液压驱动往复泵泵阀运动规律的仿真

西安石油大学本科毕业设计（论文） 直动式液压往复泵设计 摘要:该毕业设计是对直动式液压往复泵的设计。往复泵借助于活塞（柱塞）在液 缸工作腔内的往复运动，使工作腔容积产生周期性变化来达到输送液体的目的，它是 把机械能转化为压力能的装置。此种泵的流量只取决于工作腔容积变化值及在单位时 间内的变化次数（频率），而在理论上与排出压力无关。液压往复泵以有压液体作为 动力源，具有效率高、吸入性好、输送介质广泛等优点，在石油钻井、油田注化学剂 等方面发挥着不可替代的作用。目前在石油钻机上广泛使用的是机动往复泵，这种往 复泵体积大、重量大、维护难度高、流量不均度高，不再能满足现代生产要求。 本次设计是通过对已知数据的分析以及参考相关资料完成的，该液压往复泵系三 缸单作用泵，主要由动力端的液压缸和往复泵液力端部分组成。通过对其泵筒、泵阀 等零部件及整机进行具体的分析和计算，完成了本次的设

建立了往复式隔膜泵球阀运动规律的数学模型。该模型解决了球阀在开启和关闭阶段升程为零的方程奇点问题,因而这种球阀运动规律的数学模型更加完整。此外还编制了仿真程序,并对zgl50/135-k140-2sm350hd软管隔膜泵进行了仿真试验,最后比较了同等条件下的仿真与实测结果,二者基本相符。

对一种电子控制液压驱动式泵-喷嘴供油系统进行了建模与仿真,在amesim环境下使用机械、液压和控制部件的标准元件搭建仿真模型,用一维集总参数法进行仿真计算.利用试验测出的柱塞升程和柱塞腔内压力以及循环供油量检验模型的准确性和精度,在此基础上通过对仿真模型的优化,计算了不同控制参数下的喷油规律,对该喷油器的改进设计及其与发动机的合理匹配和供油系统控制策略的研究具有一定的指导意义.

为解决往复泵恒压力恒流量输出问题,设计了一种液压双缸单作用泵。其液压系统由双油泵供油,采用带单向机构的转阀与普通换向阀相结合的油量分配方式,转阀动作由活塞行程控制,转阀动作精度不受主油泵变量的影响,系统控制可靠。该泵在实际应用中取得了良好的效果。

针对三缸单作用往复式钻井泵泵阀振动信号成分复杂和相互干扰的特点,研究了往复泵泵阀故障诊断前从多信源振动信号中分离提取泵阀冲击信号的方法,包括有时标信号时泵阀冲击信号的分离提取方法和无时标信号时泵阀冲击信号的分离提取方法,实现了泵阀振动信号的预处理。对两种方法提取的泵阀冲击信号进行小波包分频带能量值计算,计算结果表明,这两种方法均能有效地消除目标泵阀振动信号中混杂的其他泵阀振动分量,达到相同的效果,从而使后续分析中得到的监测诊断信息的准确性和可靠性得到保障。

简述了大型浆体泵输送系统中,清水阀的液压驱动与自动控制的实现方法。介绍了液压站和可编程序控制器在工业上应用的具体实例。

将经验模态分解(emd)和魏格纳-维利分布(wvd)两种方法应用于往复泵泵阀振动信号特征的提取。首先对现场采集的振动信号进行emd分解,再对分解得到的固有模态函数(imf)分量进行wvd分析后叠加,最终得到的信号wigner-ville分布可以有效抑制由于干扰项引起的频率混叠和干扰问题,有助于将原始信号在时间历程、频率成分和幅值大小三个方面的特征信息同时进行准确提取。试验结果表明,该方法能够全面、有效地表征出振动信号中所蕴含的泵阀状态信息,为后续进行泵阀状态识别和故障诊断奠定基础。

计量泵分为柱塞泵、隔膜泵和齿轮泵等多种形式,广泛应用于石油化工等领域。其中液压驱动隔膜计量泵以其无泄漏、可靠性高的特点被某工程塑料装置选用。技术人员在使用过程中通过解决出口压力大幅波动和出口无流量等故障熟悉了解了该型泵的结构特点。

简要介绍了隔膜泵的结构及工作原理,重点讨论了泵阀参数的设计方法及确定原则,分析研究了阀件在使用中的主要损坏形式、产生原因及相应的改进方法。为泵阀设计与检修提供了理论分析和参考意见。

针对目前常用的泥浆泵和隔膜泵存在的问题,提出了2种液压驱动隔膜泵动力端设计方案,与传统隔膜泵动力端相比,将曲柄连杆机构设计为液压缸驱动机构,由大功率电动机带动定量泵供油,利用液压缸一端的密闭空间压力控制液压缸换向,使活塞在运动过程中实现匀速往复直线运动(传统设计中,活塞满足正弦曲线运动),将从根本上解决传统隔膜泵吸入、排出料浆时流量的不均匀性、振动大、噪声大等问题,并在很大程度上减小了泵的体积与成本。

