矿山建设专用减压阀

煤矿专用减压阀由主阀和导阀两部分组成。主阀主要由阀座、主阀盘、活塞、弹簧等零件组成。导阀主要由阀座、阀瓣、膜片、弹簧、调节弹簧等零件组成。通过调节调节弹簧压力设定出口压力、利用膜片传感出口压力变化，通过导阀启闭驱动活塞调节主阀节流部位过流面积的大小，实现减压稳压功能。 煤矿井下消防洒水管道的减压方式一般 有两种:一种是采用降压水池减压,另一种是采用减压阀减压。但多年来由于国内减压阀产品的研制、开发大多数针对建筑工程,而通过行业鉴定、真正能使设计人员及用户放心选用的国产矿用减压阀几乎是空白,如果采用国外同类产品从设计选型到用户订货、施工安装、维修服务等方面有诸多不便。因此,在煤矿井下消防洒水管道上普遍采用的仍是降压水池的减压方式。 上海申弘阀门有限公司主营阀门有：减压阀(气体减压阀,可调式减压阀,水用减压阀,蒸汽减压阀近几年来,我院在进行煤矿井下消防洒水管道设计时遇到下列几个问题上海申弘阀门有限公司主营阀门有：减压阀(组合式减压阀,可调式减压阀,自力式减压阀

减压阀是一种将出口压力调节到低于进口压力的控制阀。用于减低系统中某一分支液压油路的压力，以满足液压设备执行元件的需要，常见于各种液压控制系统、夹紧系统、辅助系统及润滑系统中。
减压阀按调节要求的不同，减压阀分为定值减压阀、定比减压阀和定差减压阀。定压减压阀用于控制出口压力为定值，使液压系统中某一部分得到较供油压力低的稳定压力；定比减压阀用来控制它的进、出口压力保持调定不变的比例；定差减压阀则用来控制进、出口压力差为定值。
2.2定值减压阀
定值减压阀的结构和工作原理
定压输出减压阀有直动式和先导式两种结构形式，直动式减压阀较少单独使用。在先导式减压阀中，根据先导级供油的引入方式的不同，有先导级由减压出口供油和先导级由减压进口油两种结构形式。
 
图2-1
工作原理如图2-1：进口压力P1经减压口减压后压力变为出口压力P2，出口压力油经主阀体上的通道6和底座8上的通道进入主阀芯9的下腔，再经过主阀芯上的阻尼孔进入主阀芯的上腔和先导阀的前腔，然后再通过锥阀座4中的阻尼孔后，作用到先导锥阀3上。当出口压力低于调定压力时，先导阀口关闭，主阀芯下端的阻尼孔中没有油液流动，主阀芯上、下两端的油压力相等，主阀芯在弹簧力的作用下处于*下端位置，减压口全开，不起减压作用，即P1≈P2。当出口压力超过调定压力时，出油口部分液体经过阀座上的通道、主阀芯阻尼孔、主阀腔、先导阀口、先导阀上的泄漏油口L流回油箱。阻尼孔有油液通过，产生压力损失，使主阀芯上下腔产生压力（P2>P1），此压力差所产生的作用力大于主阀弹簧力时，主阀上移，使节流口（减压口）关小，减压作用增强，直到主阀芯稳定到某一平衡位置，此时出口压力P2取决于先导阀弹簧所调定的压力值。
设A、Ac分别为主阀和先导阀有效作用面积（ ）；Kx、Ky分别为先导阀和主阀弹簧刚度(N/m)；X0 、X分别为先导阀弹簧预压缩量和开口量（m）；Y0、Y、Ymax分别为主阀弹簧预压缩量、主阀开口量和*大开口量(m),则：
当： Ac 当： Ac>Ft时，先导阀打开，主阀上下两端产生压力差，主阀芯提升，起减压作用
式子中 —是主阀芯上腔的压力值（Mpa）；Ft—设定压力值（N）；
忽略稳态液动力时，根据[1]先导阀和主阀的力平衡方程为：
 
