新型最小流量装置开发研究

新型最小流量装置是将原来给水泵的再循环阀与再循环减压装置于一体。其作用是当汽轮发电机组启动、停机时，给水泵流量小于最小值时（一般为额定流量的30%），为防止泵内流量过小出现过热或汽化，此装置自动打开，故称最小流量装置。当流量超过最小值时，则装置自动关闭。此装置对于确保火力发电厂发电运行参数的稳定，保证机组发电安全，有着重大意义。Turbo-bascade多级节流最小流量阀（新型最小流量装置）目前国内尚无开发。开发该项目应用前景广阔，社会经济效益巨大。     

节流阀稳定流量的试验研究

本文主要通过试验研究,寻求获得稳定小孔流量的有效方法。首先对流量控制装置一流量阀施加附加振动;然后采用不同阀芯材料;最后改变阀芯的开口截面形状。结果表明:附加振动是消除堵塞获得小孔稳定流量的最有效措施。阀芯材料以及阀孔开口截面形状亦影响流量的稳定性。并为流量阀的设计提供了可靠的参数。     

压电陶瓷驱动精密流量阀的设计与建模

设计了一种精密流量阀,采用压电陶瓷驱动流量阀阀芯并控制其位移.在流量阀的减压出口处安装了金属橡胶,以消除流体通过节流口后压力剧烈变化所产生的纹波现象.设计了流量阀的结构,通过分析流经阀芯节流口以及金属橡胶的流体流量特性,基于节流阀芯的力平衡方程,建立了压电陶瓷驱动精密流量阀的电压 流量理论模型.在流量阀出口安装微压力/流量传感器并与控制器组成闭环控制系统,使得该流量阀具有自适应精密减压阀的功能.将减压阀与流量阀串联组合,可以实现对流体的精密减压与流量控制.多个相同的串联组合阀并联后具有数字比例调节阀的功能,在一定范围内可以实现对出口压力、流量的连续调节与控制.将该精密流量阀作为先导控制阀并与流量阀组合,成为具有高频响特性的精密大流量伺服阀.     

先导阀前腔串加阻尼孔的新型双级溢流阀特性

针对普通集成式双级溢流阀在空间尺寸限制时不能稳定溢流的问题,建立了普通集成式双级溢流阀框图,得到了先导阀稳定性判据。该判据表明集成式双级溢流阀主阀尺寸与先导阀存在匹配关系:过大的先导阀芯或过小的主阀尺寸将导致先导阀失稳,造成双级溢流阀无法稳定工作。提出了在先导阀前腔串加阻尼孔来实现极端小尺寸下先导阀与主阀稳定控制的新型集成式双级溢流阀方案,该串联阻尼孔避免了先导输入流量对先导阀芯运动的直接影响,通过阻尼作用降低了先导阀回路的开环增益。理论和试验结果表明:该新型溢流阀在极限小尺寸下可以稳定溢流,能提供更好的压力流量特性。     

一种新型大流量数字阀

大流量开关阀一般采用多级先导结构,体积、质量较大,且先导流量和零位泄漏较大,为此提出了基于二维螺旋伺服结构的一体化大流量开关阀.该大流量数字开关阀利用螺旋伺服结构通过液压力将阀芯的旋转运动转换为阀芯的轴向运动,实现二级液压功率放大,无需另外配置先导阀.在分析大流量数字开关阀工作原理的基础上,利用流体动力学理论建立其数学模型;在MATLAB平台上采用龙格库塔数值算法编制仿真程序,进行理论分析;最后建立实验平台对理论分析结果进行验证.理论和实验结果表明:新型大流量数字开关阀具有良好的流量特性和良好的动态特性,阀芯位移2.7mm的时间约17ms.工作压力为3MPa、阀芯位移为0.25mm时,流量达到123.3L/min;工作压力为7 MPa、阀芯位移为0.2mm时,流量达到106.9L/min.     

矩形压电振子式主动阀压电泵的设计及其性能

根据压电泵的工作原理,基于两端夹持式主动阀开发了矩形压电振子式主动阀压电泵,对其结构及工作原理进行了说明。计算了其理论流量,剖析了流量的影响因素。通过试验研究得出:泵在工作时阀腔压电振子与泵腔压电振子之间的最佳相位差是70°和250°。测试了阀腔压电振子在不同电压、频率驱动信号作用下压电泵的输出特性。同时,对主动阀压电泵的双向泵送能力进行了比较分析。实验结果表明:与正弦波相比,方波作为矩形压电振子主动阀的控制信号时,流量相对比较大。频率为70Hz时,最大流量为140mL/min;在高频情况下,矩形压电双晶片式主动阀压电泵的流量保持较好,圆形压电振子式主动阀压电泵的流量下降明显。     

