Development of a Novel Parallel-spool Pilot Operated High-pressure Solenoid Valve with High Flow Rate and High Speed

High-pressure solenoid valve with high flow rate and high speed is a key component in an underwater driving system.However,traditional single spool pilot operated valve cannot meet the demands of both high flow rate and high speed simultaneously.A new structure for a high pressure solenoid valve is needed to meet the demand of the underwater driving system.A novel parallel-spool pilot operated high-pressure solenoid valve is proposed to overcome the drawback of the current single spool design.Mathematical models of the opening process and flow rate of the valve are established.Opening response time of the valve is subdivided into 4 parts to analyze the properties of the opening response.Corresponding formulas to solve 4 parts of the response time are derived.Key factors that influence the opening response time are analyzed.According to the mathematical model of the valve,a simulation of the opening process is carried out by MATLAB.Parameters are chosen based on theoretical analysis to design the test prototype of the new type of valve.Opening response time of the designed valve is tested by verifying response of the current in the coil and displacement of the main valve spool.The experimental results are in agreement with the simulated results,therefore the validity of the theoretical analysis is verified.Experimental opening response time of the valve is 48.3 ms at working pressure of 10 MPa.The flow capacity test shows that the largest effective area is 126 mm2 and the largest air flow rate is 2320 L/s.According to the result of the load driving test,the valve can meet the demands of the driving system.The proposed valve with parallel spools provides a new method for the design of a high-pressure valve with fast response and large flow rate.

先导式安全阀整定压力预测方法研究

以自主研制的先导式安全阀为研究对象,针对先导阀的感压控制结构,开展整定压力预测方法研究。根据动作功能和结构原理分析,提出了一种测量整定预紧力的方式,并研制了专用传感器。对样机进行适应性改造和传感器安装后,开展相关冷态实验研究。结果表明,关键力值的监测数据可用于安全阀整定压力的预测,但还需进一步考虑温度等运行参数和阀门结构设计参数的影响,优化预测算法。

先导式比例电磁阀电磁力水平特性分析及优化

阻尼可调减振器作为悬架系统的核心部件,对汽车行驶平顺性至关重要,而先导式比例电磁阀作为减振器中的重要元件,对减振器性能起到关键作用。介绍了电磁阀的结构及工作原理,利用Maxwell 2D有限元仿真软件建立电磁铁仿真模型,对静态下的电磁力-位移水平特性进行仿真计算,并根据仿真结果对电磁铁隔磁环倾角、导套厚度、衔铁长度、衔铁宽度等结构参数进行调整分析,通过电磁力水平特性试验,验证仿真模型的准确性。引入正交实验法,对各参数进行协同优化,采用标准差这一指标衡量电磁力水平特性,优化后的产品电磁力标准差为0.635888,优化效果提升7.98%。为阀体的机-电-液-磁耦合仿真分析奠定了基础。

船舶舵机电液负载模拟液压系统建模与分析

针对多余力影响电液负载模拟装置精度和动态特性的问题,搭建电液负载模拟液压系统,并基于电液伺服阀和液压缸的数学模型,构建电液负载模拟装置的阀控液压缸位置伺服系统及力伺服系统的数学模型。采用AMESim软件对电液负载模拟液压系统加载缸的位移及加载力进行建模分析,分析结果表明力超调量过大,由此,提出采用加装先导式比例减压阀来减小外部负载冲击引起的多余力。通过仿真和试验表明,加装先导式比例减压阀可抑制系统压力冲击,有效降低系统多余力。可为电液负载模拟装置多余力的抑制提供理论指导。

DCS控制器中先导式泄压阀异常泄漏信号检测

在DCS控制器中,由于工作环境复杂,先导式泄压阀的泄漏往往呈渐进过程,其影响的电压信号表现为细微而持续的变化,传统方法基于静态或简单统计特征进行判断,难以捕捉因泄漏引起的微小动态变化,导致早期泄漏的漏检或误报。因此,提出一种针对DCS控制器中先导式泄压阀异常泄漏信号检测的新方法,对先导式泄压阀信号进行预处理消除噪声和干扰;应用变分模态分解(VMD)技术将预处理后的电压信号分解成多个本征模态函数(IMF)分量,揭示信号中不同频率段的特征,从而更容易捕捉泄漏引起的微小动态变化;从每个IMF分量中提取关键特征参数,并采用距离区分技术进行筛选,以确保所选特征对异常泄漏具有高敏感性和高区分度。设计并构建全卷积神经网络模型,将筛选出的特征参数输入该模型进行训练和学习,计算出该信号特征对应的异常泄漏概率,进而判断泄压阀是否存在异常泄漏,实现异常泄漏信号检测。实验结果表明:所提方法对电压信号分解准确率高,先导式泄压阀异常泄漏信号检测精度高。

