試驗臺調壓閥氣動設計與性能分析

2016-03-07 曾利權 中國空氣動力研究與發展中心高速所

試驗臺調壓閥氣動設計與性能分析

  介紹了調壓閥調壓型面的計算方法、壓力調節性能曲線計算方法及閥芯定位精度分析,給出了調壓閥的實測結果,實測結果與理論預測結果吻合良好。

1、概述

  某試驗臺采用環狀縫隙調壓閥進行總壓調節,以實現氣流速度和流量的精確控制。環狀縫隙式調壓閥可獲得線性或近似線性的調節特性,且具有閥后氣流對稱性好、壓力調節范圍寬等優點,適合試驗臺調壓。

2、工作原理

  試驗臺(圖1) 使用壓縮空氣驅動,調壓閥用于控制穩定室內的氣流總壓。隨著氣源壓力降低,通過控制調壓閥的開度,以保證穩定室內氣流壓力穩定在某一運行值,維持試驗臺的正常運行。

試驗臺調壓閥氣動設計與性能分析

圖1 試驗臺

  目前常用的調壓閥有窗口型套筒閥、錐形調壓閥和環狀縫隙調壓閥。由于環狀縫隙調壓閥( 圖2)其可在主要工作狀態下獲得線性或近似線性的調節特性,且具有閥后氣流對稱性好,壓力調節范圍寬,閥芯移動過程中阻力變化均勻,全開狀態阻力小,以及調壓特性試驗結果與理論預測吻合良好等優點,用于試驗臺進行壓力控制。

試驗臺調壓閥氣動設計與性能分析

圖2 環狀縫隙調壓閥

3、設計條件

  試驗臺進氣管路內徑φ300mm,穩定室內徑φ1500mm,調壓閥設計工況已知,閥前壓力0.8 ~2MPa,閥后壓力0.11 ~0.2MPa,流量范圍最大15kg/s,全開/關時間≤5s,閥后壓力控制精度≤0.5%。

7、調試結果分析

  圖6 給出了M=1.0 和0.6 時,試驗臺在穩態運行時閥門前后總壓實測結果,從中可以看出,閥門調壓特性曲線實測結果與理論預測曲線吻合良好,閥芯運行區間主要集中在最大行程的30% ~70%之間。因此,真空技術網(http://shengya888.com/)認為理論設計與預測方法完全可以滿足工程應用的需要。

試驗臺調壓閥氣動設計與性能分析

圖6 閥門調壓特性理論與實測結果對比

8、結語

  從閥門已有的調試結果分析,閥門調壓工作區主要集中在閥門最優的工作區域,閥門調壓特性理論計算結果與實測結果吻合良好,說明閥門各設計參數選擇合理,該環狀縫隙調壓閥可滿足試驗臺壓力調節要求。