磁力驱动内循环无梯度反应器的研制

作者研制了高压高温下磁力驱动的内循环无梯度反应器(KD-1型)。用示踪应答技术,对反应器内流体的停留时间分布进行了测定。结果表明,当进入反应器主流气体流量为1000毫升/分、搅拌叶轮转速≥3000转/分情况下。循环气量为6×10~4-10~5毫升/分,循环出达到60-100倍。流体在反应器内达到完全混合。由实验数据证明,在30公斤/厘米~2压力(绝压)、反应区温度为780℃的条件下,反应器内流体同样达到了完全混合。本反应器可在反应区温度≤550℃、压力为200公斤/厘米~2(绝压)下操作;也可在反应区温度≤900℃、压力为60公斤/厘米~2(绝压)下操作。几年来的实验证实密封良好,叶轮转速随意可调,能满足气固催化反应动力学研究的需要。     

带整体开启阀的双腔串联压电薄膜泵

阐述了带整体开启阀的双腔串联压电薄膜泵的工作原理并给出结构设计。对整体开启阀的过流特性进行了理论推导,定性分析了影响其过流性能的因素,并用实验加以证明。对影响压电泵性能的因素,如腔体高度、阀的结构、阀的滞后性、空穴现象等进行了理论分析与实验测试,得出了其对压电泵输出性能的影响规律。所设计带整体开启阀的双腔串联压电薄膜泵样机具有自吸性,通过调整输入电压和频率可控制泵的流量与压力输出,工作性能稳定。在输入电压为200 V、工作频率为250 Hz左右时,最大输出流量和压力可分别达到950 mL/m in和75 kPa,自吸高度为0.285 m。     

操作参数对质子交换膜燃料电池冷却效果分析

为了研究热管理系统操作参数对质子交换膜燃料电池冷却效果的影响,基于MATLAB/Simulink仿真平台建立了燃料电池热管理系统的动态模型并对模型的正确性进行了验证,该系统模型包括电堆电压、温度模型和冷却回路模型;以建立的系统模型为研究基础,以冷却系统中旁路阀开度、冷却液流量、空气流量3个操作参数为独立变量,研究冷却液入口温度、出口温度和出入口温差随独立变量的变化规律和影响情况。研究结果表明,空气流量对冷却液入口温度和出口温度影响最大,当空气流量从最小值增加到最大值的过程中,冷却液入口温度和出口温度分别随之下降27.9～29.0℃、26.6～28.4℃;旁路阀开度和冷却液流量在一定范围内对冷却液入口温度和出口温度都有影响,前者的影响强于后者,旁路阀开度在小于0.7时影响作用更显著;冷却液流量对冷却液出、入口温度的影响最小,对冷却液出入口温差的影响最大,当冷却液流量从最小值增到最大值的过程中冷却液出入口温差下降约9℃。     

双晶片两主动阀式压电泵的设计及试验

以双晶片压电振子为驱动元件,研制了两主动阀式压电泵。结合该泵的机械结构,详细分析了主动阀压电泵的作用机理。根据双晶片压电振子式主动阀压电泵对驱动信号的要求,搭建了两主动阀式压电泵的试验测试控制系统。最后对主动阀泵进行了性能测试和试验研究。结果表明,在电信号频率为40 Hz时,泵的正向最大输出流量为180 ml/min,反向最大输出流量为170 ml/min,正向最大输出压力为6 kPa。     

采用旁通阀定压差控制的冷水泵功耗特性试验研究

对采用旁通阀定压差控制的某办公楼变流量空调冷水泵功耗进行了研究。首先建立了一次泵的功耗模型,计算了旁通阀压差设定值对变速冷水泵瞬时功耗和全年功耗的影响,并与实验数据进行了对比。结果表明,旁通阀的定压差平衡状态存在一个上限流量,其值随压差设定值单调增加,同时其工作压力可划分3个特性区：欠压区、定压区和超压区;旁通阀的压差设定值对变速冷水泵的运行有显著影响,当旁通阀压差设定值取最远端用户的供回水压差时,变速冷水泵的功耗最小。     

液控换向阀内流场及动态特性的数值模拟

为获得阀口型式对液控换向阀内流场和动态响应的影响,利用CFD和Matlab Simulink数值模拟软 件对该阀进行了分析．阀内流场模拟采用两相混合流和标准k-8模型;滑阀动态响应研究是基于滑阀运动 的物理方程在Matlab Simulink平台上开展的．对3种阀口流场进行稳态和瞬态分析,得到流量系数、入流射 流角度和滑阀所受轴向力．分析结果表明：阀口开度越小、流量越大,轴向力和气穴产生的可能性都增大;滑 阀运动速度越大,开阀过程产生气穴可能性越大,闭阀过程相反;阀口开度为2 mm,流量在35 L/min以下不 产生气穴;液动力方向始终为开阀方向,常用公式计算结果与实际不符．动态特性研究表明：K或V型阀口的 滑阀响应较快,但系统工作速度主要由阀口流量系数决定,应限制滑阀位移以避免振荡．阀口型式对液控换 向阀内流场和动态特性均有显著的影响     

