浅析高压高速永磁同步变频一体机在港口散货码头皮带机上的实践应用

近年来,随着变频技术的广泛应用,永磁同步变频一体机作为一种全新的电机形式,将变频器与电动机进行一体化改造,简化整体结构,节省励磁绕组、液力耦合等装置,在实现生产过程优化的同时降低设备运行成本,使其具有安全、环保、高效等优点。本文以国能(天津)港务有限责任公司BQ3皮带输送机案例作为研究对象,重点介绍了高压高速永磁同步变频一体机的技术优势、港口散货码头实际技术改造方案和现实效益,该方案对于目前散货港口技术改造具有重要参考意义,能够大幅度提高社会经济效益。

基于节流-分流耦合的高压高速节流口空化抑制方法

开展高压高速节流口的空化抑制方法研究是提升阀的寿命和可靠性的关键环节。针对高压高速节流口空化破坏严重的问题,提出了一种基于节流-分流耦合的空化抑制方法。该方法采用多级节流的方式,实现阀口压降的多级承担,有效减小阀口压力梯度并降低流速;通过在阀出口采取多排孔分流的方式,改善流线布局,减少流体冲击。以电磁卸荷阀为例,分析卸荷阀动态性能,获得高压高速节流口实际工况,开展高压高速工况下节流口流体仿真。仿真结果显示,相较多级节流方式和多孔分流方式,所提出的方法可显著改善流场的压力和流速分布,实现了阀口空化现象的有效抑制。

民机用高压高速液压泵的研究

该文概述了民机电静液作动器(EHA)用液压泵的发展趋势及国内外研究现状。针对高压高速高可靠性等特殊需求,确立了民机EHA用液压泵的研究方案,重点分析了其关键技术并提出解决途径。

高压高速电机通风与散热分析

针对YKS规格的高压高速电机单机容量高、局部温升大等特点,以1台YKS-560-23000kW规格的高压高速电机为例,依据电机实际尺寸,建立了电机端部绕组及定转子模型。采用有限元法对流体场与温度场进行了仿真,计算出电机运行时各个通风槽内冷却气体流动情况,并对电机整体进行流固耦合分析,得到高压电机端部绕组及定转子温度场分布。对仿真计算结果分析,并与样机试验数据比较,结果表明:流体场和温度场耦合的方法能够准确地了解YKS电机各个通风槽内的气体流动情况及电机内局部温升分布。

大中型高压高速电动机转轴静力学仿真分析

以10 kV-3 000 kW-2极高压高速电动机为例,对转子偏心情况下电机转轴的静力学进行分析。对单边磁拉力的计算分别采用分析法和有限元法,并针对带有轴向通风槽的转轴挠度进行计算。然后通过ANSYS Workbench有限元仿真软件对转轴进行静力学仿真分析。在保证计算精度的基础上,可使用分析法。这为高压高速电动机单边磁拉力和转轴的静力学分析提供了参考。

一种高压高速旋转轴用密封的实用设计研究

为了解决高速高压的旋转轴用密封问题,使普通液压油不泄漏到安装的轴承上,使轴承在工作中正常润滑,保持正常使用寿命,利用弹性体弹性变形原理,选取适当弹性压缩率,参考多种密封结构,设计了一种高速高压轴用密封,为该问题的解决提供了一种较好的密封方案和密封结构。

高速高压双圆弧斜齿齿轮泵空化抑制措施研究

双圆弧斜齿齿轮泵在高速高压工况下其内部流场空化现象严重,对齿轮泵的性能产生不利影响。为抑制齿轮泵的空化,建立了双圆弧斜齿齿轮泵吸油腔近啮合区域压力数学模型,以该区域压力值最大为目标函数,利用遗传算法对其各个影响因素求最优解,重新建立齿轮泵三维模型并设定模拟工况,利用动网格技术,通过PUMPLINX对齿轮泵内部流场的空化现象进行数值模拟,并分析了抑制空化后对齿轮泵的影响。结果表明:抑制空化后齿轮泵内部流场空化现象明显减小,齿轮泵的空化现象得到了有效的抑制,验证了吸油腔近啮合区域压力数学模型的正确性;相对于抑制空化前,抑制空化后的齿轮泵流量脉动和流量脉动率明显减小,泵出口流量脉动率减小了25.63%,泵出口平均流量提高了4.4 L/min,泵容积效率提高了10.04%,显著提高了双圆弧斜齿齿轮泵的性能。

高速高压圆弧齿轮泵滑动轴承油膜特性研究

以用于补偿高速高压圆弧齿轮泵不平衡径向力的滑动轴承为研究对象,在对其进行理论建模和分析的基础上,利用计算流体动力学软件Fluent分析相同工况下不同初始油膜厚度、进油口直径、进油口角度、轴向封油边宽度、油腔深度等结构参数对滑动轴承油膜特性的影响,并在此基础上对轴承结构参数进行了优化,最后通过实验进行验证。研究结果表明:初始油膜厚度和进油口角度对轴承温升影响显著,初始油膜厚度或进油口角度的增加使滑动轴承温升明显减小;轴向封油边的增加使轴承承载面增大,轴承承载力和温升也随之增大;进油口直径取1.7 mm和静压槽深度取1 mm时,使轴承温升达到最低;在负载压力15 MPa、转速6000 r/min工况下,与安装未优化滑动轴承的齿轮泵相比,安装优化后滑动轴承的齿轮泵温度降低5℃。

