织构化错油门启动过程动特性理论与实验分析
发布时间：2021-10-24 13:26
错油门是一种依靠油压或者电磁信号,改变滑阀的位移量,从而达到控制其他油路油压的高低,是油动机的核心部件。汽轮机油动机工况复杂,错油门容易出现液压卡紧,泄漏增大,控制信号传递存在较大的时间延迟等问题。本文以仿生织构为切入点,搭建倾斜液滴振动试验台,运用计算流体力学理论以及浸入实体法,对错油门内部流场进行稳态及瞬态数值模拟,同时观测油膜的压力及泄漏量的变化,旨在提高错油门的工作性能,改善错油门在与运行过程中出现阀芯振动、卡涩甚至断裂等情况。主要研究内容如下:（1）以光纤激光加工金属为织构基底,实验研究不同振动周期内液滴的运行形态演变,揭示振动液滴在织构表面的运动机理。同时,基于液滴动态润湿性实验结果,建立强迫振动倾斜液滴运动演变理论模型,模拟液滴在不同界面特性基底的运动铺展过程。（2）对阀芯表面进行织构设计,对实验所需的重要设备及传感器选择合适的型号,确定了错油门性能测试试验台的设计方案;收集织构错油门及普通错油门振幅流量、压力、位移等实验数据,对比研究织构对错油门动态特性影响。（3）建立流体域及实体域三维模型,通过仿真模拟计算观察错油门开启过程中,其内部速度场和湍动能云图变化。通过改变入...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
油动机结构图
杭州电子科技大学硕士学位论文3图1.3错油门结构图1.3国内外研究现状1.3.1错油门的研究现状汽轮机是将热能转变为机械能的原动机，它具有效率高、运转平稳、制造成本低和使用寿命长等优点[9]。欧美等国家是最早进入到液压传动技术的研究领域，错油门作为汽轮机组重要构件之一，是重点研究对象[10]。错油门因工作环境特殊，常见气蚀、振动和噪声等问题。近年来，部分学者通过改变阀门的结构或者采用特殊材料优化工作性能，已初见成效。[11-12]。错油门是汽轮机组的关键组件之一，其是否能够正常运转，是汽轮机组的安全性、可靠性及机组使用寿命的关键因素[13]。如图1.4所示，作为控制汽轮机组调节阀门的错油门，在当今各国汽轮机制造厂都采用液动方式来操作，这是因为液压动作的调节阀有较多的优点：如开启与关闭十分方便，而且换向十分迅速，完全能保证发电机组的瞬间负荷变化，在事故情况下能在极短时间内将阀门关闭，保证机组的动态安全可靠。错油门作为汽轮机组的重要执行构件，其重要意义不言而喻。然而因为技术问题，错油门阀芯不可避免的存在磨损，卡涩、断裂等严重问题，而国外技术封锁造成这些问题无法有效的改善。14.错油门弹簧15.推力球轴承16.转动盘17.滑阀体18.泄油孔19.调节阀20.放油孔21.调节阀22.喷油进油孔23.测速套筒24.喷油孔25.上套筒26.中间套筒27.下套筒C.二次油P.动力油T.回油
杭州电子科技大学硕士学位论文4图1.4错油门及阀芯实物图1.3.2错油门的发展方向随着海洋装备的快速发展，汽轮机组的升级和优化也日益受到重视。错油门在汽轮机的重要性不言而喻，通过优化错油门改善现有问题、发挥自身优势，以满足国家海洋装备战略性意义。其中错油门地发展方向主要有以下几个方面[14-17]。(1)新技术、新材料等的发展与应用目前，工程陶瓷及塑料、聚合材料等新型材料的耐磨性、耐蚀性和低摩擦性，能有效地提高错油门的质量，降低生产成本，提高市场竞争力。然而随着错油门的性能要求和应用场合越来越严格，新材料和技术的发展尚未得到有效进步。因此，新材料、新技术等一直是研究重点。(2)计算机仿真分析随着计算机仿真技术的进步，仿真技术已经成熟的应用于各种液压工作场合，也为预测错油门性能提供参考。其可以模拟错油门在真实工况的运行，预知错油门运行过程中可能存在的问题以便解决，且能节省经费，增强市场竞争力。目前国内外主流的流体仿真软件有Comsol、CFX、Fluent等，但是总体而言，仿真结果与实际存在一定偏差，仍有许多地方待研究及解决。(3)错油门阀芯卡涩、腐蚀、断裂等控制策略的研究汽轮机油动机工况复杂，错油门油膜存在介质污染、流动不稳定性，导致诸如阀芯卡涩、腐蚀、断裂等技术难题。提高错油门阀芯承载与响应特性，使错油门调节系统稳定运行，可为国防装备性能的极端化与可再生能源的社会应用提供科学支撑。
