减压阀噪音中占大多数而且处理起来最为麻烦的噪音。这种噪声产生的原因分为两种情况，一是由于流体紊流所产生，二是由于流体达到临界流速引起的激波而产生的。空气动力学噪声不能完全被消除，因为减压阀在减压时引起流体紊流是不可避免的。

    综上所述，从根本上来说，减压阀产生噪音都跟自身的设计和制造工艺有关。