双圆弧斜齿轮泵高速高压化流量脉动研究

为提高双圆弧斜齿轮泵在高速高压工况下的流量品质,减小流量脉动对振动、噪声等问题的影响,文中通过理论推导流量脉动系数公式,得到齿轮各参数与流量脉动之间的关系,进而对齿形参数进行优化设计,使得流量脉动系数理论为零。采用流体动力学(CFD)仿真,对双圆弧斜齿轮泵内部流场进行数值模拟,与试验结果进行对比验证。结果表明:螺旋角为31.3°时,脉动系数为零,实现了新型双圆弧斜齿轮泵理论上无流量脉动;转速为5 000~12 000 r/min,出油口流量脉动基本为零,验证了理论设计的正确性及满足了齿轮泵高速化后的性能要求;负载压力为5~25 MPa,出油口流量脉动基本为零,满足了齿轮泵高压化后的性能要求;试验结果与仿真结果流量误差在3%左右,说明了仿真结果的正确性及双圆弧斜齿轮泵泄漏量少,容积效率高。

高速高压超临界二氧化碳干气密封性能试验研究

超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))布雷顿循环发电技术具有多方面优势,未来应用潜力巨大。S-CO_(2)叶轮机械一般选用泄漏量极低的干气密封,但是S-CO_(2)的特殊物性对干气密封的密封性能的影响显著,针对S-CO_(2)干气密封的性能研究多以理论仿真为主,少有试验研究支撑。针对不同运行工况下的S-CO_(2)干气密封的稳态性能,该文搭建高速高压干气密封试验台,试验研究不同转速、进气压力、进气温度对SCO_(2)干气密封的泄漏量和摩擦耗功的影响规律,并将泄漏量的理论计算结果与试验值进行对比。结果表明:S-CO_(2)干气密封的泄漏量及摩擦耗功随转速、压力的升高及温度的降低而增大,转速与压力的影响较大,温度的影响较小。泄漏量计算值与试验值存在一定偏差,最大偏差在20%左右。结果可为理论计算模型及计算方法的修正提供参考,以进一步分析S-CO_(2)干气密封的密封性能。

高压釜高速冲刷腐蚀实验腔内流场数值模拟

在用高压动态反应釜夹具和试件尺寸主要适用于油田集输管线生产工况,无法满足模拟气田集输管线介质高速流动生产工况需求。增大夹具和试件直径可在不提高电动机转速的情况下大幅提高实验介质速度,采取常规计算方法只能确定试件直径,试件长度却无从确定。计算流体力学从流体微团入手,通过数值方法求解质量、动量、能量等守恒方程,对试件外壁附近介质流动情况进行数值模拟计算,从而确定能够较真实模拟生产工况的试件长度。通过对高压高速冲刷腐蚀实验腔内流场数值模拟计算,最终确定试件长度为126 mm,此尺寸试件侧面中部大部分区域附近的介质流动的湍流强度、湍流动能变化量很小、很稳定,流动状况为湍流但没有涡流存在,基本可以满足冲刷腐蚀实验要求。对新的反应釜开展了高压高速涂层抗冲刷腐蚀性能等实验,当实验流速为8 m/s、压力为12.8 MPa时,其运行平稳,实验效果良好。

高速高压螺旋槽干气密封端面温度的测试分析

由于高工况和端面间隙3~5μm,因而对端面温度的测试技术是个难点,更是研究端面微尺度热流体力学的关键点。采用Lab VIEW对端面温度编写测试程序,选定符合要求的传感器等设备,确定相应的测试技术,采取抑制干扰的措施,对端面温度进行测试,研究不同工况和启停阶段下端面温度的分布和其原因。试验结果表明：不同压力和转速下,端面的温度分布：根径大于内径大于外径,最高温度发生在根径处,为90.90℃,说明非接触状态下,以根部大压降引起的热耗散所产生的温升为主。启停阶段外径温度最高,说明接触状态下,以固体壁面间摩擦产热为主。这与先前利用热耗散变形得到的理论结果相吻合,验证了根径区域为温度最高点。试验结果为今后考虑热耗散下的槽形优化提供了依据。

高速高压流体密封性能的试验研究

研制设计了一台高转速、高油压,适用于旋转运动和往复运动的动密封性能试验台,可以灵活地针对不同的动密封形式进行相应的试验研究。通过试验系统可以完成静态和动态的泄漏检测,密封元件的磨合性能试验和密封元件的温升试验,具备良好的通用性和实用性。对实际的密封元件进行试验,获取其性能参数及其影响规律曲线,探讨了各环境参数对密封性能的影响。