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光仿生微织构在水下航行器领域减阻研究[J]. 魏晓凤. 科技创新导报. 2016(33)
[2]水平润湿性梯度表面上液滴运动数值模拟[J]. 麦彦博,付宇航,杨帆. 价值工程. 2016(23)
[3]汽轮机速关油泄压停车原因分析及处理[J]. 张锡德,邵士铭,孙翔,嵇翔,刘武君. 石油化工设备技术. 2016(04)
[4]表面粗糙度对滑阀式液压阀缝隙流动特性的影响[J]. 王栋梁,殷晨波,贾文华,徐海涵. 润滑与密封. 2016(06)
[5]快速鲨鱼盾鳞结构的几何表征[J]. 孟凡迪,刘宝胜,曾元松,吴为. 塑性工程学报. 2016(02)
[6]形貌特征对微造型阀芯润滑及泄漏特性的影响[J]. 何涛,王传礼,黄绍服,田冬林. 北京化工大学学报(自然科学版). 2016(01)
[7]基于粒子群算法的滑阀节流槽优化设计[J]. 李维嘉,兰秋华,彭勇,易迪升. 中国机械工程. 2015(08)
[8]表面微织构影响点接触润滑摩擦性能的实验研究[J]. 刘洪龙,王文中,赵自强,孔凌嘉. 润滑与密封. 2014(01)
[9]仿生微织构对刀具切削性能影响的有限元分析[J]. 邵世超,谢峰. 工具技术. 2013(05)
[10]活塞环表面微坑电解加工技术的基础研究[J]. 钱双庆,朱荻,曲宁松,李寒松,宋曼. 内燃机学报. 2010(02)
硕士论文
[1]电厂油动机检修项目风险管理研究[D]. 王小波.西南交通大学 2016
[2]基于CFD技术的高压通海阀内流道优化[D]. 刘海丰.哈尔滨工程大学 2013
[3]基于DSP的舰艇推进汽轮机电液控制装置设计[D]. 荀涛.哈尔滨工程大学 2010
[4]油动机快关缓冲特性研究[D]. 何寥.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3455365
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
油动机结构图
杭州电子科技大学硕士学位论文3图1.3错油门结构图1.3国内外研究现状1.3.1错油门的研究现状汽轮机是将热能转变为机械能的原动机，它具有效率高、运转平稳、制造成本低和使用寿命长等优点[9]。欧美等国家是最早进入到液压传动技术的研究领域，错油门作为汽轮机组重要构件之一，是重点研究对象[10]。错油门因工作环境特殊，常见气蚀、振动和噪声等问题。近年来，部分学者通过改变阀门的结构或者采用特殊材料优化工作性能，已初见成效。[11-12]。错油门是汽轮机组的关键组件之一，其是否能够正常运转，是汽轮机组的安全性、可靠性及机组使用寿命的关键因素[13]。如图1.4所示，作为控制汽轮机组调节阀门的错油门，在当今各国汽轮机制造厂都采用液动方式来操作，这是因为液压动作的调节阀有较多的优点：如开启与关闭十分方便，而且换向十分迅速，完全能保证发电机组的瞬间负荷变化，在事故情况下能在极短时间内将阀门关闭，保证机组的动态安全可靠。错油门作为汽轮机组的重要执行构件，其重要意义不言而喻。然而因为技术问题，错油门阀芯不可避免的存在磨损，卡涩、断裂等严重问题，而国外技术封锁造成这些问题无法有效的改善。14.错油门弹簧15.推力球轴承16.转动盘17.滑阀体18.泄油孔19.调节阀20.放油孔21.调节阀22.喷油进油孔23.测速套筒24.喷油孔25.上套筒26.中间套筒27.下套筒C.二次油P.动力油T.回油
