缓闭式空气阀水锤防护效果研究（“研究生论坛”稿件）

为了研究缓闭式空气阀的水锤防护效果,在传统空气阀数学模型的基础上,根据缓闭式空气阀的工作原理,运用水锤理论和特征线方法,建立了缓闭式空气阀的数学模型,并给出了其求解方法。通过算例计算,比较了缓闭式空气阀与传统空气阀的防护效果差异,分析了影响缓闭式空气阀防护效果的各项因素,并给出了各项影响因素的最优值。计算结果表明,缓闭式空气阀能有效地防护负压、降低水锤正压,其防护效果与节流板位置变化的临界压力以及节流板孔口和空气阀孔口的面积比有关。研究成果为缓闭式空气阀的设计和运行管理等提供了科学依据。     

Study on the Availability Opening Size of Throttle and Affection to the Velocity Characteristic of Shock Absorber

Based on the solution of the governing differential equation for deformation of throttle slice while satisfying required boundary conditions, the coefficient (Gr) and an analytical formula for computing the deformation of throttle slice is presented through equivalency transformation, which is a concise, accurate and practical method for throttle slice design and characteristic analysis. Researched the deformation at any radius, compared with ANSYS FEA software by the simulation analysis, the availability opening size of throttle that was defined by the deformation at the valve mouth radius is studied. The affection of valve mouth radius to the damper characteristic is analyzed. Tests are made for the damper characteristic, compared with simulation results, it is shown that Gr method is an accurate computation method for computing the deformation of throttle slice at valve mouth radius, suitible to use in the damper design, analysis, and verification. The deformation at mouth radius could not be replaced with the outside radius.     

滑阀先导式高压气动减压阀间隙泄漏特性研究

针对高压气动减压阀中滑阀式先导阀的缝隙泄漏,建立了考虑泄漏影响的数学模型,对减压阀工作条件和先导阀结构参数等影响因素进行了仿真.结果表明,降低减压阀输入压力、提高输出压力以及提高先导阀节流窗口宽度比等都能有效减少泄漏,仿真分析了泄漏对减压阀压力响应的影响,结果表明,泄漏能提高压力响应速度,但增大了压力超调且降低了压力稳定性,严重时还能导致振荡.仿真结果对于减压阀优化设计及其合理应用有较大参考价值.     

Analytic study on the optimal control of water hammer waves in pipes

To realize the accurate control of water hammer in pipes by valve stroking, based on basic differential equations of water hammer subjected to initial and boundary conditions, the traveling solution of wave equations in finite region was applied to the linear water hammer problem. With the given velocity function at the valve and the introduction of curve integration independent of integral path, the exact analytic solution of dimensionless water hammer pressure was obtained in the course of valve closing. Based on the definition of eigen wave height, optimal eigen wave height and observation time, the control goal of water hammer pressure and the judgment rule of the optimal eigen wave height were determined, then the optimal velocity function in the calculated example was derived, which can reduce the water hammer pressure maximally. According to this function, a valve closing program was set, and the optimal control of water hammer could be realized.     

先导式海水液压减压阀静态性能分析

介绍了一种具有二级节流口的新型先导式海水液压定压输出减压阀。分析并建立了该阀的稳态数学模型,在数学模型基础上,对其中的次要参数进行合理地简化,进一步得到该阀的稳态响应特性。通过数值分析,得到部分结构参数对阀稳态性能的影响。分析结果不但表明该阀具有良好的稳态特性,也验证了分析过程中简化处理的合理性。     

新型多功能清洗机液力控制系统流场研究

介绍了新研制的一种新型清洗机所采用的调压溢流阀和转速调节阀结构及其原理。在此基础上 ,运用弹性水击理论及阀和泵动作的边界条件 ,对两阀内部和两阀之间的管道流场建立相应的数学模型 ,得出管道系统的压力变化规律。在两阀内部 ,利用计算出来的解析关系式对阀内部结构尺寸参数和弹簧弹性系数进行优化设置 ,最后通过实验结果 ,检验了参数设置的正确性。     

单片机在泵站液压控制蝶阀上的应用

为了防止高扬程输水泵站中水锤的产生，采用8031芯片利用PID控制器、高精度智能传感器及其外围设备设计出一种智能型的泵站液控蝶阀系统．该设计可使电机转速与管道压力达到动态平衡，既防止了水锤的产生，又保护了设备的安全璀试运行中，该系统比较好地解决了水锤问题，设备的可靠性有了大幅度地提高，且人工调试简单，能适应各种扬程的输水泵站，可与泵站的自动控制系统相互兼容；但设备各部件投资较大，对部件的可靠性及抗电磁干扰性要求比较高，需要在今后进一步完善．     