阀口开度对航空高压电磁阀开启特性的影响

为了研究电磁阀阀口开度对其开启特性的影响,根据航空高压电磁阀的使用工况,建立其二维计算模型,采用仿真分析的方法对不同阀口开度下的电磁阀开启特性进行分析,得到了不同阀口开度下的流动特性分布情况,并计算得到了不同阀口开度下电磁阀内部上阀口、下阀口、球体圆周以及推杆端面等关键位置的压力变化曲线。结果表明,随着阀口开度的增大,工作介质在电磁阀内部的流速呈先降低再升高的状态,且在相对固定的位置出现一定漩涡;阀内腔区域C漩涡尺度随阀口开度的增大逐渐减小;上、下阀口在特征尺度范围内的压力呈现降低状,上阀口所受压力相对增大,球体圆周所受压力在上阀口压力变化的轴向尺寸范围内先增大再减小。

湿式离合器先导式电液调压阀时频域建模与分析

先导式电液调压阀是大功率湿式离合器换挡系统的核心部件,由于其多个环节存在参数时变和强非线性特征使其频率响应特性发生变化,进而影响换挡过程的油压调节的快速性与稳定性。在剖析先导式电液调压阀工作原理的基础上,考虑阻尼系数、流量系数和增益系数随油温的可变性,建立了先导式电液调压阀在工作过程中的数值模型,并推导了其频域模型。研究了先导式电液调压阀在不同参数下的时域和频域响应特性,得到了参数变化的影响规律。结果表明:增加系统响应的带宽会提高油压响应速度,但会降低阻尼比,使得油压响应的调节时间增加。系统的结构参数、输入信号以及工作油温均会影响其响应特性。基于该方法能够快速的判断先导式电液调压阀在全工作范围内的响应速度和稳定性问题,从而有助于改善先导式电液调压阀的油压动态跟踪性能。

闭合状态下高温气冷堆主蒸汽先导阀温度场数值分析

以高温气冷堆主蒸汽先导式安全阀为研究对象,采用实体单元进行建模,对主蒸汽安全阀的各部件与内部的水蒸汽流体耦合,采用有限元软件ANSYS进行温度场分析计算。结果表明阀门闭合状态下,流体域温度最大值在主阀入口处为576℃,随着流体远离主阀入口,温度逐渐降低,最小值为28.8℃。阀门固体域中,主阀外壁面温度为139℃,导阀外壁面的温度为44℃,切换器外壁面的温度为50℃。对于安全阀整体结构设计具有一定指导意义,可为分析安全阀热变形以及结构强度提供数据。

先导式高压电磁阀开启特性的光学测量

针对先导式高压气动电磁阀这类阀芯运动位移小,且结构封闭在阀体内的高速运动构件的运动特性难以直接精确测量的问题,提出了一种基于高速相机小位移放大机构的开启特性测量方法。建立分辨分析模型,搭建测试系统,并针对通径为20 mm的二位二通高压电磁阀进行多种压力下的开启特性测试,获得了先导式高压电磁阀的开启特性随工作压力的变化规律,验证了该方法的可行性和准确性,为高压小位移阀芯运动特性的测量提供一种可靠的方法。

浅议先导式电磁阀出现“反流”的一种解决方法

先导式电磁阀工作系统有时会出现反向压力大于正向压力的情况,从而出现电磁阀出口端介质从电磁阀进口端倒流的现象,称之为“反流”。本文介绍了先导式电磁阀出现“反流”的故障模式,从电磁阀的结构组成和工作原理入手,对“反流”现象进行分析,总结先导式电磁阀出现“反流”的原因,提出了先导式电磁阀“反流”现象的解决方案,并对其可行性进行分析,最后针对“反流”现象的解决方案提出相应的注意事项。

附加背压对先导式安全阀整定压力性能影响的试验研究

根据安全阀的结构作用形式,在易燃易爆、有毒有害介质且排放工况带附加背压力的使用环境中,优先选用先导式安全阀。先导式安全阀不同的结构形式,其整定压力受附加背压力的影响有所不同,本文从先导式安全阀的结构形式着手具体分析其原因,并通过自建的安全阀型式试验装置进行附加背压力性能比对试验验证,以提出相应的选型注意事项。

超临界二氧化碳闭式试验回路压力调节系统

超临界二氧化碳具有低黏度、高密度以及良好的流动性等特点。通过闭式试验回路对其特性研究的过程中,试验回路的压力调节是一个重要方面。介绍了压力调节技术、压力调节系统组成,基于PLC控制系统、bang_bang控制原理、脉冲宽度调制和脉冲序列输出技术,以柱塞泵、电磁阀、压缩机等为主要设备,设计了一套压力调节系统。介绍了压力调节工艺流程及控制系统组成、压力调节原理及过程。经过系统设计和理论分析,可实现超临界二氧化碳闭式试验回路压力的远程、连续、精确调节。为类似闭式回路压力调节提供一种可行思路和方法。

直动型气动电磁阀综合性能测试系统研究

针对目前国内对直动式气动电磁阀测试存在的不足问题,采用高速数据采集系统,应用计算机控制技术,设计了电磁阀综合性能检测系统。测试项目主要有动态特性检测、密封性检测、疲劳寿命测试,并首次引入了最低先导压力的测试,突破了以往只针对单个参数测试的局限。为验证系统的准确性,设计完善了一种基于MATLAB/S imu link的电磁阀动态仿真模型,可应用于电磁阀设计时的多参数仿真和优化设计。运用仿真模型和测试系统,测试、分析了气路压力条件对电磁阀性能的影响,确定了电磁阀测试或使用时的最佳气路压力条件。实验结果表明:该系统能很好地对电磁阀的综合性能进行评判,系统时间分辨率达到0.1 m s,压力分辨率0.1 kPa。

