单井抽出-回渗同步循环地下水水力控制模型研究

为研究单井抽出-回渗同步循环地下水水力控制技术中主要参数之间的关系以及参数对该技术的影响,搭建实验室尺度孔隙含水层物理砂柱模型并基于该物理模型构建MODFLOW地下水流数值模型,研究了通过单井抽出-回渗同步循环过程来实现人工控制地下水流场和水力梯度的可行性以及水文地质条件和水动力条件的影响.结果表明:(1)物理装置运行一段时间后,抽出-回渗达到平衡.(2)基于物理装置不同位置实测水位校准后的数值模型精度较为理想(纳什效率系数为0.88),可以较好地刻画实现水力控制时物理模型中的实际地下水流场.(3)抽出-回渗量的变化对水位降落漏斗的范围(28.0~28.5 cm)几乎无影响,而对其降深影响较大,当抽出-回渗量分别为1、2.5、5、10 cm3/s时,最大降深分别达到1.76、4.55、9.75、18.65 cm,分别为含水层厚度的2.5%、6.5%、13.9%、26.6%.(4)基于裘布依公式,实现水力控制时含水层不同位置处水位高低与抽出-回渗量大小(水动力条件)和含水层渗透性强弱(水文地质条件)有关,根据16种抽出-回渗和含水层渗透性的不同情景的数值模拟结果拟合,发现Q/K与(h2-hw2)/(lgr-lgrw)(h为含水层某处水位,m;hw为抽水井处水位,m;r为含水层某处与抽水井井轴距离,m;rw为抽水井半径,m)之间呈线性关系,拟合系数R2=0.99.研究显示,结合物理和数值模型,采用裘布依公式获取水力控制必要参数和对应关系,为实际场地的应用提供理论参考.

预弯机升级改造技术路线与策略

预弯机是20年前技术引进、消化吸收的国产化设备,尽管预弯机服役了20多年,但是在使用过程中出现过许多问题。在数字经济时代的今天,需要用自动化、信息化、智能化手段对其进行升级改造。本文收集、整理、借鉴了预弯机在制造、使用、维修方面的经验和教训,对预弯机进行了全面、系统的反思与总结。针对机、电、液方面的典型问题进行了具体分析与研究,提出了预弯机升级改造的技术路线与策略,并详细论述了具体技术方案。

基于模糊RBF的液压压裂泵同步研究

针对液压压裂泵的液压缸工作中的不同步导致整个系统流量和压力脉动大、输出效率低、液压元件使用寿命短的问题,以阀控缸为研究对象搭建其数学模型,提出利用模糊RBF神经网络+交叉耦合的控制策略对液压缸的同步动作进行控制。在传统模糊控制的基础上,将模糊控制与RBF神经网络控制融合在一起,根据系统数学模型,设计了跟踪控制器和同步控制器,实现对阀控缸系统的精准控制与同步反馈。仿真结果表明:与传统PID和模糊PID系统相比,模糊RBF神经网络+交叉耦合同步控制策略同步精度高,响应速度快,有较好的鲁棒性和稳定性。

水力激振作用下的蓄能机组泵工况稳定性分析

随着我国蓄能机组的大量投运,水力激振所引发的机组稳定性问题日益严重。针对蓄能机组泵工况运行时的水力激振问题,采用现场试验手段获得了额定转速下蓄能机组调相压水工况与稳定泵水工况运行时的机组振动、摆度数据,采用频谱对比分析方法,研究了两种工况下各稳定性测点频谱,通过频谱中频率成分的变化,指出了不同部位测点中频率成分存在的差异。分析结果表明:承受垂直载荷部件振动幅值水泵工况较调相工况略有增大趋势;112.5Hz动静干涉频率成分主要在机组垂直振动方向上传播,且逐渐衰减;水力干扰导致泵工况部分测点的频率成分中增加了叶片通过频率56.25Hz和动静干涉频率112.5 Hz,但频率成分的增加并不一定引起机组振动与摆度混频幅值的增大;由于机组振动中261Hz等高频成分的出现,未来厂房与机组的动力分析报告中应包含高频成分,并进行复核。本次观测为转轮设计及研发人员提供了翔实参考数据。

