試驗臺調(diào)壓閥氣動設(shè)計與性能分析

2016-03-07 曾利權(quán) 中國空氣動力研究與發(fā)展中心高速所

試驗臺調(diào)壓閥氣動設(shè)計與性能分析

  介紹了調(diào)壓閥調(diào)壓型面的計算方法、壓力調(diào)節(jié)性能曲線計算方法及閥芯定位精度分析,給出了調(diào)壓閥的實測結(jié)果,實測結(jié)果與理論預(yù)測結(jié)果吻合良好。

1、概述

  某試驗臺采用環(huán)狀縫隙調(diào)壓閥進(jìn)行總壓調(diào)節(jié),以實現(xiàn)氣流速度和流量的精確控制。環(huán)狀縫隙式調(diào)壓閥可獲得線性或近似線性的調(diào)節(jié)特性,且具有閥后氣流對稱性好、壓力調(diào)節(jié)范圍寬等優(yōu)點,適合試驗臺調(diào)壓。

2、工作原理

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

試驗臺調(diào)壓閥氣動設(shè)計與性能分析

圖1 試驗臺

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

試驗臺調(diào)壓閥氣動設(shè)計與性能分析

圖2 環(huán)狀縫隙調(diào)壓閥

3、設(shè)計條件

  試驗臺進(jìn)氣管路內(nèi)徑φ300mm,穩(wěn)定室內(nèi)徑φ1500mm,調(diào)壓閥設(shè)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(guān)時間≤5s,閥后壓力控制精度≤0.5%。

7、調(diào)試結(jié)果分析

  圖6 給出了M=1.0 和0.6 時,試驗臺在穩(wěn)態(tài)運行時閥門前后總壓實測結(jié)果,從中可以看出,閥門調(diào)壓特性曲線實測結(jié)果與理論預(yù)測曲線吻合良好,閥芯運行區(qū)間主要集中在最大行程的30% ~70%之間。因此,真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.13house.cn/)認(rèn)為理論設(shè)計與預(yù)測方法完全可以滿足工程應(yīng)用的需要。

試驗臺調(diào)壓閥氣動設(shè)計與性能分析

圖6 閥門調(diào)壓特性理論與實測結(jié)果對比

8、結(jié)語

  從閥門已有的調(diào)試結(jié)果分析,閥門調(diào)壓工作區(qū)主要集中在閥門最優(yōu)的工作區(qū)域,閥門調(diào)壓特性理論計算結(jié)果與實測結(jié)果吻合良好,說明閥門各設(shè)計參數(shù)選擇合理,該環(huán)狀縫隙調(diào)壓閥可滿足試驗臺壓力調(diào)節(jié)要求。