减压器特性实验指导书Word文档格式.doc
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旋转减压阀上方手柄压紧调节弹簧，调节弹簧通过溢流阀座向下压膜片，进而向下压主阀芯杆、主阀芯而打开主阀芯，一次侧入口压缩空气经过主阀芯流向二次侧出口。
这样，二次侧出口由于气体不断流入而压力不断上升，该压力直接作用于膜片下方，推动膜片不断上移，直至与调节弹簧的弹簧力平衡。
此时，膜片不再上升，主阀芯关闭，出口压力稳定。
由此可见，出口压力可由调节弹簧预加弹簧力来设定。
当二次侧出口由于用气导致压力低于设定压力时，膜片下移，主阀芯打开，出口压力上升，反之，出口压力高于设定压力时，膜片上移，主阀芯杆由于与主阀芯固定连接而不再上移，溢流阀打开，出口通过主阀芯杆与溢流阀座间的溢流孔向大气排气，压力下降。
这样，减压阀实现减压与稳压的功能。
图1直动型减压阀
2.3减压器的分类
减压器按控制方法、阀芯的作用方式、加载方式、输出精度、敏感元件形式、压强的控制规律以及是否卸荷可以进行如下分类：
（1）按控制方法分类
可以分为手动、电动、液压或气动控制减压器。
（2）按阀芯的作用方式和是否卸荷分类
正向式减压器：
即高压气体的流动方向与阀芯开启的方向一致。
其结构简单，阀芯上直接受高，低压腔压力作用，具有单调下降的工作特性，当进口压力变化大时低压压力偏差大，适用于小流量和稳压精度不高的情况。
逆向式减压器：
即高压气体的流动方向与阀芯的开启方向相反。
其结构简单，具有先上升后下降的特性，适用于大流量的减压器。
当阀芯面积与敏感元件面积之比很小时，也可达到较高的稳压精度。
卸荷正向式减压器：
为了维持被调压力不变而达到稳定流量的能力，减压器设计成控制流量的方式，增加了高压的卸荷装置。
其阀芯的开启方式同正向式减压器，具有精度高、流量大的特点。
但是结构复杂。
卸荷逆向式减压器：
其阀芯的开启方式同逆向式减压器，具有精度高、流量大的特点，但是结构复杂。
（3）按敏感元件分类
膜片式减压器：
采用膜片作为敏感元件，灵敏度高，没有运动部件之间的摩擦，但抗干扰性差，承压能力低。
膜片的种类一般采用铜、不锈钢、复合材料等制作。
一般适用于中低压、小流量的情况。
活塞式减压器：
活塞作为敏感元件，阻尼和运动行程比较大，耐高压，抗干扰、抗振能力较强，但控制精度较低。
一般适用于高压、大流量的场合。
膜盒式减压器：
一般用于低压大流量情况。
（4）按压强的控制规律分类
可以分为定值减压器、定差减压器及定比减压器。
图2弹簧式无卸荷逆向减压器简图
2.4减压器特性
减压器的特性主要是指静态特性和动态特性。
其中静态特性包含流量特性和压力特性两个方面。
作为减压阀的表征特性，流量特性与压力特性两大静特性被经常使用，并通常在产品样本中给出。
流量特性是表示流量与出口压力关系的曲线。
在关闭二次侧出口流路使流量为零时设定出口压力后，逐渐打开二次侧出口流路增加流量，测量此过程中的出口压力和流量即可得此曲线。
显然，流量特性曲线越水平越好，即减压器输出压力受流量影响越小越好。
压力特性是表示入口压力变动时出口压力变化的曲线，减压器出口压力和入口压力的变化趋势正好相反。
减压器的动态特性是是指减压器的出口压力偏离给定值后，减压器会自动恢复到给定值的过程。
3实验系统
减压器特性实验系统原理图如图3
图3减压器特性试验系统原理图
图种各部件为：
1）、大气瓶（气源）2）、大气瓶手阀3）、小气瓶手阀4）、气路总阀5）、高压节流阀6）、检测压力表7）、减压器前压力表8）、减压器前压力传感器9）、减压器10）、减压器后压力表11）、减压器后压力传感器12）、电磁阀13）、支路压力传感器14）、支路温度传感器15）、音速喷嘴16）、流量计17）、消声器18）、小气瓶19）、放气手阀。
实验系统的主要硬件参数：
1）气源：
主气源采用40L标准氮气瓶组，共有10只，用汇流排将各个气瓶链接。
气源压强在6MPa～13MPa之间，具体数值可根据需要调节。
此外系统中还有一个5L的氮气瓶作为小气源，主气源可以给小气源充气，而且充气的压强可根据需要精确控制。
!