双定子多输出泵在同步回路的设计

随着液压技术的普及,液压同步回路的应用获得了工程行业广泛的认可,但是当前最为常见的几种同步回路却存在很多弊端。如何更好地实现同步运动效果,获得更多的同步运动形式、更高的同步精度是液压同步回路设计中的重要任务。双定子多输出泵作为一种新型的液压元件,由内泵和外泵构成,既能够实现多输出,还能根据要求实现比例输出,并且内外泵之间相互独立,既能实现单独输出,也能实现联合输出。将这种新型液压元件进行回路设计,取代原有的液压同步回路设计,探究新型液压元件双定子多输出泵(简称双定子泵)在同步回路中应用的性能特点以及其驱动多液压缸同步的规律。借助液压系统的分析,设计出单作用双定子泵、双作用双定子泵的同步回路,与传统的同步回路进行比较,发现新型同步回路具有能驱动不同缸径的液压缸同步,能实现多种同步速度,具有回路功率损失少,泵的使用个数少,同步精度高等优点;用已加工出的双定子泵样机组成同步回路进行实验,结果表明其确实能够达到较高的同步精度,并且发现影响新型同步回路同步精度的主要因素为双定子泵的内部泄露。因此,应用双定子多输出泵能消除当前液压回路中的一些问题,为同步回路提供了一个新的研究方向,为双定子液压元件的应用奠定了理论研究基础。

排量、转速复合泵控差动缸系统特性研究

针对传统泵控差动液压缸系统存在液压回路复杂、响应慢和能耗大的问题,提出了一种排量、转速复合控制方法,用1台伺服变量泵直接控制差动液压缸。首先,从理论上分析了泵控差动缸控制原理,将差动缸复合控制系统分为3个子系统分别进行仿真分析,进一步通过内环排量外环转速进行建模仿真分析,复合控制下响应速度比恒定转速下动态特性好。在此基础上搭建试验台,对泵控差动缸进行试验分析,在内环排量外环转速控制下较恒定转速下差动缸系统动态响应快,时间缩短13.4%;将变量泵处于恒压控制模式下,对伺服电机输入能耗进行测量,在不同转速和负载压力下进行试验,低转速大排量下系统能耗可以减少3 kW左右。通过仿真和试验,结果表明,排量、转速复合控制模式下,可有效提高泵控差动缸系统的响应速度,降低能耗。

盾构同步注浆系统最优控制研究

在分析盾构同步注浆系统工作特性和负载敏感变量泵液压系统数学模型的基础上,简化并建立了盾构同步注浆系统的状态空间模型.通过对系统分析得出:要提高注浆效果,就需要有精确的注浆压力与流量,即要求有高的注浆压力与流量跟随性;同时考虑到能源问题,要求同步注浆系统满足节能性.所以设计最优跟踪控制器,并应用MATLAB仿真实现.通过仿真,验证了最优跟踪控制器(最优指标为J(u(t))=∫integral from n=0 to ∞[(y-y~)TQ(y-y~)+uTRu]dt)[1]的优越性以及最优跟踪指标中Q、P不同取值对系统性能的影响.

大型宽厚板坯铸坯机液压控制系统设计

设计一种新型大型宽厚板坯铸坯机液压控制系统,可以完成设备的自动合模、自动加压、自动保压、自动减压、自动脱模等动作;给出设备的液压控制原理图及电磁铁动作顺序表,着重介绍模具运行过程中的三缸同步运动控制原理、同步误差的消除控制方法及合模保压控制方法等。

具有阀控泄油补偿的等容泵控液压同步系统

针对常规等容泵控液压同步回路精度偏低的问题,提出了一种高可靠性、低成本的解决方案.在常规等容泵控液压同步回路中液压泵的压力管路上各设置一个由高速开关阀构成的泄油支路.通过对各高速开关阀的脉宽调制控制,实现了多个液压缸的高精度同步.给出了详细的液压系统原理图以及同步控制方法.该方案已应用于某轧机入口导卫装置的双缸同步系统中,设备连续运行了近一年时间,绝对同步误差控制在1.5 mm以内.实践表明,该方案简单、实用,具有推广价值.

基于免疫算法的液压马达速度同步性研究

工程机械的行驶机构中常采用单泵驱动双液压马达的液压系统,针对单泵双液压马达速度同步控制问题,运用生物信息处理机制进行液压马达速度控制;并根据免疫系统反馈机制能够迅速对外干扰做出响应,同时还可以根据快速稳定免疫系统自身的特点,构建了免疫反馈IMF控制器。IMF控制器能够更有效地抑制液压马达的速度差的增长,并且能够更快地实现单泵双液压马达的速度同步。

连续顶升液压控制系统仿真分析与验证

针对大型结构物连续同步顶升技术原理,使用四桩腿支点、每个桩腿支点4个顶升油缸的支撑结构;单支点内采用基于同步分流液压泵的容积同步控制方式;支点间采用基于位移模糊的多点主从同步控制方式。建立了基于同步分流液压泵的液压系统和基于位移模糊控制的控制系统的仿真模型并进行联合仿真。对大型结构物连续同步顶升系统样机进行同步顶升试验,并对实验数据进行分析。结果表明:受实际工况中各种因素所导致的误差影响,实际同步误差比仿真同步误差略大,但仍满足同步要求,验证了所设计的液压控制系统的应用可行性。

