蝶閥開度電液比例控制系統(tǒng)研究.pdf

1、船舶壓載水系統(tǒng)是船舶體系的生命力系統(tǒng)，其可以通過控制水艙的灌注和排出來調(diào)節(jié)船舶沉浮狀態(tài)，保證船舶安全平穩(wěn)運行。蝶閥因其結(jié)構(gòu)緊湊、流量系數(shù)大，易實現(xiàn)大流量、大口徑的流體輸送等特點被廣泛應(yīng)用于船舶壓載水系統(tǒng)中。本文以壓載水艙DN250蝶閥為研究對象，針對傳統(tǒng)式開關(guān)控制系統(tǒng)的不足設(shè)計了蝶閥開度電液比例控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了開啟角度的連續(xù)控制；同時借助遺傳算法對系統(tǒng)動態(tài)性能進行了優(yōu)化研究；分析并討論了蝶閥流場特性及其合理工作開度范圍。論文工作及相關(guān)結(jié)

2、論如下：
　　首先，針對現(xiàn)有船用蝶閥啟閉液壓控制系統(tǒng)存在的不足，研究和探討了本課題的總體設(shè)計方案；同時分析了蝶閥開度液壓控制系統(tǒng)的功能需求及其重要技術(shù)參數(shù)。依據(jù)系統(tǒng)的整體設(shè)計方案，建立數(shù)學模型，分析并得到控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，并就影響系統(tǒng)動態(tài)特性的相關(guān)參數(shù)進行了探討。
　　其次，基于AMESim液壓控制系統(tǒng)仿真軟件，對控制系統(tǒng)的動態(tài)性能在非PID控制、常規(guī)PID控制及基于遺傳算法優(yōu)化的PID控制三種情況下進行了對比分析。結(jié)果表

3、明：引入遺傳算法優(yōu)化后的系統(tǒng)更穩(wěn)定且無震蕩，得到蝶閥開啟時間為25.2s，開啟角度為90.015°，系統(tǒng)最大偏差為0.017°，符合系統(tǒng)的控制要求。
　　最后，借助 FLUENT流體分析軟件，對DN250中心型蝶閥模型在不同開度下的流場特性進行了恒速定常流數(shù)值模擬及分析，同時探討了流阻系數(shù)、流量系數(shù)以及水動力矩系數(shù)與蝶閥開度的關(guān)系。結(jié)果表明：開度小于30°時，流阻系數(shù)和流體擾動較大，易造成大量的能量損耗，不利于蝶閥的長期有效工作；