【摘 要】
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煤矿卸荷阀作为乳化液泵站中关键部件之一,在系统中起到维护压力平衡、稳定系统工作的重要作用。但卸荷阀持续工作超过1500小时,极易出现响应不稳定和气蚀破坏等问题,严重影响系统安全性和可靠性。论文以WXF6型卸荷阀为研究对象,研究了动态特性和抗气蚀性能,提出了改善系统稳定及减少气蚀破坏的解决方案,大幅提升了卸荷阀的使用寿命,为安全、稳定、高稳定性煤矿卸荷阀的研制提供理论依据和数据参考。论文主要研究工作
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煤矿卸荷阀作为乳化液泵站中关键部件之一,在系统中起到维护压力平衡、稳定系统工作的重要作用。但卸荷阀持续工作超过1500小时,极易出现响应不稳定和气蚀破坏等问题,严重影响系统安全性和可靠性。论文以WXF6型卸荷阀为研究对象,研究了动态特性和抗气蚀性能,提出了改善系统稳定及减少气蚀破坏的解决方案,大幅提升了卸荷阀的使用寿命,为安全、稳定、高稳定性煤矿卸荷阀的研制提供理论依据和数据参考。论文主要研究工作及结论如下:1)建立了卸荷阀数学模型及AMESim动态仿真模型,分析了影响系统响应的关键结构参数,研究了主阀与先导阀的结构参数对系统动态性能的影响,得到了主阀入口压力、出口压力、入口流量以及主阀芯位移特性曲线。研究结果表明:适当增大主阀芯开口锥度、出口背压、先导阀阀芯开口度、阀座直径以及阻尼孔直径,或减小主阀和先导阀弹簧刚度,均可提高系统稳定性,并降低能量消耗;2)建立了卸荷阀内部流道三维模型,研究了其气蚀发生机理及主要的气蚀发生位置,分析了在主阀芯开口度分别为0.5、0.75和1.25mm下的抗气蚀特性,通过Fluent流场仿真计算,分别得到了截面A、B的压力、速度以及气相分布云图,研究结果表明:高速射流产生压差,进而在阀腔内形成低压区并发生空化,空化下的气泡随乳化液介质进入阀套,在阀套出口高压区附近瞬间溃灭而造成气蚀破坏,其破坏位置与实际发生位置一致。此外,结果还表明不同开口度下卸荷阀气蚀程度不同,开口度越小,气蚀越严重;3)针对影响气蚀破坏的主要因素开展了相应的优化结构,在仿真计算验证的基础上采用L9(32×22)正交表,建立了二因素三水平和二因素二水平的混合正交试验,并以阀口气相分布云图和平均气相分数为优化目标,仿真结果表明:各因素对卸荷阀的影响程度为 A(R=7.49%)>C(R=3.50%)>B(R=2.54%)>D(R=1.04%),且因素A中K3>K2>K1,因素B中K2>K3>K1,因素C中K2>K1,因素D中K2>K1。最终确定了最佳优化结构方案为A3B2C2D2,通过计算验证,与预测结果一致。图[43]表[6]参[85]
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