为了安全起见，小气源的最高压强不能高于10MPa。
2）气源管路：
气源管路的部件列表
序号
名称
连接管径（mm）
型号或精度
说明
1
大气瓶
13MPa，40L
气瓶共10个，
2
大气瓶手阀
φ6×
1（内径4）
气瓶自带
3
气瓶连接管
长度一般在50~80cm左右
4
汇流排
φ25×
2.5（内径20）
长度：
265cm
5
汇流排阀所在管路
φ19×
2（内径15）
50cm
6
汇流排总阀
7
汇流排节流阀
可以调节阀门出口的压强，控制小气瓶的充气过程。
8
气源管路压力表表
连接管路φ6×
1.5级
量程16MPa
9
四通接管嘴
连接四条管路
DN6
10
小气瓶连接管
DN4
11
小气瓶手阀
12
小气瓶
5L
3）操作台管路
连接管径（mm）
气路总阀
φ8×
1（内径6）
编号：
K1
高压节流阀
JL1
减压器前压力表
精度1.5级
P1
减压器前压力传感器
量程10MPa
减压器
XJ/Y490/02
J
减压器后压力表
精度0.4级
P2
减压器后压力传感器
放气手阀
支路电磁阀
G2/2DCF06-0
K2
音速喷嘴前压力表
共3块，编号：
P3、P4、P5
音速喷嘴前温度传感器
共3支
音速喷嘴
共3个，自备，详细尺寸见后表
13
流量计
14
消声器
操作台面板
面板上的压力表与阀门在管路图中的对应位置
代号
设备
位置
压力表
P3
音速喷嘴1前压力表
P4
音速喷嘴2前压力表
P5
音速喷嘴3前压力表
JL
4）音速喷嘴尺寸
音速喷嘴用于流量的精确控制，可以看作是处于雍塞状态下的拉瓦尔喷管。
在流量计算时，考虑到流动损失，选取90%的流量效率，即实际流量是理论流量的90%。
流量计算时需要知道音速喷嘴中工质的总温，可从音速喷嘴前测得。
音速喷嘴的设计结构如下：
本实验中总共实用了3个音速喷嘴，其喉部尺寸见下表：
喉部直径（mm）
1.1
1.7
2.5
5）自动阀
在操作台上共使用了3个电磁阀，分别安装在三个音速喷嘴前，可以在调好减压器前后的压力设置后，在打开电磁阀，开始排气过程。
6）可测数据与传感器
操作台上有5块压力表，5路压力测量点，3路温度测量点，供气管路上有2块压力表。
统计如下：
测量参数
测点位置
量程范围
测量手段
备注
压强
气瓶汇流排
0～16MPa
静压
供气管路的四通接头
减压器入口
减压器出口
0～10MPa
音速喷嘴1入口
音速喷嘴2入口
音速喷嘴3入口
压强变送器
温度
150～300K
温度变送器
静温
7）测控软件
LabviewSignalExpressforDAQ2012
4实验方案
本实验为自主研究型实验，要求每组学生根据减压器特性的定义，并结合具体的实验条件，来设计具体的实验方案和实验内容，经可行性讨论分析后，制定详细的实验操作步骤，并自主完成实验过程，获取实验数据，提交实验报告。
5注意事项
实验后必须关闭气路总阀，打开放气手阀和低压调节阀。
6实验报告要求
1、计算出各组实验的质量流量。
2、做出各组静态特性曲线。
分析它们之间区别，指出原因。
3、在坐标上画出各组动态特性曲线，并指出何种振荡。
4、静态特性的理论计算与实验结果有何区别，试分析其原因。
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