矿用潜水电动液压控制闸阀设计及应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)太原理工大学机械工程学院 作者:陈威

  针对煤矿排水用电动阀门控制复杂、遇突水时易失灵等缺陷,设计了一种能在水下工作的矿用潜水电动液压控制闸阀,介绍了该闸阀的机械结构组成和工作原理;利用功率键合图理论和MATLAB软件对矿用潜水电动液压控制闸阀液压缸开启过程的动态性能进行仿真分析。结果显示液压缸开启过程中产生的速度波动值为基准值的4%左右,此速度波动对潜水电动液压控制闸阀的液压系统影响不大。利用Pro/Engineer 和FLUENT研究了潜水电动液压控制闸阀在水中全开时阀管路内流场的变化规律,从仿真结果看该闸阀内流场运行参数基本稳定,能满足煤矿井下应急排水的要求。

  随着我国煤炭工业的发展,煤炭开采深度逐渐加大,矿井巷道距奥陶纪灰岩含水层逐渐接近,深藏地下的奥灰水突水概率也随之增加。煤矿排水用电动闸阀存在以下缺陷:①控制较复杂,需配备有电气驱动、动力传动及位置传感等装置,出现故障的概率也较大;②遇到突水或水淹没排水设备时,极易引起电动闸阀故障,从而造成电动闸阀打不开,导致排水系统瘫痪,给煤矿企业造成重大危害。

  针对以上缺陷,笔者设计出了一种能够完成在水下开启和关闭操作的矿用潜水电动液压控制闸阀,且对该闸阀的开启过程和内部流场进行了特性分析。

1、潜水电动液压控制闸阀工作原理

  1.1、机械部分设计

  矿用潜水电动液压控制闸阀的机械部分与电动闸阀相比减少了传动装置,由液压缸、闸阀契板、丝杠和传动螺母等组合而成,机械部分结构如图1所示,传动螺母为传力机构,将启闭阀门的螺旋运动转为直线运动;液压油缸为执行元件,其液压控制系统控制防爆电动机的转向带动液压油缸的伸缩,从而实现潜水闸阀启闭功能。丝杠和接近开关使潜水电动液压控制闸阀具有双重限位功能,可有效避免阀门发生契死现象。

潜水电动液压闸阀机械部分结构

图1 潜水电动液压闸阀机械部分结构

结语

  设计的矿用潜水电动液压控制闸阀结构紧凑、集成度高且能调整启、闭力ꎬ其液压控制系统动态性能较稳定。潜水电动液压控制闸阀流道模型模拟实际工况仿真分析,闸阀全开时模型内流场压力、流速等参数基本稳定,因此该闸阀投入使用在理论上可行。设计生产的潜水电动液压控制闸阀样机能在试验条件下工作稳定,为解决应急情况下排水使用闸阀问题提供了新的设计方案。

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