高压共轨式柴油机电磁阀驱动响应性研究

建立了高压共轨式柴油机电磁阀驱动电路的数学模型。通过对模型的分析,研究了驱动电压、元器件特性、驱动方式对电控柴油机电磁阀的开启以及关闭响应的影响并通过实验验证了该模型的正确性。讨论了在电流进入保持时,采用脉宽调制(PWM)的驱动方式,驱动电压与脉宽调制频率、电流波动间的关系。设计了采用高低电源驱动的电控柴油机电磁阀驱动电路。该电路驱动电控柴油机电磁阀时,驱动电流从0提升到峰值电流10A仅需要63μs,驱动电流从保持的5A降低到0．3A时仅需要35μs,满足电控柴油机对电磁阀驱动电路的严格要求。

导阀参数对先导式减压阀动态特性影响的分析

在分析先导式减压阀的结构和工作原理的基础上,基于多学科领域复杂系统建模仿真平台AMESim软件建立了先导式减压阀的仿真模型,通过改变导阀参数对先导式减压阀的动态特性进行了数值仿真,得到了先导式减压阀的动态特性曲线。由仿真和实验结果对比可知,导阀参数的合理选择可优化先导式减压阀的动态品质,研究结果可为先导式减压阀的工程设计提供可靠的理论基础。

高压气动比例减压阀设计与仿真

提出一种高压气动比例减压阀,该阀由比例电磁铁控制的二位三通型滑阀式先导阀和活塞提升式主阀组成,通过压力传感器和控制器构成闭环电反馈控制,最高工作压力为31.5 MPa。该阀虽然存在少量先导耗气,但保证了压力调整的快速性和稳定性,克服了先导泄漏对减压阀的影响,避免了先导阀意外结冰的发生。在介绍结构及工作原理的基础上分析了该减压阀的特点,利用AMESim建立了考虑气源压力和负载流量波动的仿真模型。仿真结果表明：该阀在气源压力缓慢下降且负载流量大范围波动的情况下能实现稳定的压力输出,在不改变控制参数的前提下,当气源压力为31.5 MPa时输出压力可在1~30 MPa范围内稳定;先导阀预开口形式对压力精度影响较小,但应避免正开口以减少气体浪费;先导阀环形间隙高度控制在10μm左右较为合适。

基于AMESim的先导膜片式电磁阀动态特性仿真

介绍了先导膜片式电磁阀的结构及工作原理,建立了其多物理过程耦合的数学模型,利用AMESim软件建立了先导式电磁阀动态仿真模型,研究了节流孔、工作压力、弹簧刚度及弹簧力对先导膜片式电磁阀动态响应的影响。结果表明:节流孔对响应时间的影响因素较大,随着节流孔的增大,阀门的打开响应时间越长,关闭响应时间越短。该分析方法可应用于先导式电磁阀的设计和分析,具有一定的工程应用价值。

阀芯结构对纯水溢流阀抗汽蚀特性的影响研究

介绍了所研制的先导式纯水溢流阀及其工作原理。从流场控制的角度,研究了先导式纯水溢流阀抑制汽蚀方法。应用CFD技术对溢流阀主阀流道内的流场流态进行仿真,获得了单级节流、带高压引流的单级节流、多级节流和带高压引流的多级节流4种结构下的压力和汽穴分布图像。在不同压力、阀口开度等多种条件下,对先导式纯水溢流阀进行了试验研究。结果表明,利用多级节流和高压引流补偿相结合的方法能有效抑制汽蚀、提高纯水溢流阀性能。

基于电流特征值的高压共轨柴油机喷油器驱动电路故障诊断及补偿处理系统设计

为了满足高压共轨柴油机喷油器电磁阀的响应特性,设计了喷油器高、低电压分时驱动电路.根据驱动电路在正常情况和在各种不同故障状态下的驱动电流的特征,设计了一种基于电流特征值的电磁阀驱动电路故障诊断和补偿处理系统.试验表明:该系统能够实时地检测电磁阀驱动电路的故障,能在0.005,ms内检测出电路过载故障,并采取相应的自保护措施;补偿处理系统能根据故障自动调整喷油定时和驱动波参数等,保证故障缸和正常缸相同的喷油定时和喷油量.

高压共轨柴油机喷油器电磁阀故障诊断系统设计

根据电磁阀驱动回路仿真及试验,得出了高压共轨柴油机喷油器电磁阀在正常工作时以及短路、断路等各种故障状态时的驱动电流特性。根据对这些情况下驱动电流特征的对比,采用软件与硬件相结合的方法,设计了高压共轨柴油机喷油器电磁阀实时故障检测系统。该系统能够检测电磁阀的不同故障并且能在电磁阀故障时实现ECU的自保护功能。试验证明,该方法是一种实用而且快速的电磁阀故障检测方法。