结构参数对先导式纯水溢流阀性能的影响

应用流场数值模拟技术，在不同结构参数、压力、流量等条件下，对先导式纯水溢流阀主阀流道
内的流场流态进行动态仿真.分析了结构参数对流场流态及压力 流量特性的影响，在此基础上确定了影
响阀静态特性的主要结构参数.结合仿真结果，对结构参数进行优化设计，并对先导式纯水溢流阀静动态
特性进行实验研究.结果表明：所研制的先导式纯水溢流阀滞徊小于3％，定压精度大于88％，压力上升
时间小于0.075 s，压力超调量低于14％.利用流场仿真技术对溢流阀进行优化设计，不仅能够提高溢流
阀的静态性能，同时还能够改善其动态响应特性.     

锥型节流阀流量特性

针对不同结构参数的锥型节流阀阀口,分别分析了三角形(45°,53°,60°)、U形、矩形节流槽的特征,推导了各自的过流面积计算公式,并依据节流阀流量压差特性试验,利用Matlab程序进行处理,获得了不同阀芯锥型节流阀的流量系数。研究表明:锥型节流阀的流量系数不仅与系统压力、阀口开度有关,还与节流槽的结构有直接的关系。锥型节流阀的流量系数随着压力的升高而增大;随着阀口开度的增大而减小。53°和60°三角形节流槽阀芯的流量系数稳定性要好于其他3种结构,45°三角形节流槽阀芯的流量系数最不稳定。     

多级开关控制流量集成阀块的研制与试验分析

本文介绍了作者开发、研制的液压电梯专用开关控制流量集成阀块（简称ＨＥＶ阀块）的工作原理，研究了开关控制先导液桥对流量阀的控制机理，分析了外载变化对控制性能的影响，并利用ＣＡＴ技术对阀块的试验数据进行了处理与分析。     

基于π桥液阻网络的数字式流量阀动态特性仿真

提出了以G型π桥液阻网络作为先导控制网络的数字式流量阀，分析了基于半桥和π桥液阻网络的数字式流量阀动态特性，应用SIMULINK软件对2种类型的流量阀动态特性进行了仿真。仿真结果说明，在先导控制系统压力产生波动时，基于π桥液阻网络的数字式流量阀的振动幅值只是基于半桥液阻网络的数字式流量阀振动幅值的3％。     

流量补偿式节流调速阀的研究

本文研究和探讨了通过流量补偿，使节流调速系统在负载发生变化时，能保持速度稳定的一种新型节流阀的工作原理及阀口的结构。     

气动伺服控制中特性参数与结构参数的辨识

为获得气动伺服系统比较精确的模型参数,有必要对中位电压、固定容积和泄漏流量进行参数辨识.根据相同控制电压下端口A和端口B的稳定压力不同的物理现象,通过2条压力稳定比值曲线求取偏移量的最小值来获得比例阀的中位电压;根据无杆气缸始端和末端的压力响应曲线不同但稳定压力相同的物理现象,通过压力相同则泄漏的质量流量相同来求取无杆气缸的固定容积;同时,为描述阀口开启交界处的快变的质量流量且克服泄漏流量公式与阀口质量流量公式的不连续问题,将泄漏流量转化为一种泄漏面积意义的拟合.试验表明,上述结构参数和特性参数的辨识,减小了模型不确定,提高了自适应鲁棒控制器的控制精度且控制量非常光滑.     

气动增压阀流量特性研究

为气动增压阀的优化设计及气动增压阀选型提供理论基础,针对气动增压阀的工作过程,综合考虑活塞摩擦、空气热交换等因素,利用热力学第一定律、气体状态方程、连续性方程、能量方程、动量方程建立气动增压阀的非线性微分方程组,利用MATLAB/simulink进行模拟仿真,得到气动增压阀工作过程中增压腔、驱动腔内空气的流量及压力变化规律.最后对其流量特性进行实验研究,发现气动增压阀在输出0.5、0.6、0.7 MPa压力空气时最大耗气量、排气量随着增压比的增加而降低;排气效率为50%左右、效率为60%～70%.     

同轴式电液比例流量阀动态特性

介绍了同轴式电液比例流量阀的动态模型,理论分析及实验研究,理论分析与实验结果一致,为今后阀的设计与优化建立了基础。采用流量反馈及前向通道的ＰＩＤ调节有效地改善了阀的动态性能,与传统同轴式电流比例流量阀相比频宽拓宽了２倍。