专用高速高压驱动器设计

以标准3-μm双阱CMOS工艺为基础,开发了高低压体硅CMOS工艺,解决了低压CMOS和高压LDMOS工艺兼容性问题。基于RESURF原理,设计了八边形结构的高压LDMOS;完成了低压控制电路与高压LDMOS集成专用高速高压驱动器的设计。测试结果表明,高压LDMOS的开通电阻约为22Ω,击穿电压不高于130V;专用高速高压驱动器功能指标达到设计要求。

高速高压圆弧螺旋齿轮泵径向力补偿方法研究

针对普通径向力补偿方法难以解决圆弧螺旋齿轮泵在高速高压下径向力剧增的问题,建立了齿轮轴受力数学模型,设计出一种新型滑动轴承,对剧增的径向力进行补偿,即圆弧螺旋齿轮泵压油腔内的高压油通过滑动轴承进油口流入滑动轴承的静压槽内,作用在齿轮轴上,以补偿径向力;然后利用Fluent软件对高速高压工况下新型滑动轴承与普通滑动轴承的承载特性进行对比分析,并通过实验进行验证。研究结果表明:新型滑动轴承静压槽内的油液压力与负载压力变化一致,且静压槽内油液压力未产生压降,补偿不平衡径向力效果显著,大大降低了轴承磨损;在额定压力为25 MPa工况下,相对于普通滑动轴承,新型滑动轴承承载能力提升了约4倍,温升降低了10℃。

高速高压宽温域动压密封动环端面微变形及其改善方法

针对高速高压高温/低温工况下动压密封变形问题,以动压密封的典型结构为研究对象,考虑动环的支撑和约束,建立热固耦合分析模型,研究热载荷、力载荷和约束对动环端面微变形的影响,并提出动环端面微变形改善方法。结果表明:多载荷共同作用时,温差对动环端面微变形影响最大,其次是转速和压力;在2种情况下,动环端面微变形受温度值的影响很小,主要与温差有关;相比低温,动环端面微变形更易受高温的影响,单位温差的变形变化量为3~4倍;动环形心距旋转中心越远,动环端面微变形受转速影响越大,且呈抛物线关系;动环端面微变形与压差呈线性关系。对高速高压宽温域的动压密封,控制动环端面微变形,首先,应降低动环的温差;其次,若转速够高,应适当增加动环厚度,通过扩大形心变化区域能增加86%的动环端面微变形范围,若转速不够高,通过合理的结构设计约束动环内表面以控制动环翻转,最大能降低65.2%的动环端面微变形;最后,合理设计的轴向压紧力能进一步确保动环端面微变形维持在极小范围内。

高速高压圆弧螺旋齿轮泵漩涡空化数值模拟研究

为了深入研究圆弧螺旋齿轮泵在高速高压工况下吸油腔漩涡空化及其对齿轮泵性能的影响,以过渡曲线为正弦的圆弧螺旋齿轮泵为研究对象,选择全空化模型,应用计算流体动力学软件(PumpLinx)对圆弧螺旋齿轮泵在高速高压工况下进行了数值模拟,针对漩涡空化出现的位置、形成过程、演变过程及对出口流量特性的影响进行了研究。结果表明:在高速高压工况下,齿轮泵吸油腔齿背部边缘位置出现漩涡流动,从而产生漩涡空化,漩涡核心位置的空化现象最为严重,向漩涡的边缘位置空化程度逐渐减弱;该位置的漩涡空化呈现周期性的形成-发展-消失的过程;空化导致泵出口流量脉动和压力脉动增大,周期性的漩涡空化造成泵出口流量周期性波动,对齿轮泵出口流量产生不利影响。

工程陶瓷材料在高速高压旋转密封中的应用

论述了新型工程陶瓷材料在高速高压旋转密封元件上的应用,通过将工程陶瓷材料与金属材料的对比以及各种工程陶瓷材料之间的对比,筛选出适合于在高速高压旋转密封中应用的材料。

一种新型高压、高速旋转接头结构的研究及分析

本文介绍一种新型高压、高速旋转接头结构的设计及分析,重点介绍了其结构设计的原理、相关计算公式、关键零件的材料处理等,为从事高压、高速旋转接头研究和应用者提供参考。

探讨核主泵用流体静压型机械密封在高压和高速下的机械密封性能

将核主泵用流体静压型机械密封作为研究的对象,其中考虑到密封圈的影响,在高速和高压情况下,端面热弹变形很容易影响到其展现出来的密封性能的特点,因此采用有限元法阐述密封环的热弹变形,对其密封性能做出一定的分析。该文核主泵用流体静压型机械密封在高压、高速的条件下,高压会导致密封端面力变形,而高速环境中则会使端面间流体膜因粘性剪切作用,同时再加上旋转组件的搅拌生热,在整个机械密封的温度场发生改变的同时,密封环也产生了变形。