人工心瓣关闭瞬间的水击现象和水弹性分析

本文首先评述了人工心瓣可靠性的现状。接着研究了人工心瓣的水击现象．推导了水击的有关公式，讨论了影响水击的因素．并用算例．计算了典型人工心瓣的峰值跨瓣压力梯度ＰＰＧ；最后作者将血液和心瓣作为一个固液耦合系统．对刚关闭后瞬间进行了水弹性有限元分析。将水击跨瓣压力梯度作为一个突加载荷引入。通过算例计算表明，在０．１２ｍｓ以后．机械瓣中心所受冲击力．相当于所施加载荷的２倍。     

压力跟踪阀建模、仿真与试验研究

在应用减振技术的大型液压装备中常常需要实现弹性元件内压力对执行器内压力的跟踪,以保证弹性元件与执行器接通时系统的平稳.为了简易、安全并可靠的实现这一功能,设计了一种压力跟踪阀,建立相应的数学模型及AMESim仿真模型.对阀的反馈环节进行分析并考察阀芯作用面积、阀口开度和阻尼器阻尼对阀动、静态特性的影响.当阀芯直径为16mm、阻尼孔直径为1mm且为零开口阀时,压力跟踪阀具有较好的动、静态特性.搭建相关试验台进行试验验证,结果表明:压力跟踪阀可以较好地实现压力跟踪功能,压力跟踪误差可控制在0.1MPa左右且压力跟踪稳定.应用了压力跟踪阀的系统可以有效的实现弹性元件与执行器之间的平稳切换.     

长距离压力输水工程水锤防护研究

水锤是影响长距离压力输水工程安全运行的一个极为重要的因素.针对长距离压力输水工程特点,采用水锤计算的特征线法,对两座长距离压力输水工程的水锤防护措施进行了分析.优化了一长距离有压重力输水工程防护水锤的蝶阀关闭过程.提出了空气阀组概念,水锤分析表明,采用空气阀组和两阶段关闭蝶阀联合作用可有效地防护长距离加压输水工程中水锤危害.     

考虑动态摩阻的水柱分离弥合水锤Godunov模型

长距离输水管道水力瞬变过程中水体压强达到汽化压强时，将会发生水柱分离现象，水柱弥合将产生异常高压，导致管路振动、变形甚至爆管事故。已有的水柱分离弥合水锤数学模型主要采用特征线法(Method of characteristics, MOC)计算，并且很少考虑动态摩阻引起的能量衰减。为提高水柱分离弥合水锤现象的计算精确度和稳定性，基于有限体积法二阶Godunov格式，建立了考虑动态摩阻的离散气体空穴模型(Discrete gas cavity model, DGCM)。为实现管道边界和内部单元的统一计算，提出虚拟边界的处理方法。将该模型模拟结果与实验数据以及已有的稳态摩阻模型的计算结果进行比较，并对网格数、压力修正系数等参数敏感性进行分析。结果表明，本模型能够准确模拟出纯水锤、水柱分离弥合水锤两种情况下瞬变压力，与实验数据基本一致；考虑动态摩阻的瞬态压力计算值与实验数据更吻合；与MOC相比，当库朗数小于1.0时，有限体积法二阶Godunov模型计算结果更准确、更稳定；尤其是，压力修正系数取值0.9及较密网格时数学模型能更为准确地再现实验结果。     

压电作动器驱动两级电液比例减压阀设计分析

针对以往采用压电作动器的减压阀必须采用压力传感器的不足,提出一种先导式比例减压阀.该阀采用压电作动器控制先导阀阀口开度,与先导供油器的固定节流孔形成分压作用,实现对先导压力的控制,进而控制主阀实现对主阀出口压力控制.对减压阀进行结构和原理分析,建立数学模型;用Simulink仿真分析结构参数对静动态特性的影响.采用调零弹簧将最低可控压力向下扩展到0;设计三台肩式阀芯结构,通过流场分析验证了该结构有效地减小液动力;根据仿真结果选择恰当的反馈阻尼孔尺寸,保证减压阀的动态特性.所设计的减压阀无须测量压力并闭环即可实现减压功能,具有良好的调压范围、调压精度,能实现快速稳定动态响应.     

高扬程取水泵站水柱分离与断流弥合水锤防护措施

高扬程取水泵站容易发生多处水柱分离和严重的断流弥合水锤危害.结合工程实例,探讨了在事故停泵水锤过程中,注气阀、单向注水装置等水锤防护措施的作用机理,且按水锤基本理论选用了布置方法,建立了单向注水装置边界条件数学模型,并对泵站各种工况下的停泵水锤进行了计算和对比分析.结果表明,对于高扬程取水泵站,合理布置和设计注水装置可以有效地控制水柱分离和断流弥合水锤.     

