發(fā)布時(shí)間：2020-06-06 03:13

【摘要】：乳化液泵站是工作面液壓支架等綜合機(jī)械化開采設(shè)備的動(dòng)力源,其性能的好壞直接影響煤礦工人的生命安全、設(shè)備的使用壽命及開采的工作效率。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,大采高及超大采高液壓支架現(xiàn)已成功研制并應(yīng)用于井下生產(chǎn),開采方式和方法也由早期的機(jī)械化開采逐步向智能化、無人化開采邁進(jìn),這都對(duì)泵站供液系統(tǒng)的供液能力即供液的穩(wěn)定性、可靠性、及時(shí)性提出了更高的要求。SAP型集成智能供液系統(tǒng)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)液量快速供給,壓力多區(qū)間調(diào)控及遠(yuǎn)程智能控制,電磁卸荷系統(tǒng)作為綜采工作面集成供液系統(tǒng)壓力控制的核心部件,在壓力自動(dòng)調(diào)控,流量快速匹配及系統(tǒng)節(jié)能、高效等方面起著重要的作用。本論文對(duì)常見電磁卸荷系統(tǒng)進(jìn)行研究分析,對(duì)比分析K型電磁卸荷系統(tǒng)和S型電磁卸荷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理,并通過在綜采工作面跟蹤測(cè)試發(fā)現(xiàn)這兩種系列的電磁卸荷系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中存在著動(dòng)態(tài)響應(yīng)差,壓力脈動(dòng)大,氣蝕損壞嚴(yán)重等可靠性差的問題。為更好地滿足綜采工作面供液系統(tǒng)壓力的智能控制、液壓支架快速動(dòng)作、綜采設(shè)備整體可靠性高的要求,提升電磁卸荷系統(tǒng)的穩(wěn)定性,本論文主要選取S型電磁卸荷系統(tǒng)通過理論推導(dǎo)研究,軟件仿真模擬等方法進(jìn)行聯(lián)合對(duì)比分析,研究不同參數(shù)匹配對(duì)電磁卸荷系統(tǒng)性能的影響。首先,本課題采用理論推導(dǎo)和計(jì)算的方法進(jìn)行理論分析,對(duì)電磁卸荷系統(tǒng)中電磁先導(dǎo)閥、機(jī)械調(diào)壓閥和卸荷主閥的主要控制部分進(jìn)行靜態(tài)特性分析和動(dòng)態(tài)特性分析,推導(dǎo)出靜力學(xué)方程和動(dòng)態(tài)特性方程,建立了數(shù)學(xué)模型。通過分析認(rèn)為電磁控制信號(hào)(電磁力)響應(yīng)時(shí)間、先導(dǎo)閥閥芯行程、機(jī)械調(diào)壓閥密封直徑、阻尼孔參數(shù)、卸荷閥芯彈簧剛度等都是影響電磁卸荷系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和壓力脈動(dòng)的關(guān)鍵參數(shù)。其次,應(yīng)用模擬軟件AMESim建立電磁卸荷系統(tǒng)的模型進(jìn)行仿真分析,主要分析了電磁卸荷系統(tǒng)在電磁控制模式和機(jī)械控制模式下不同關(guān)鍵參數(shù)匹配關(guān)系對(duì)系統(tǒng)壓力波動(dòng)和響應(yīng)特性的影響。仿真結(jié)果表明:阻尼孔直徑、機(jī)械調(diào)壓閥閥座密封直徑、電磁先導(dǎo)閥響應(yīng)速度越快等參數(shù)對(duì)電磁卸荷系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響較大,可以通過合理匹配參數(shù)關(guān)系來提升卸荷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后,通過計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent模擬仿真卸荷閥芯處閥腔內(nèi)乳化液介質(zhì)的的流場(chǎng)特性。對(duì)比分析卸荷閥芯在不同開口度下,閥腔內(nèi)介質(zhì)的空化流運(yùn)動(dòng)情況,即速度矢量分布、壓力梯度分布及氣相分布情況。由仿真結(jié)果分析可知:卸荷閥芯開口度越小,介質(zhì)流過閥口時(shí)產(chǎn)生的節(jié)流作用越大,速度梯度變化越大,前后壓差越大,空化現(xiàn)象越嚴(yán)重,氣蝕破壞越明顯。通過匹配閥套和閥芯的設(shè)計(jì)參數(shù)關(guān)系,優(yōu)化設(shè)計(jì)閥芯結(jié)構(gòu)參數(shù),然后對(duì)比優(yōu)化前后的仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn):閥芯參數(shù)優(yōu)化后,卸荷區(qū)域氣相體積分?jǐn)?shù)及氣相分布區(qū)域明顯減小,空化現(xiàn)象誘發(fā)能力降低,可有效的減小或防止氣蝕破壞現(xiàn)象的發(fā)生。本論文通過理論計(jì)算和模擬仿真分析可知,通過合理的匹配各關(guān)鍵參數(shù)之間的設(shè)置可以有效地改善電磁卸荷系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)差,壓力脈動(dòng)較大及氣蝕破壞嚴(yán)重等不良現(xiàn)象,對(duì)提升電磁卸荷系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性及可靠性有一定的推進(jìn)作用。
【學(xué)位授予單位】：煤炭科學(xué)研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD421.8

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本文編號(hào)：2699069