Local dynamic balance theory and technology of flow field in multilayer gob area

Flow field in multilayer gob area, which formed in small hiden-depth, multi-coal layer groups, close distance, hard coal layer, and hard roof, possesses characteristics such as complex, changeable and unstable. Dynamic balance theory of local flow field in multilayer gob area was built based on the realistic requirement that the serious threat on current mining coal layer by large-scale spontaneous combustion fire on close spontaneous combustion coal layer group of Datong Coal mining area at the ＇di-hard＇ conditions was caused by small coal pit mining. The kernel was in dynamic balance between flow field pressures of working face and local flow field in multilayer gob area was kept by transformation. Corresponding technology and set of devices were developed.

具有变超越负载的液压调平系统负载口独立控制方法

液压调平系统平台回落过程中存在超越负载,且随着负载重心偏移和平台倾角变化,作用于支腿液压缸的负载力也会随之变化。传统液压系统中负载控制阀或平衡阀在平衡变超越负载时速度控制效果差,容易发生速度抖动。为解决这一问题,采用负载口独立控制技术,针对平台回落时液压缸存在的变超越负载工况,提出对液压调平系统中液压缸有杆腔进行压力控制,无杆腔进行流量控制的压力-流量复合控制方法,建立其数学模型,并进行AMESim和Simulink联合仿真验证。结果表明,在负载力发生突变时,液压缸有杆腔压力和无杆腔流量均可在0.2 s内恢复至控制值,平衡掉系统变超越负载的同时,能够满足系统的速度控制需求。

负载口独立控制系统非线性滤波振动抑制方法

针对负载口独立控制系统在作业过程中时常因控制信号突变而造成执行器速度振荡及液压缸两腔压力波动,从而导致操作舒适性和机器可靠性降低甚至引发安全事故的问题,首先,分析了负载口独立控制系统压力流量复合控制策略以及传统阻尼补偿方法抑振的局限性,阐明了引发速度振荡与压力波动的原因;然后,基于该控制系统,提出了采用非线性滤波器修改突变控制信号的抑振方法,并给出了非线性滤波器的边界选取原则;最后,设计了负载口独立控制系统的进出口阀控制器,通过修改参考流量信号,降低了不同突变信号对执行器速度带来的影响。基于20 t挖掘机负载口独立控制系统开展数值仿真,结果表明:相较于传统阻尼补偿方法,采用所提方法能够有效降低阶跃、斜坡信号引起的执行器速度振荡与压力波动,且在动臂液压缸全伸、全缩典型工况下压力波动较小,并使速度振荡降低了32.5%~64.7%,从而有效改善了系统的动态特性。

基于BP神经网络的独立节流口阀流量-压力复合控制方法

相较传统比例阀,独立节流口阀因阀口独立控制,更易实现流量-压力复合控制功能。但由于流量、压力控制过程为多级闭环控制,仅采用传统PID控制算法难以满足流量-压力复合控制的要求。针对某型双阀芯独立节流口阀,提出了基于BP神经网络PID的流量-压力复合控制策略,利用BP神经网络算法可以逼近任意非线性函数的特性,实时调整PID控制器的参数值,并进行了理论分析和实验研究。结果表明:采用BP神经网络PID控制算法在流量-压力复合控制时,流量、压力控制精度分别为1.8%和2.1%,可以满足大多数流量-压力复合控制场合的需求。

深大断裂控制油藏油柱高度计算方法

深大断裂控制油藏储集层埋藏深,厚度大,油井难以钻穿整个油层。针对断控油藏油柱高度计算,建立了断控油藏油柱高度物理模型,并在此基础上,阐释了井筒温度剖面推算法的思路,推导了油水柱压力系数折算法计算油柱高度的公式,提出了考虑长方体泄流区域的动态储量反算法和考虑重力影响的等值渗流阻力法。应用这4种油柱高度计算方法,对塔里木盆地富满油田某断控油藏的2口井进行计算,结果表明,这4种方法计算的油柱高度具有一致性,2口井的平均油柱高度分别为675.39m和634.60m。

页岩气平台中压工艺流程的现场应用与评价

为解决川南页岩气地面集输系统面临的工艺流程复杂、地面建设投资高等难题,创新采用了优化简化的平台中压工艺流程,引入了智能精细控压、气液两相不分离计量、集中旋流除砂+分离组合等技术,并开展了适应性研究分析及实施效果评价。研究结果表明:1)“固定式油嘴+笼套式调节阀”精细控压工艺使气井压降速率得到有效控制,压降速率低于0.1 MPa/d;2)两相流量计30 d累计气相和液相计量数据与高级孔板阀和电磁流量计比对偏差分别在6%、10%以内;3)“集中旋流除砂+分离”组合工艺对井口砂砾起到较好的脱除效果,有效保护下游集气管线。结论认为,中压工艺流程主要技术指标达到设计要求,满足页岩气平台稳产期生产需求。

