背壓式與平衡式氣動減壓閥性能比較研究

2015-02-02 張遠(yuǎn)深 蘭州理工大學(xué)能源與動力工程學(xué)院

  介紹了背壓式和平衡式氣動減壓閥的結(jié)構(gòu)與工作原理。通過AMESim軟件對背壓式與平衡式氣動減壓閥建立仿真模型,對壓力、溫度進(jìn)行仿真、分析和對比。仿真結(jié)果表明平衡式減壓閥比背壓式減壓閥溫度特性好,平衡式減壓閥的出口溫度比背壓式減壓閥的出口溫度達(dá)到平衡所用時間少;平衡式減壓閥進(jìn)口壓力波動不影響出口壓力,穩(wěn)壓精度高。

  氣動減壓閥是通過自身的節(jié)流效應(yīng),將進(jìn)口壓力降至某一個需要的出口壓力,且能在進(jìn)口壓力和流量變化時,利用閥體內(nèi)的控制元件(閥芯)的開度調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量,保持出口壓力基本不變。減壓閥的壓力特性(使流量保持為某一恒定值,由于輸入壓力的波動而引起輸出壓力的波動)和流量特性(輸入壓力為一定值,輸出壓力隨輸出流量變化的特性)是減壓閥的兩個重要特性。減壓閥的結(jié)構(gòu)直接影響這兩個特性,從而影響穩(wěn)定精度。

  1、背壓式減壓閥模型建立

  1.1、背壓式結(jié)構(gòu)分析

  背壓式減壓閥的原理結(jié)構(gòu)見圖1。閥體主要構(gòu)成部件包括調(diào)壓彈簧、彈簧座、膜片、閥芯、復(fù)位彈簧。p1為輸入壓力,p2為輸出壓力。高壓氣體通過閥門經(jīng)膜片下面流向出口。主閥底部與輸入壓力p1相通,膜片上方受調(diào)壓彈簧作用力,下方受輸出壓力p2的作用。當(dāng)進(jìn)入減壓閥的壓力和流量發(fā)生變化時或輸出氣體壓力和流量發(fā)生變化時,閥芯受力平衡破壞,在調(diào)壓彈簧、膜片和平衡彈簧作用下上下移動。改變閥芯與閥座之間的節(jié)流面積,保持出口壓力的穩(wěn)定。

背壓式氣動減壓閥結(jié)構(gòu)

圖1 背壓式氣動減壓閥結(jié)構(gòu)

  4、結(jié)論

  (1)對背壓式與平衡式氣動減壓閥進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,并利用AMESim軟件對背壓式與平衡式氣動減壓閥進(jìn)行了建模和仿真,避免了繁瑣的流體計算和大量的測試實驗,顯示出AMESim 軟件是一個直觀、方便、高效的動態(tài)系統(tǒng)建模與仿真分析工具。

  (2)由仿真結(jié)果表明平衡式比背壓式減壓時間短,響應(yīng)快.平衡式氣動減壓閥輸入壓力波動不會影響輸出壓力,比背壓式氣動減壓閥壓力特性好,穩(wěn)壓精度高.平衡式減壓閥出口溫度達(dá)到平衡所需時間短。