                 （14-3）     
    所以，出口压力：
P2=            （14-4）
又∵ X<< ，Y<< + ,Ky很小                  
  ∴  ≈C（常数）
∴ P2= 
调节调压弹簧，改变硬弹簧力，即可改变出口压力。
特点： 在减压阀出口油液不再流动时，由于先导阀卸油仍未停止，减压口仍有油液流动，阀就处于工作状态，出口压力也就保持调定压力不变。
先导式减压阀和先导式溢流阀它们之间虽然有很多相似之处，不过也存在本质的差异：首先，减压阀保持出口压力基本不变，而溢流阀保持进口处的压力基本不变。其次，再不工作的状态下，减压阀的进、出油口互通，而溢流阀的进、出油口则不相通。*后，为了保持减压阀出口压力调定值恒定，它的导阀弹簧腔需要通过泄油口单独外接油箱；而溢流阀的出油口是通油箱的，所以它的导阀的弹簧腔和泄漏油可以通过阀体上的通道和出油口相通，不需要单独外接油箱。
如果外来干扰使进口压力P1升高，则出口压力P2也升高，主阀芯上移，节流口减小，P2又降低，主阀芯在新的位置上处于平衡，而出口压力P2基本维持不变；反之亦然。
定压输出减压阀是各种减压阀中应用*多的一种，其作用是用来减低液压系统中某一回路的油液压力，起到用一油源能够同时输出两种或者两种以上的不同油压的目的。必须说明的是减压阀的出口压力还与出口的负载有关系，若因负载的建立的压力低于调定压力，则出口压力有负载决定，此时的减压阀不起到减压作用，进出口压力相等，即减压阀保证出口压力恒定的条件是先导阀开启。此外当减压阀出口负载很大，以至于使减压阀出口油液不会流动时，此时仍有少量油液通过减压阀口经过先导阀至泄油口L流回油箱，阀处于工作状态，减压发出口压力保持在调定压力值。
2.3定比减压阀
定比减压原理：利用油液在某个地方的压力损失，使进出口压差或出口压力与某一负载压力之比为常数并保持恒定，故称定比减压阀。
工作原理：高压油P1经过减压口后从以P2流出，同时低压油作用于阀芯上腔，在稳态时，忽略阀心所受到的稳态液动力、阀芯的自重和摩擦力时可得到的阀心受力平衡式
 +K（ +X）=             （14-9）
式子中 K—弹簧刚度
        、X—弹簧预压缩量及阀口开度。
若忽略刚度很小的弹簧力，则有近似的阀芯平衡方程式：
                            （14-10）
由上式可知道只要选择适当的大小柱塞的直径比，即可获得所需的进、出口压力比。

2.4 定差减压阀
减压原理：利用油液在某个地方的压力损失，使进出口压差或出口压力与某一负载压力之差为常数并保持恒定，故称定差减压阀。
 
图2-3 定差减压阀    (a)工作原理；  (b)符号
工作原理：高压油P1经节流口减压后以低压P2流出，同时低压油经阀芯中心孔将压力P2传至阀芯上腔，其进出油压在阀芯有效作用面积上的压力与弹簧力相平衡根据[1]有：
△P=     （Pa）     （14-15）
式中，K、X0分别为弹簧刚度（N/m）和预压缩量（m）;P1、P2、X、D和d如图4-3所示。
应用： 与节流阀组合作调速阀，使通过节流阀的流量基本不受外界负载影响。

:(1)矿井瓦斯浓度高,井下所有电气设施必须采用防爆型。如华晋焦煤公司吕梁公司沙曲矿井,晋城矿务局寺河矿井等高瓦斯矿井采用降压水池其进水电动阀及水位控制装置必须采用防爆型
;
(2)巷道沿着煤层布置,有起伏变化,如寺河矿井在井筒采用降压水池减压后,井底车场至采区的巷道均处于上坡,减压后的管道又需增压才能满足采区用水的要求。
(3)煤层开采深度大,需多处设置降压水池,如新汶矿务局潘西矿井,井筒垂高900多米,在井筒设置了6处降压水池进行减压;
(4)为了使降压水池设置在合适的位置,增加了消防洒水管道的长度,如韩城矿务局象山矿井,其井下消防洒水管道从回风立井进入,为了满足巷道及采区的用水压力要求,降压水池不能设置在井底附近,需设置在斜井,这样增加了往返管路1000多米。上述遇到的几种情况如采用减压阀减压,则简单 方便,可根据不同的压力要求随意在干管上、支管上设置减压阀,使整个消防洒水管路简单、灵活、节水、节电,并可大大节省基建投资。鉴于这些情况,设计人员迫切希望能选到性能优良、质量可靠、能适应国情的减压阀来解决这些问题。 1996年4月,上海申弘阀门有限公司经过广泛接触,达成共识,决定联合研制、开发矿用比例减压阀产品,来满足煤矿井下消防洒水管道的减压需要。该项目被列入煤炭工业部
5九七年度煤炭工业设计科研项目计划
6,经过课题小组的不懈努力,已经完成了全部工作,并于1998年6月15日通过了煤炭部鉴定。