针对目前石油、冶金、电力等行业中常用的隔膜泵存在的隔膜破裂后不能继续工作、影响正常生产的问题,以三缸单作用液压驱动隔膜泵为研究对象,提出一种新的隔膜破裂报警系统设计方案:当单个隔膜破裂时,系统可以发出报警信号,经工作人员确认后相应的液压缸停止工作,而其他两液压缸可以继续工作;两个或两个以上隔膜破裂时,系统发出报警信号的同时隔膜泵停止运转。基于plc的逻辑控制功能,利用三菱fx2-64mr型plc对这种隔膜破裂报警方案进行了程序设计,可实现隔膜破裂实时报警、隔膜破裂个数检测、停止报警、两液压缸工作相位调整、隔膜泵自动停机及料浆输出量测定和调整等功能。现场试验表明:在plc的控制下,这种隔膜破裂报警设计方案,可以保证单个隔膜破裂后隔膜泵的正常运行,是一种有效的设计方案。

针对往复泵阀组件密封面司太立合金堆焊的技术要求,通过工艺试验,确定了合理的工艺,达到了阀组件的性能要求。

第一章往复泵

用工程分析软件pro/engineer和ansys对sl3hb-100型往复泵阀箱的强度进行了有限元分析。通过分析,得到了阀箱的最大应力位置及其应力值,此位置与阀箱实际破裂时的位置一致。分析结果表明,阀箱在30mpa压力下是安全的,可以正常工作。

介绍快关蝶阀液压驱动装置的维护方法与维修要点。

为了研究适用于对作业车速恒定有严格要求的专用底盘,提出一种采用机械静压驱动的解决方案。该方案采用传统机械变速器用于高速行驶、附加液压传动装置用于低速作业。应用系统协同仿真软件amesim建立稀浆封层机液压驱动系统的仿真模型,对其动态特性进行仿真分析。结果表明:稀浆封层机要避免工作在300kn以上的载荷工况;系统对正弦载荷的响应,存在负荷上升阶段压力波动较负荷下降阶段压力波动大,且受小频率载荷影响明显。

液压驱动装置在阀门上的应用 介绍了阀门常用液压驱动装置的类型、性能;工作原理和使用范围。分 析了液压驱动装置的结构特点、适用工况及其选用方法。 1、概述液压控制技术是现代机械传动及控制领域中一项重要的基础技 术。液压传动具有输出力大，方便调整和控制使用压力，防止过载，安全性 大，可实现无级变速等优点。由于液压执行机构元件密封性好，其可在高粉 尘、高污染、易燃易爆或水下(采用特殊防护)等环境中安全可靠工作。随着科 技的进步，真空技术网(chvacuum/)认为国内外液动阀门需求量逐年增加。 2、结构原理液动阀门通常由液动阀门本体，液压控制系统、电气控制系 统三部分组成，机电液一体化控制技术的水平，将决定液动阀门产品的技术水 平。阀门常用的液压驱动装置有液压缸直接推拉驱动式、齿轮齿条摆动油缸驱 动式、螺线式摆动油缸驱动式和多回转液压马达驱动式。 2.1、液压缸直接推拉驱动式

介绍一种新型压差驱动往复阀的结构特征及工作原理,针对该型阀在工程中的应用,提出阀芯改进结构型式.该阀门结构简单、制造成本低,采用流体介质的压差为驱动源,可以实现通口的自动分配.试验表明该型往复阀关闭动作灵活、工作可靠.

针对柱塞式往复泵在油井注水应用中出现柱塞与密封填料容易磨损、泄漏量大、维修频繁、运行成本高等问题,研制了一种液压隔膜式往复泵。泵液力端介质腔的结构采用创新技术,可以快速检测或更换膜片。现场应用表明:该装置输送物料零泄漏,柱塞与密封填料使用寿命超过12000h;具有节能、环保、维修方便的特点和较好的推广应用前景。

针对液压驱动连杆蝶阀在武钢高炉热风炉系统应用后所出现的故障进行分析、探讨,并作出相应的改进。

运用往复式压缩机理论研究了不同弹簧刚度、曲轴转速和升程时的进气阀运动规律,通过阀片位移曲线分析了弹簧刚度、曲轴转速和升程对滞后关闭与颤振的影响。分析结果表明,随着刚度的增大和转速的降低,滞后关闭现象逐渐消失,在曲轴转速980r/min、弹簧刚度455n/m时,滞后关闭角达到41.1°;当刚度增至5300n/m或转速低于370r/min时,阀片开始出现颤振,此时最大弹簧力与最大推力的比值随着曲轴转速和弹簧刚度的增大而增大;若曲轴转速由370r/min提高到2000r/min,对应的弹簧刚度需从455n/m增至14kn/m,此时最大弹簧力与最大推力的比值由0.17增至1.00。

为适应设备生产的自动化、信息化的日益发展，文章探索了往复泵出口常用的明杆阀门与电力拖动电路联动控制的相融合，实践证明。可以从技术层面上有效避免出现人为憋压隐患的问题。