礦用乳化液泵站電磁卸荷閥的仿真研究.pdf

1、乳化液泵站是煤礦綜采機(jī)械化配套設(shè)備中液壓支架的動(dòng)力源。隨著現(xiàn)代化綜采技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)乳化液泵站的供液質(zhì)量提出了更高的要求。對(duì)于高壓大流量的乳化液泵站來(lái)說(shuō)，基于電磁卸荷閥的壓力控制方式更能滿足調(diào)壓的及時(shí)性和穩(wěn)定性要求。因此，加強(qiáng)對(duì)電磁卸荷閥結(jié)構(gòu)及整體動(dòng)態(tài)性能的研究，有助于提高泵站壓力控制的平穩(wěn)性和可靠性，對(duì)保證綜采工作面的正常運(yùn)行和安全生產(chǎn)具有實(shí)際意義。
　　論文首先分析了電磁卸荷閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作機(jī)理，然后對(duì)卸荷閥進(jìn)行受力分析，

2、建立了各元件單獨(dú)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，最終簡(jiǎn)化得到了電磁卸荷閥的傳遞函數(shù)框圖。
　　應(yīng)用AMESim軟件對(duì)電磁卸荷閥進(jìn)行建模仿真，分別分析了電磁控制式和機(jī)械控制式卸荷閥持續(xù)工作的動(dòng)態(tài)過(guò)程。仿真可知，先導(dǎo)節(jié)流孔直徑越大，出口壓力波動(dòng)范圍越小，卸荷閥開(kāi)啟越頻繁，但節(jié)流孔直徑過(guò)大會(huì)引起閥口流量超調(diào)增大;主閥芯半錐角越大，出口壓力波動(dòng)范圍越小，閥的響應(yīng)速度越快，卸荷壓力越低，而減小半錐角有利于減小流量波動(dòng);主閥座直徑越小，出口壓力波動(dòng)范圍越小，

3、卸荷閥開(kāi)啟越頻繁，且流量波動(dòng)較小，但會(huì)增大卸荷壓力;主閥控制腔容積越小，出口壓力波動(dòng)范圍越小，閥的響應(yīng)速度越快，但會(huì)引起出口壓力和閥口流量的超調(diào)增大，并且控制腔容積太大會(huì)引起主閥開(kāi)啟時(shí)閥芯的劇烈振蕩。
　　應(yīng)用FLUENT軟件對(duì)電磁卸荷閥流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。首先對(duì)電磁先導(dǎo)閥的二維流場(chǎng)仿真分析得到:流體流經(jīng)閥芯節(jié)流口時(shí)產(chǎn)生最大壓降，最大速度區(qū)域出現(xiàn)在沿節(jié)流口球閥芯輪廓曲面的位置，同時(shí)在靠近節(jié)流口的直角拐角處、閥口出口及閥腔出口斜流道

4、內(nèi)均有旋渦產(chǎn)生，在實(shí)際工作中容易發(fā)生氣穴和氣蝕破壞，對(duì)球閥芯產(chǎn)生液壓沖擊。通過(guò)對(duì)主閥的二維流場(chǎng)仿真分析得到:(1)主閥芯開(kāi)口度越大，產(chǎn)生的負(fù)壓區(qū)域越小，漩渦強(qiáng)度和范圍越小;開(kāi)口度越小，最大速度區(qū)域越大且分布越集中于節(jié)流口。(2)閥芯半錐角越大，形成負(fù)壓區(qū)域越小，節(jié)流口處的流速變小，且高速區(qū)域有向節(jié)流口出口處移動(dòng)的趨勢(shì)，形成的漩渦也越小。(3)閥芯拐角處采用圓角設(shè)計(jì)后流場(chǎng)的負(fù)壓區(qū)域、流速及漩渦強(qiáng)度相較改進(jìn)前明顯減小，大大降低了氣穴產(chǎn)生的可