上海申弘阀门有限公司就阀门设备的有关设计、制造、供货、指导安装、调试、生产运转及技术服务和培训业务。除合同有关条款外，经双方授权代表进一步协商，对该批阀门设备技术方面确定如下协议：

一、本技术协议选用中乙方生产的阀门设备，必须完全满足甲方井筒及井下消防洒水工程项目正常生产使用的要求。

二、供货规格型号、数量，由甲方提供数据,详见附表一。

三、技术生产要求

1、一般要求

1）阀门制作的图样及设计文件应符合国家有关标准的规定，并经规定程序予以审核、批准。

2）公称通径按GB/T1047-2005《管道元件  DN(公称尺寸)的定义和选用》优先选用。

3）公称压力系列按GB/T1048-2005《管道元件  PN(公称压力)的定义和选用》优先选用，公称压力PN后面的数字单位为（bar）。

4）压力-温度等级

阀门的压力-温度等级符合GB/T9124-2000  《钢制管法兰技术条件》

使用规定的压力为6.4mpa，阀体理应承受负荷的2倍压力保持20分钟，温度应达到甲方使用标准-5℃～425℃

5）法兰的结构形式及尺寸符合GB/T9113-2000 《整体钢制管法兰》的规定。

6）机械加工件应符合YB/T036.17《冶金设备制造通用技术条件　机械加工件》的规定。

7）热处理件应符合YB/T036.16《冶金设备制造通用技术条件　热处理件》的规定；

2、材质

阀体材质选用WCB高碳钢且化学成份、力学性能应符合YB/T036.3、GB/T700、GB/T699、GB/T3077标准的规定。主要零部件材料应根据使用温度、工作压力、介质等因素选用。使用温度在-5℃～425℃时，阀内各部件应选用耐热钢。阀杆材质采用不锈钢2Cr13；螺栓采用高强度螺栓（10.9级），且硬度与强度均大于阀杆；阀杆衬套材质为青铜套，其硬度与强度均应不大于阀杆，且在水浸泡状况下与阀杆、阀体不形成电化学腐蚀。

3、阀体铸造要求

    1）阀体内外腔表面要求光滑平整、披缝飞边清理干净。

2）要求无粘砂、无夹渣、无裂纹缺陷。

3）要求无明显气孔、砂眼、少肉等其它缺陷。

4）铸造尺寸公差按照±１／２ＩＴ１２级执行。

5）铸造材料、造型方法、铸造条件等符合JB／ZQ4000.5《铸件通用技术要求》的规定。

4、密封面

1)阀座密封面堆焊合金钢，用“H”表示。

2)堆焊的密封面，加工后其堆焊层厚度应不小于2mm，堆焊后应充分消除应力。

3)阀座、阀瓣&阀球密封面须经研磨，平面度误差不低于GB／T1184－1996标准5级精度的规定，表面粗糙度应不大于Ra0.8μm。

4)阀体两法兰端面应相互平行并与管道轴线垂直，其平行度和垂直度误差按GB／T1184－1996标准K级精度的规定。

5、轴端支撑及密封：

    根据使用温度，轴承座应满足使用要求，并采用抗磨油性石墨密封填料。

6、尺寸要求

1）法兰的尺寸公差包括法兰厚度和法兰外径、密封面直径、螺栓孔中心圆直径、相邻两螺栓孔的弦距、任意两螺栓孔的弦距、螺栓孔直径、螺栓孔中心圆与加工密封面的同轴度公差等执行GB/T9124-2000 《钢制管法兰技术条件》的规定。

2）阀门的结构长度公差按GB/T12221-2005 《法兰连接金属阀门结构长度》的规定执行和JB2205减压阀结构长度的规定。

7、强度及安全性要求

1）阀座、阀瓣/阀球、轴及其它部件采用的材料必须满足相应工作温度强度和刚度的要求。

2）阀体应能承受介质*大压力的2倍的负荷、阀瓣/阀球应能承受1.5倍的负荷而不产生变形。