隨著我國煤礦開采向深井方向發(fā)展,水害引起的礦井開采安全問題得到高度重視,煤礦安全規(guī)程中提出水文地質條件復雜或者有突水淹井危險的礦井需配備強排水系統(tǒng),強排水系統(tǒng)可有效延緩淹井時間或者防止淹井,從而減小水害帶來的經濟、安全損失。潛水閘閥在強排水系統(tǒng)的可靠運行中起著關鍵作用,因此,本文針對強排系統(tǒng)中潛水閘閥的安全運行展開分析研究,對閘閥的設計開發(fā)與工程應用具有重要意義。同時針對閘閥檢測手段的不足,設計一種大流量、高揚程的水閥試驗檢測系統(tǒng),對水閥不同工況運行的可靠性進行檢測,保證水閥運行安全性。為了滿足潛水閘閥的安裝檢修以及使用需求,根據潛水閘閥的設計原則,考慮不同工況下的個性化需求,采用模塊化設計方法,對潛水閘閥模塊進行設計,完成潛水閘閥的總體設計并建立閘閥的三維模型。為了保證閘閥在水下的密封性能,對閘閥的執(zhí)行器箱體進行靜力學分析,并根據分析結果和實際加工問題,提出執(zhí)行器箱體改進方案,對設計方案進行合理優(yōu)化。為了使得潛水閘閥在潛水環(huán)境下的穩(wěn)定運行,對潛水閘閥的液壓系統(tǒng)進行設計分析,增加水下“呼吸”裝置,利用氣囊使閘閥液壓系統(tǒng)得到壓力補償。分析了閘閥執(zhí)行器“呼吸”氣囊對液壓系統(tǒng)性能的影響,結果表明,氣囊的設置增加了閘閥運行的穩(wěn)定性。對潛水環(huán)境下液控單向閥的參數變化進行對比分析,可以看出液控單向閥開啟壓力的增大,使得液壓缸內的壓力、流量波動增大;流量梯度的降低,使得液壓缸波動壓力、流量波動減小,但系統(tǒng)壓力明顯增大;額定流量的降低,使得液壓缸壓力波動明顯減小;根據分析結果選擇最優(yōu)的單向閥設計參數。為了研究潛水環(huán)境下附加水對閘閥動態(tài)特性的影響,對閘閥執(zhí)行器箱體進行干、濕模態(tài)仿真分析與試驗。通過對執(zhí)行器干、濕模態(tài)的振型云圖進行對比分析,可得干、濕模態(tài)振型在相同階數、相同位置處的變形方向相反;通過執(zhí)行器模態(tài)試驗對比分析,可知由于附加水的影響,水下模態(tài)頻率較干模態(tài)有相應減小。對設計的閘閥進行樣機制作并進行試驗檢測,結果表明,液壓系統(tǒng)保壓能力滿足要求,空載下可正常啟閉,啟閉時間滿足使用要求。對閘閥進行工業(yè)性試驗,結果表明,水下液壓控制閘閥可長時間在液面下正常工作,可以有效防止?jié)撍猛Ｖ箷r水錘事故發(fā)生。為了更好的檢測閘閥在大流量、高揚程工況下的安全性能,本文設計了管道液體輸送水閥模擬試驗臺。對試驗臺進行原理分析以及結構設計,通過容積泵完成能量的存儲,實現(xiàn)高揚程、大流量工況下的礦井排水系統(tǒng)模擬;通過換向閥內插裝閥的開關控制,實現(xiàn)對水流的換向,完成水閥開啟關閉的模擬。通過容積泵的運動學仿真,對容積泵齒輪轉速與傳動比進行仿真驗證,同時得到活塞運動的速度規(guī)律以及運動速度;通過對試驗臺在儲能工作過程中管路的流場速度、壓力、渦流強度、湍流強度等流體動態(tài)特性分析以及管路應力應變、模態(tài)分析,得出試驗臺水流以及管路的運行特性,為試驗臺設計及運行提供依據。
【學位單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TD744
【部分圖文】：

背景及意義事故采的大國，煤礦透水事故時有發(fā)生，水害[1]已成為煤礦統(tǒng)計，我國已探明的煤炭儲量的 27%存在水害危險，201水 120 億噸，圖 1-1 為煤礦事故比例扇形圖。目前，煤炭開采過程中，礦山地表水、地下水會源源不斷的涌入采掘工作及工人的健康生命安全，礦井排水系統(tǒng)[3]在煤的作用。因此，在煤礦開采和生產過程中將礦井水及時要任務，排水系統(tǒng)在煤礦排水安全方面扮演著重要角色成部分。

（a）透水事故 （b）透水事故模型圖 1-2 煤礦透水事故案例Fig.1-2 Coal mine permeable accident case圖 1-3 王家?guī)X煤礦透水事故排水進度Fig.1-3 Drainage progress of permeable to water in Wang Jialing coal mine通過以上概述可以看出，現(xiàn)有的煤礦排水系統(tǒng)存在的問題主要是：透水事故發(fā)生礦排水系統(tǒng)被淹導致其無法正常工作，大多數礦井沒有配備相應的潛水泵排水系裝緊急排水泵需要一定的時間，因此無法在第一時間開啟救援。1.2 礦井排水系統(tǒng)

圖 1-3 王家?guī)X煤礦透水事故排水進度Fig.1-3 Drainage progress of permeable to water in Wang Jialing coal mine以上概述可以看出，現(xiàn)有的煤礦排水系統(tǒng)存在的問題主要是：透水事系統(tǒng)被淹導致其無法正常工作，大多數礦井沒有配備相應的潛水泵排水泵需要一定的時間，因此無法在第一時間開啟救援。排水系統(tǒng)開采過程中，根據開采方式的不同，選擇相應的排水系統(tǒng)進行礦井排和分段排水系統(tǒng)主要應用于單水平開采礦井的生產中。在生產過程中下水倉中，采用直接排水方式通過礦井排水系統(tǒng)將水排向地面，排水用鉆孔內敷設。這種排水方式需要通過高揚程的水泵來實現(xiàn)，工作過的壓力，但是系統(tǒng)設備的投資較少，控制管理相對簡單，在能夠滿足應優(yōu)先采用直接排水方式。當礦井采用分段排水系統(tǒng)時，礦井分為多

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 王磊;劉巧;張宏文;劉恩博;趙永滿;;膠棒滾筒采摘頭試驗臺測控系統(tǒng)設計[J];農機化研究;2018年02期

2 青克爾;張再林;魏志遠;;角度連續(xù)可調式傳動軸試驗臺的研制與應用[J];工程與試驗;2017年01期

3 王文斌;;淺談車輛整車稱重均衡試驗臺稱重部分的校準[J];山東工業(yè)技術;2017年19期

4 焦國;;120閥專用試驗臺故障分析及維修處理[J];金屬加工(冷加工);2016年S1期

5 王宏宇;曾慶q

本文編號：2825411