智能物联控制阀门的方案设计

介绍了一种智能物联控制阀门,对其定义进行了阐述,详细介绍了智能物联控制阀门的结构组成和工作原理,描述了数据传输及控制流程。分别描述了涡街流量计、旋进旋涡流量计和电磁流量计的原理和适用场景,阐述了不同的介质阀门材料的选用原则,最后对智能物联控制阀门的特点进行了总结。

泵阀复合进出口独立控制液压挖掘机特性研究

传统四边联动阀控制液压执行器可控性差、在超越负载工况能耗大。为改进这些不足,提出动臂、斗杆液压缸和回转液压马达采用泵阀复合、流量压力匹配进出口独立控制、铲斗液压缸与行走液压马达采用原有四边联动阀的液压挖掘机整机方案。建立液压挖掘机机械结构多刚体动力学与电液系统联合的数字样机,利用该样机分别对采用负载敏感系统和新回路系统控制的动臂、斗杆和回转马达三个执行机构动静态性能和能耗特性进行研究。进一步构建基于上述原理的试验测试样机,试验结果表明所建立数字样机具有较高的准确性;采用流量匹配进出口独立控制方法可以显著降低阀口工作压差,提高能量利用效率,减小执行机构压力冲击,提高整机运行平稳性。

汽轮机调节阀内流动特性的试验研究

介绍了最常用的G-I型调节阀内的动态压力测量方法及其各关键部位的流动特性,尤其是引起不稳定流动的主要因素即气流的压力脉动特性。测试结果表明,调节阀处于不稳定工作状态即阀杆振动工况取决于脉动压力与阀杆固频率是否同频,并非其脉动压力值大小;调整阀杆固有频率是消除调节阀振动最简便和有效的方法。

面向灌区调水工程的远程自动计量闸门研究

设计了一种基于远程无线通信技术的灌区动态调水系统,由安装于各级渠道上的自动计量闸门集群和运行于调度中心的远程调水控制系统组成。利用明渠测流理论和传感测量技术,实现了闸门的计量功能;对称双轮双向卷拉驱动机构和中空蜂窝闸板结构设计,提高了闸门启闭运动的可靠性和闸门运行能效;开发了基于ARM的闸门终端控制器,实现了闸门终端的智能控制和无线远程通讯,多种闸门工作模式可满足不同的应用需求;设计了太阳能供电与电源管理系统,解决了闸门野外工作的供电问题;开发了远程动态调水控制的应用软件包,实现了对闸门的远程监控与联动调水。实验表明,闸门终端环境适应性强,性能稳定,动态水位误差小于5 mm,闸门定位误差小于1 mm,自由流的测流误差小于4.6%,淹没流测流误差小于8.3%,可满足各类自动调水工程应用。

3WY-A3型喷雾机变量喷雾实时混药控制试验

为依据作物对药液的实际需求进行变量喷施,达到节约农药和保护环境的目的,该文针对3WY-A3手推式喷雾机,设计了一种实时混药式变量喷雾系统。该系统主要包括混药装置、差压流量计、流量控制阀和控制系统硬件及软件等。通过实时混药控制试验,结果表明,药流量的控制范围为0.1～0.9mL/s,误差在±5%左右。该研究可为实时混药变浓度喷雾机的设计提供参考。

自力式调压阀变开度流场及特性分析

以研究自力式调压阀性能为目的,利用动态网格方法对阀门内流场进行数值模拟。通过对不同入口流量和弹性系数的多个算例分析得到:稳定压力和入口流量呈直线关系;稳定压力、阀门开度和弹性系数呈二次曲线关系。调压阀在入口质量流量变化时,阀门可以很快稳定,实现对压力和流量进行的调节。

一种新型容积式复合齿轮动态流量计

针对目前国内的容积式流量计不能用来测量高压液压系统动态流量的问题 ,利用复合齿轮泵的工作原理 ,设计了一种可用来测量高压液压系统动态流量的容积式动态流量计。该流量计的工作原理是将被测动态流量信号转换为流量转换器中心轮的转速信号 ,再通过测速发电机 ,将转速信号转变为电信号 ,通过放大器、A D转换器、数据采集卡 ,将数据送入计算机进行处理 ,最终实现对被测系统的动态流量测量和实时控制 ,具有测量范围大、精度高。

