液壓驅(qū)動往復(fù)泵泵閥運動規(guī)律的仿真

西安石油大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 直動式液壓往復(fù)泵設(shè)計 摘要:該畢業(yè)設(shè)計是對直動式液壓往復(fù)泵的設(shè)計。往復(fù)泵借助于活塞（柱塞）在液 缸工作腔內(nèi)的往復(fù)運動，使工作腔容積產(chǎn)生周期性變化來達到輸送液體的目的，它是 把機械能轉(zhuǎn)化為壓力能的裝置。此種泵的流量只取決于工作腔容積變化值及在單位時 間內(nèi)的變化次數(shù)（頻率），而在理論上與排出壓力無關(guān)。液壓往復(fù)泵以有壓液體作為 動力源，具有效率高、吸入性好、輸送介質(zhì)廣泛等優(yōu)點，在石油鉆井、油田注化學劑 等方面發(fā)揮著不可替代的作用。目前在石油鉆機上廣泛使用的是機動往復(fù)泵，這種往 復(fù)泵體積大、重量大、維護難度高、流量不均度高，不再能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)要求。 本次設(shè)計是通過對已知數(shù)據(jù)的分析以及參考相關(guān)資料完成的，該液壓往復(fù)泵系三 缸單作用泵，主要由動力端的液壓缸和往復(fù)泵液力端部分組成。通過對其泵筒、泵閥 等零部件及整機進行具體的分析和計算，完成了本次的設(shè)

建立了往復(fù)式隔膜泵球閥運動規(guī)律的數(shù)學模型。該模型解決了球閥在開啟和關(guān)閉階段升程為零的方程奇點問題,因而這種球閥運動規(guī)律的數(shù)學模型更加完整。此外還編制了仿真程序,并對zgl50/135-k140-2sm350hd軟管隔膜泵進行了仿真試驗,最后比較了同等條件下的仿真與實測結(jié)果,二者基本相符。

對一種電子控制液壓驅(qū)動式泵-噴嘴供油系統(tǒng)進行了建模與仿真,在amesim環(huán)境下使用機械、液壓和控制部件的標準元件搭建仿真模型,用一維集總參數(shù)法進行仿真計算.利用試驗測出的柱塞升程和柱塞腔內(nèi)壓力以及循環(huán)供油量檢驗?zāi)Ｐ偷臏蚀_性和精度,在此基礎(chǔ)上通過對仿真模型的優(yōu)化,計算了不同控制參數(shù)下的噴油規(guī)律,對該噴油器的改進設(shè)計及其與發(fā)動機的合理匹配和供油系統(tǒng)控制策略的研究具有一定的指導(dǎo)意義.

為解決往復(fù)泵恒壓力恒流量輸出問題,設(shè)計了一種液壓雙缸單作用泵。其液壓系統(tǒng)由雙油泵供油,采用帶單向機構(gòu)的轉(zhuǎn)閥與普通換向閥相結(jié)合的油量分配方式,轉(zhuǎn)閥動作由活塞行程控制,轉(zhuǎn)閥動作精度不受主油泵變量的影響,系統(tǒng)控制可靠。該泵在實際應(yīng)用中取得了良好的效果。

針對三缸單作用往復(fù)式鉆井泵泵閥振動信號成分復(fù)雜和相互干擾的特點,研究了往復(fù)泵泵閥故障診斷前從多信源振動信號中分離提取泵閥沖擊信號的方法,包括有時標信號時泵閥沖擊信號的分離提取方法和無時標信號時泵閥沖擊信號的分離提取方法,實現(xiàn)了泵閥振動信號的預(yù)處理。對兩種方法提取的泵閥沖擊信號進行小波包分頻帶能量值計算,計算結(jié)果表明,這兩種方法均能有效地消除目標泵閥振動信號中混雜的其他泵閥振動分量,達到相同的效果,從而使后續(xù)分析中得到的監(jiān)測診斷信息的準確性和可靠性得到保障。

簡述了大型漿體泵輸送系統(tǒng)中,清水閥的液壓驅(qū)動與自動控制的實現(xiàn)方法。介紹了液壓站和可編程序控制器在工業(yè)上應(yīng)用的具體實例。

