之前介绍SY42AX煤矿水管路减压阀应用案例，现在介绍先导式减压阀静态特性介绍了气体先导式减压阀的工作原理，建立了减压阀阀芯节流数学模型，分析了减压阀静态特性和动态特性。
1、先导式减压阀静态特性概述
减压阀是一种自动降低管路工作压力的专门装置，作用是在给定减压范围后，将阀前管路较高的压力降低至阀后管路所需的水平。减压阀广泛用于高层建筑、城市给水管网水压过高的区域、矿井和气体管路等。随着工业控制精度的提高，减压阀的控制精度也逐步提高，要求阀后压力稳定，过流能力大，反向压力损失小，瞬态恢复时间短，减压和卸压时间短，压力超调率低，开展减压阀静态和动态特性研究，有利于了解其控制能力和状态。减压阀的静态和动态特性对于整个回路系统的工作状态有明显影响,在减压阀设计中,应掌握其结构参数对静动态特性的影响。通过对先导式减压阀的建模仿真和结果分析可知,主阀阀芯阻尼孔径、平衡弹簧预紧力、主阀阀芯直径和导阀调节弹簧劲度系数等结构参数对其静态特性有明显影响作用,而影响其动态特性的结构参数主要有主阀阀芯摩擦阻尼系数、主阀阀芯质量、主阀阀芯上腔容积、主阀阀芯直径,此外,导阀结构参数对其动态特性影响较小。通过以上影响因素分析,可为理解减压阀的工作原理和工程设计提供指导。
2、先导式减压阀静态特性工作原理
上海申弘阀门有限公司主营阀门有：蒸汽减压阀,减压阀(气体减压阀,可调式减压阀,先导式减压阀主要由阀体、主弹簧、主阀芯、主阀座、活塞、先导阀芯、先导阀座、先导活塞和调整弹簧等组成( 图1) 。拧动调节螺钉，压缩调整弹簧，顶开先导阀芯，介质从进口侧进入活塞上方，由于活塞面积大于主阀阀芯面积，推动活塞向下移动，使主阀打开，由阀后压力平衡调节弹簧的压力改变导阀的开度，从而改变活塞上方的压力，控制主阀芯的开度使阀后压力保持恒定。1. 阀体2. 主弹簧3. 主阀芯4. 主阀座5. 活塞6. 先簧7. 先导阀芯8. 先导阀座9. 先导活塞10. 调整弹簧图1 先导式减压阀减压阀基本原理是采用气体在管路中的节流效应而减压。阀芯节流处方程为
3、先导式减压阀静态特性仿真建模
先导式减压阀采用AMESim 软件( ) 建模( 图2) 。假设气体为理想气体，满足理想气体状态方程。忽略减压阀工作过程的温度变化和节流处的阻尼，工作过程中节流处流量系数不变; 各容腔内的压力场均匀分布，气源为恒压源。1. 主弹簧2. 活塞3. 主阀芯4. 出口5. 气体属性 6. 气源7. 调整弹簧8. 先导阀芯9. 先导活塞10. 先簧图2 先导式减压阀AMESim 模型
4、先导式减压阀静态特性特性分析
减压阀的特性分静态特性和动态特性两种。静态特性是指在稳定流动状态下，减压阀出口压力与进口压力或流量等参数间的函数关系。动态特性是指在进口压力或流量突然变化或其他扰动因素的作用下，减压阀出口压力与时间的函数关系。
4.1、先导式减压阀静态特性静态特性
静态仿真结果如图3 所示，P1为进口试验压力( P1 = 20MPa) ，P2为出口试验数据，P2 - 20、P2 - 15和P2 - 10分别为进口试验压力为20MPa、15 MPa 和10MPa 下的仿真出口压力。从试验结果分析，进口压力为20 MPa 时，其试验数据和仿真P2 - 20数据变化
趋势基本相同，初始阶段出口压力快速上升。经过适当振荡后压力逐渐稳定，超调量较小仅为3%，终试验数据稳定在4. 35 MPa，P2 - 20稳定在4.25MPa，两者有一定差异，但在可接受范围内，模型较准确。利用模型仿真的进口压力15 MPa 和10MPa下出口压力的变化情况，对比P2 - 20、P2 - 15和P2 - 10曲线可以发现，三条曲线变化趋势相同。在稳定阶段压力波动状态*一致，在不同压力下出口压力也不相同，进口压力越小则出口压力也越小，但比进口压力减小比例小，即出口压力变化小，符合减压阀设计要求。
1. P1———进口试验数据
2. P2———出口试验数据
3. P2 - 20———仿真进口压力为20MPa 时的出口数据
4. P2 - 15———仿真进口压力为15MPa 时的出口数据
5. P2 - 10———仿真进口压力为10MPa 时的出口数
图3 进口压力和出口压力的试验和仿真数据
4.2、先导式减压阀静态特性动态特性
根据静态特性分析，对模型进行了优化处理，首先模型中增加了弹性元件的总刚度Kt以提高活动系统的固有频率，提高抗干扰能力，其次减小了模型中活动件质量，活动件质量越小，运动时惯性力越小，这样较小的阻尼力就可抑制系统的自激振荡。
5、先导式减压阀静态特性结语
利用AMESim 软件建立仿真模型分析先导式减压阀静态和动态特性过程中，可以通过优化模型结构，获得需要的阀门性能，缩短了阀门研发周期，节约了设计制造成本。与本产品相关论文禁油脱脂氧气减压阀操作维护
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