杭州电子科技大学硕士学位论文4图1.4错油门及阀芯实物图1.3.2错油门的发展方向随着海洋装备的快速发展，汽轮机组的升级和优化也日益受到重视。错油门在汽轮机的重要性不言而喻，通过优化错油门改善现有问题、发挥自身优势，以满足国家海洋装备战略性意义。其中错油门地发展方向主要有以下几个方面[14-17]。(1)新技术、新材料等的发展与应用目前，工程陶瓷及塑料、聚合材料等新型材料的耐磨性、耐蚀性和低摩擦性，能有效地提高错油门的质量，降低生产成本，提高市场竞争力。然而随着错油门的性能要求和应用场合越来越严格，新材料和技术的发展尚未得到有效进步。因此，新材料、新技术等一直是研究重点。(2)计算机仿真分析随着计算机仿真技术的进步，仿真技术已经成熟的应用于各种液压工作场合，也为预测错油门性能提供参考。其可以模拟错油门在真实工况的运行，预知错油门运行过程中可能存在的问题以便解决，且能节省经费，增强市场竞争力。目前国内外主流的流体仿真软件有Comsol、CFX、Fluent等，但是总体而言，仿真结果与实际存在一定偏差，仍有许多地方待研究及解决。(3)错油门阀芯卡涩、腐蚀、断裂等控制策略的研究汽轮机油动机工况复杂，错油门油膜存在介质污染、流动不稳定性，导致诸如阀芯卡涩、腐蚀、断裂等技术难题。提高错油门阀芯承载与响应特性，使错油门调节系统稳定运行，可为国防装备性能的极端化与可再生能源的社会应用提供科学支撑。
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光仿生微织构在水下航行器领域减阻研究[J]. 魏晓凤. 科技创新导报. 2016(33)
[2]水平润湿性梯度表面上液滴运动数值模拟[J]. 麦彦博,付宇航,杨帆. 价值工程. 2016(23)
[3]汽轮机速关油泄压停车原因分析及处理[J]. 张锡德,邵士铭,孙翔,嵇翔,刘武君. 石油化工设备技术. 2016(04)
[4]表面粗糙度对滑阀式液压阀缝隙流动特性的影响[J]. 王栋梁,殷晨波,贾文华,徐海涵. 润滑与密封. 2016(06)
[5]快速鲨鱼盾鳞结构的几何表征[J]. 孟凡迪,刘宝胜,曾元松,吴为. 塑性工程学报. 2016(02)
[6]形貌特征对微造型阀芯润滑及泄漏特性的影响[J]. 何涛,王传礼,黄绍服,田冬林. 北京化工大学学报(自然科学版). 2016(01)
[7]基于粒子群算法的滑阀节流槽优化设计[J]. 李维嘉,兰秋华,彭勇,易迪升. 中国机械工程. 2015(08)
[8]表面微织构影响点接触润滑摩擦性能的实验研究[J]. 刘洪龙,王文中,赵自强,孔凌嘉. 润滑与密封. 2014(01)
[9]仿生微织构对刀具切削性能影响的有限元分析[J]. 邵世超,谢峰. 工具技术. 2013(05)
[10]活塞环表面微坑电解加工技术的基础研究[J]. 钱双庆,朱荻,曲宁松,李寒松,宋曼. 内燃机学报. 2010(02)
硕士论文
[1]电厂油动机检修项目风险管理研究[D]. 王小波.西南交通大学 2016
[2]基于CFD技术的高压通海阀内流道优化[D]. 刘海丰.哈尔滨工程大学 2013
[3]基于DSP的舰艇推进汽轮机电液控制装置设计[D]. 荀涛.哈尔滨工程大学 2010
[4]油动机快关缓冲特性研究[D]. 何寥.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3455365
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3455365.html