將經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(emd)和魏格納-維利分布(wvd)兩種方法應(yīng)用于往復(fù)泵泵閥振動信號特征的提取。首先對現(xiàn)場采集的振動信號進行emd分解,再對分解得到的固有模態(tài)函數(shù)(imf)分量進行wvd分析后疊加,最終得到的信號wigner-ville分布可以有效抑制由于干擾項引起的頻率混疊和干擾問題,有助于將原始信號在時間歷程、頻率成分和幅值大小三個方面的特征信息同時進行準確提取。試驗結(jié)果表明,該方法能夠全面、有效地表征出振動信號中所蘊含的泵閥狀態(tài)信息,為后續(xù)進行泵閥狀態(tài)識別和故障診斷奠定基礎(chǔ)。

計量泵分為柱塞泵、隔膜泵和齒輪泵等多種形式,廣泛應(yīng)用于石油化工等領(lǐng)域。其中液壓驅(qū)動隔膜計量泵以其無泄漏、可靠性高的特點被某工程塑料裝置選用。技術(shù)人員在使用過程中通過解決出口壓力大幅波動和出口無流量等故障熟悉了解了該型泵的結(jié)構(gòu)特點。

簡要介紹了隔膜泵的結(jié)構(gòu)及工作原理,重點討論了泵閥參數(shù)的設(shè)計方法及確定原則,分析研究了閥件在使用中的主要損壞形式、產(chǎn)生原因及相應(yīng)的改進方法。為泵閥設(shè)計與檢修提供了理論分析和參考意見。

針對目前常用的泥漿泵和隔膜泵存在的問題,提出了2種液壓驅(qū)動隔膜泵動力端設(shè)計方案,與傳統(tǒng)隔膜泵動力端相比,將曲柄連桿機構(gòu)設(shè)計為液壓缸驅(qū)動機構(gòu),由大功率電動機帶動定量泵供油,利用液壓缸一端的密閉空間壓力控制液壓缸換向,使活塞在運動過程中實現(xiàn)勻速往復(fù)直線運動(傳統(tǒng)設(shè)計中,活塞滿足正弦曲線運動),將從根本上解決傳統(tǒng)隔膜泵吸入、排出料漿時流量的不均勻性、振動大、噪聲大等問題,并在很大程度上減小了泵的體積與成本。

針對目前石油、冶金、電力等行業(yè)中常用的隔膜泵存在的隔膜破裂后不能繼續(xù)工作、影響正常生產(chǎn)的問題,以三缸單作用液壓驅(qū)動隔膜泵為研究對象,提出一種新的隔膜破裂報警系統(tǒng)設(shè)計方案:當單個隔膜破裂時,系統(tǒng)可以發(fā)出報警信號,經(jīng)工作人員確認后相應(yīng)的液壓缸停止工作,而其他兩液壓缸可以繼續(xù)工作;兩個或兩個以上隔膜破裂時,系統(tǒng)發(fā)出報警信號的同時隔膜泵停止運轉(zhuǎn)?；趐lc的邏輯控制功能,利用三菱fx2-64mr型plc對這種隔膜破裂報警方案進行了程序設(shè)計,可實現(xiàn)隔膜破裂實時報警、隔膜破裂個數(shù)檢測、停止報警、兩液壓缸工作相位調(diào)整、隔膜泵自動停機及料漿輸出量測定和調(diào)整等功能?，F(xiàn)場試驗表明:在plc的控制下,這種隔膜破裂報警設(shè)計方案,可以保證單個隔膜破裂后隔膜泵的正常運行,是一種有效的設(shè)計方案。

針對往復(fù)泵閥組件密封面司太立合金堆焊的技術(shù)要求,通過工藝試驗,確定了合理的工藝,達到了閥組件的性能要求。

第一章往復(fù)泵

用工程分析軟件pro/engineer和ansys對sl3hb-100型往復(fù)泵閥箱的強度進行了有限元分析。通過分析,得到了閥箱的最大應(yīng)力位置及其應(yīng)力值,此位置與閥箱實際破裂時的位置一致。分析結(jié)果表明,閥箱在30mpa壓力下是安全的,可以正常工作。

介紹快關(guān)蝶閥液壓驅(qū)動裝置的維護方法與維修要點。

為了研究適用于對作業(yè)車速恒定有嚴格要求的專用底盤,提出一種采用機械靜壓驅(qū)動的解決方案。該方案采用傳統(tǒng)機械變速器用于高速行駛、附加液壓傳動裝置用于低速作業(yè)。應(yīng)用系統(tǒng)協(xié)同仿真軟件amesim建立稀漿封層機液壓驅(qū)動系統(tǒng)的仿真模型,對其動態(tài)特性進行仿真分析。結(jié)果表明:稀漿封層機要避免工作在300kn以上的載荷工況;系統(tǒng)對正弦載荷的響應(yīng),存在負荷上升階段壓力波動較負荷下降階段壓力波動大,且受小頻率載荷影響明顯。