新型永磁同步液压电机泵模糊矢量控制

为了进一步提高液压传动系统的整体效率,提出一种新型液压电机泵的概念,把永磁同步电动机的转子作为液压泵的缸体,实现电机和液压泵的高度融合,并建立了电机泵的数学模型。通过控制永磁同步液压电机泵转子的转速,快速、精确地控制和改变泵的输出流量和压力,与不同工况相匹配。在速度控制器的设计中运用模糊PI控制,根据转速误差和误差变化率在线调整PI控制器的参数,以提高系统的鲁棒性。运用模型参考自适应辨识电机的转速,以达到减小系统体积、节约成本和扩展应用领域的目的。对转速和负载转矩阶跃变化分别进行仿真研究,仿真结果证实该策略具有良好的鲁棒性和快速性。

液压重载机械臂双泵并联EHA-VS控制系统的分析与仿真

为了满足液压重载机械臂连续运动时所需的流量,降低无效功率的损耗,研究双泵并联EHA-VS控制系统的特性.基于AMESim平台,建立系统仿真模型,通过对斜盘式轴向柱塞泵的仿真分析,得出流量和电机转速的关系.完成系统整体参数的设定,预设预期流量值进行仿真,运用PID控制器对参数进行调整.采用永磁同步电机(PMSM),根据流量需求实时调整电机转速,提高响应效率.仿真分析表明:使用调节伺服电机转速从而控制系统流量的方法,可以较精准的对流量进行实时调控.研究结果可对双泵并联EHA-VSVP系统的研究提供一定的理论依据.

同步分流阀在管路抓举车液压行走系统中的应用

当前在管路抓举车中,液压行走系统1个液压泵驱动4个液压马达,每个液压马达分别驱动1个车轮,如果采用液压马达和液压泵并联连接方式,在车辆行驶中,只要任何驱动轮分配的实时轮载不够,或附着条件不好而出现打滑时,系统就只能维持驱动这个转矩负荷很小的车轮马达所需的较低的压力,而此压力作用于其他车轮马达上的转矩又不足以驱动车辆行进,此时除了已打滑的车轮外,其他车轮都将全部停止转动,致使车辆停止而不能正常行驶。同时液压泵所输出的所有流量都流向打滑车轮的马达,可能使其超速而损坏。因此,设计研制了一种安装在液压行走系统中的同步分流阀装置。此装置为类似于机械传动中差速锁功能的防打滑控制装置,可以有效防止在车辆行进时,1个或多个车轮打滑现象的出现,有利于管路抓举车运行平稳,自适应性优良。

大源渡二线船闸启闭机液压控制系统设计

大源渡航电枢纽现存的一线船闸已不能满足航运需求,需在旁侧建立二线船闸。一线船闸的启闭机液压系统存在压力损失大、动态响应慢、效率低、自动化程度有限等问题,对二线船闸启闭机液压系统进行改进设计和研究,达到效率高、动态响应高、节能、安全和全自动控制。在深入研究和试验的基础上,二线船闸的液压控制系统采用泵控式,且优化人字门的同步控制策略,满足运动工况的性能要求。通过模拟试验验证,证明了设计的合理性和创新性。

变量泵供油的新型盾构同步注浆液压系统

根据盾构同步注浆的工艺要求及注浆泵的工作原理,设计出了一套基于变量泵供油的新型同步注浆液压系统,实现了注浆泵的自动循环工作。采用了压力流量闭环控制变量系统,供油压力与流量均可调,达到了精确控制注浆压力与速度的目的,进而提高了注浆质量及工作效率。

水泵水轮机“S”特性及其性能改善

水泵水轮机在"S"特性区内会发生机组并网困难或者甩负荷过程中水压异常上升,使机组振动加剧。为了探究"S"特性发生的原因以及相应的改善措施,本文对水泵水轮机模型分别在同步导叶和不同预开启导叶条件下进行能量试验及全流道内流场的CFD数值计算,通过对试验结果与计算结果的研究表明:在小流量工况下,由于离心力以及转轮叶片进口冲角非常大,在活动导叶与转轮进口之间以及转轮内形成大范围的漩涡流动,这些漩涡对于对流动的阻滞是导致水泵水轮机"S"特性的重要原因;通过预开启部分导叶的方法,强制增大了过流量,使得转轮进口及转轮叶片之间的漩涡减少,水泵水轮机能够有效的避开"S"特性的影响。