调速阀式旁路节流调速系统动态特性理论及试验研究

针对负载变化时旁路节流调速回路存在的液压缸输出前冲和液压缸进油腔压力冲击的问题,采用理论分析与试验研究相结合的方法,研究了调速阀式旁路节流调速系统参数变化对系统动态特性的影响.建立了旁路串接调速阀的节流调速系统动态特性的理论模型,并进行了相应的试验研究,试验数据分析结果与理论分析相吻合,为此类型回路系统设计提供了参考依据.     

水压直驱式高速开关阀动态特性

针对水压机器人关键控制元件,提出了一种音圈电机直接驱动式水压高速开关阀,并对其结构工作原理进行了介绍,运用AMESim仿真软件建立了水压高速开关阀数学模型,利用AMESim批处理方法分析了阀芯直径、阀孔直径和阀芯半锥角等关键结构单参数对高速开关阀动态性能的影响,并基于遗传算法对开关阀的动态特性进行了多参数影响变化研究,最终确定了开关阀的最优结构参数,为其动态性能的提高提供了理论依据.最后在仿真模拟的基础上研制了水压高速开关阀样机,并对其进行了动态性能试验研究,其开启响应时间为7 ms,关闭响应时间为9 ms,通过理论和试验的对比分析,验证了所研制的水压高速开关阀动态性能满足预期技术要求.     

智能井控系统的控制研究

智能井控系统是应用计算机对井口回压进行监测和实时控制的机、电、液一体化系统,系统采用计算机电液比例闭环控制.通过研究建立电液比例控制系统的数学模型,并采用PID控制和专家控制相结合的方法,结合石油天然气井控的相关知识实现对井控节流系统的计算机自动控制.该系统在塔里木现场试验获得圆满成功,系统工作稳定、压力超调量小、控制准确,具有广阔的应用前景.     

基于节流阀的进口节流调速系统动态特性研究

在进口节流调速系统中,负载的变化特别是阶跃变化,液压缸两腔压力会发生动态变化,甚至还会引起系统中液压元件损坏,影响液压系统的正常工作.以节流阀进口节流调速系统为例,建立以负载作为输入,液压缸无杆腔压力作为输出的系统数学模型,得到了液压缸无杆腔压力超调量的变化规律,并对理论推导与分析进行了试验验证,修正了液压元件主参数(额定压力)选择的计算公式,为系统设计以及元件参数选择提供依据.     

大型集中空调循环水系统停泵水锤成因分析及防护

从停泵时回水和供水对水泵及止回阀造成的压力脉冲角度,分析了空调循环系统水锤产生的过程和原因,指出了大型空调水系统水锤的严重危害,给出了水锤压力估算的基本方法,并从设计和运行等方面介绍了防治和消除水锤现象的措施．     

1000 MW 机组除氧器水位调节优化

针对潮州电厂1000MW机组除氧器水位自动无法投入的问题,通过优化控制策略,使除氧器水位上水门、变频器自动正常投入,并取得较好控制效果。由于系统对凝泵出口压力控制要求高,除氧器主、副路上水门在机组非高负荷都需要关至一定开度。本次控制策略优化中,在高负荷阶段,变频调水位,上水门全开减少节流损失;非高负荷阶段,变频调压力,上水门调水位,同时上水门参考大机阀门顺阀控制方式,使用顺阀方式控制除氧器主、副路上水门。总体取得良好的调节品质,降低了凝泵耗电,并保证了系统安全,达到预期目的。     

CPICP阀式配流系统工作特性的实验研究

提出了约束活塞型内燃式水泵的概念和它的工作原理,对其阀式配流系统进行了动力分析。为了证实仿真模型可以作为约束活塞型内燃式水泵性能分析和其它系统性能比较的依据,对其阀式配流系统的工作特性进行了实验研究,并对此阀式配流系统工作特性的实验结果和仿真结果进行了对比分析,分析结果发现误差在6%以内。实验表明,在油门开度相同的情况下,随着转速的增加,出水阀的压力变化平稳,而出水阀的流量明显增加;在转速相同的情况下,随着油门开度的加大,出水阀的压力明显增加,而出水阀的流量变化不大。实验结果与仿真结果非常接近,可以说明有关的理论分析计算是正确的,仿真模型可以作为约束活塞型内燃式水泵性能分析和其它系统性能比较的依据。