液壓驅(qū)動裝置在閥門上的應(yīng)用 介紹了閥門常用液壓驅(qū)動裝置的類型、性能;工作原理和使用范圍。分 析了液壓驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)特點、適用工況及其選用方法。 1、概述液壓控制技術(shù)是現(xiàn)代機械傳動及控制領(lǐng)域中一項重要的基礎(chǔ)技 術(shù)。液壓傳動具有輸出力大，方便調(diào)整和控制使用壓力，防止過載，安全性 大，可實現(xiàn)無級變速等優(yōu)點。由于液壓執(zhí)行機構(gòu)元件密封性好，其可在高粉 塵、高污染、易燃易爆或水下(采用特殊防護)等環(huán)境中安全可靠工作。隨著科 技的進步，真空技術(shù)網(wǎng)(chvacuum/)認為國內(nèi)外液動閥門需求量逐年增加。 2、結(jié)構(gòu)原理液動閥門通常由液動閥門本體，液壓控制系統(tǒng)、電氣控制系 統(tǒng)三部分組成，機電液一體化控制技術(shù)的水平，將決定液動閥門產(chǎn)品的技術(shù)水 平。閥門常用的液壓驅(qū)動裝置有液壓缸直接推拉驅(qū)動式、齒輪齒條擺動油缸驅(qū) 動式、螺線式擺動油缸驅(qū)動式和多回轉(zhuǎn)液壓馬達驅(qū)動式。 2.1、液壓缸直接推拉驅(qū)動式

介紹一種新型壓差驅(qū)動往復(fù)閥的結(jié)構(gòu)特征及工作原理,針對該型閥在工程中的應(yīng)用,提出閥芯改進結(jié)構(gòu)型式.該閥門結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低,采用流體介質(zhì)的壓差為驅(qū)動源,可以實現(xiàn)通口的自動分配.試驗表明該型往復(fù)閥關(guān)閉動作靈活、工作可靠.

針對柱塞式往復(fù)泵在油井注水應(yīng)用中出現(xiàn)柱塞與密封填料容易磨損、泄漏量大、維修頻繁、運行成本高等問題,研制了一種液壓隔膜式往復(fù)泵。泵液力端介質(zhì)腔的結(jié)構(gòu)采用創(chuàng)新技術(shù),可以快速檢測或更換膜片。現(xiàn)場應(yīng)用表明:該裝置輸送物料零泄漏,柱塞與密封填料使用壽命超過12000h;具有節(jié)能、環(huán)保、維修方便的特點和較好的推廣應(yīng)用前景。

針對液壓驅(qū)動連桿蝶閥在武鋼高爐熱風爐系統(tǒng)應(yīng)用后所出現(xiàn)的故障進行分析、探討,并作出相應(yīng)的改進。

運用往復(fù)式壓縮機理論研究了不同彈簧剛度、曲軸轉(zhuǎn)速和升程時的進氣閥運動規(guī)律,通過閥片位移曲線分析了彈簧剛度、曲軸轉(zhuǎn)速和升程對滯后關(guān)閉與顫振的影響。分析結(jié)果表明,隨著剛度的增大和轉(zhuǎn)速的降低,滯后關(guān)閉現(xiàn)象逐漸消失,在曲軸轉(zhuǎn)速980r/min、彈簧剛度455n/m時,滯后關(guān)閉角達到41.1°;當剛度增至5300n/m或轉(zhuǎn)速低于370r/min時,閥片開始出現(xiàn)顫振,此時最大彈簧力與最大推力的比值隨著曲軸轉(zhuǎn)速和彈簧剛度的增大而增大;若曲軸轉(zhuǎn)速由370r/min提高到2000r/min,對應(yīng)的彈簧剛度需從455n/m增至14kn/m,此時最大彈簧力與最大推力的比值由0.17增至1.00。

為適應(yīng)設(shè)備生產(chǎn)的自動化、信息化的日益發(fā)展，文章探索了往復(fù)泵出口常用的明桿閥門與電力拖動電路聯(lián)動控制的相融合，實踐證明?？梢詮募夹g(shù)層面上有效避免出現(xiàn)人為憋壓隱患的問題。