基于环形管差压波动信号测量气液两相流气相含率的研究

设计了一种新型多圈环形管用于气液两相流参数的测量,对环形管上升段水平方向内外侧差压波动信号进行了分析,采用无因次分析方法获得与差压波动信号均方根相关的特征量,建立了此特征量与容积含气率的关系模型,并在此基础上进行了实验.实验结果表明与差压波动信号均方根有关的特征量和容积含气率存在一定的关系,在考虑到气体密度的影响之后,引入气体密度对关系模型进行修正,建立了差压波动信号均方根和容积含气率量纲1的线性关系模型.在容积含气率小于0.65时,气液两相流的容积含气率测量误差小于5%,为气液两相流的容积含气率测量提供了一种方法.

泄流状态下输气管道内检测器流场计算

针对输气管道内检测器运行速度控制问题,研究了在泄流状态下输气管道内检测器的流场计算方法.基于输气管道内检测器的运行原理,利用标准孔板流量计构造内检测器泄流孔模型.以计算流体动力学理论为基础,应用计算流体动力学软件ICEM CFD和ANSYS CFX11.0生成流场模型并进行了数值模拟,用流体流经标准孔板时的流场模拟泄流状态下输气管道内检测器的流场,实现了对气体流经标准孔板前后压力场、速度场的数值分析.利用计算所得结果对流体流经内检测器模型的一些特点进行了分析,并对泄流孔的不同孔径进行了模拟.研究结果表明:利用标准孔板流量计作为在泄流状态下的输气管道内检测器模型具有一定的尝试性,对进一步研究输气管道内检测器速度控制问题具有一定的辅助作用.

径向流磁流变阀动态性能及阀控缸系统阻尼特性研究

针对目前磁流变阀输出压降较小的缺点,设计了一种可有效提高压降的径向流磁流变阀,分析了其工作原理及压降数学模型.搭建性能测试实验台对不同加载电流及不同流量下的径向流磁流变阀压降及响应性能进行试验分析;同时对磁流变阀控缸系统进行了阻尼特性分析,分别测定了不同电流、频率及振幅下的动力性能.结果表明,以径向流磁流变阀为核心元件的阀控缸系统能够输出较大阻尼力,最大阻尼力达5 kN;系统响应迅速,电流1.2 A时压降可达3.2 MPa,响应时间在100~150 ms之间.输出阻尼力连续可调,同时输出阻尼力受活塞杆运动速度影响很小,阀控缸系统能在各种工况输出稳定阻尼力.

调速阀出口节流调速系统动态特性研究

针对回油路串接调速阀的调速阀出口节流调速系统,以负载作为输入,液压缸有杆腔和无杆腔压力作为输出,分别建立了系统的数学模型,系统可简化为稳定的二阶系统,得到了液压缸两腔压力超调量的变化规律.通过试验,利用压力传感器测量液压缸两腔压力变化,对理论推导和分析进行了验证.

供热管网热平衡调节技术探讨

阐述了水力失调的概念、类型以及形成原因,提出了利用平衡阀解决水力失调问题。介绍了静态平衡阀、自力式流量控制阀、自力式压差控制阀和动态阻力平衡阀的工作原理及技术特点,分析了不同供热系统运行特点及平衡阀的选用。

计量供热小区变流量测试与分析

从不同的空间尺度和时间尺度对北方某分户计量按热量收费的住宅小区进行了变流量测试与分析,测试结果发现,用户流量变化差别很大,日最大相对流量变化范围为0～100%;从用户、楼到换热站的相对流量变化幅度逐渐减小;换热站的流量变化存在高低不同频率的波动,1h内的相对流量变化幅度小于2.5%,1d内小于5%,一个控制周期内小于10%,整个供暖季的流量变化明显受压差控制的影响,呈阶跃性变化;水泵功耗与压差设定值有关。

分段低压输水管系水力振荡的动荷载分析

本文将结构动力学思想引入到水流振荡问题中分析来,深入探究了非恒定流调节时,分段低压输水系统水面及流量振荡的机理。并应用仿真计算,证明来水过程即为输水系统相应的动荷载。在此基础上结合信号分析理论研究了来水过程对输水系统水力振荡的影响,采用三角函数方式控制来流,可以实现通过对动荷载的控制来减小输水系统的水力振荡。