小中甸水利枢纽工程液压启闭机系统设计及仿真硕士学位论文.doc
《小中甸水利枢纽工程液压启闭机系统设计及仿真硕士学位论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《小中甸水利枢纽工程液压启闭机系统设计及仿真硕士学位论文.doc(67页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、云南迪庆州小中甸水利枢纽工程液压启闭机系统设计及仿真摘要专业硕士相关论文课题必须紧密结合实践,本课题项目来源于邵阳维克液压股份有限公司的项目:云南省迪庆州小中甸水利枢纽工程液压启闭机系统。本论文首先研究分析启闭机的国内外发展现状及现存主要问题,按照小中甸水利枢纽工程液压启闭机所处的地理位置及液压启闭机运行的功能特点,现场工程应用的要求及液压启闭机系统设计原理,计算设计出了液压系统所需的参数,选取了合适的元件,画出了液压系统的原理图:该系统的同步回路采用的方案是调速阀实现同步控制的基础上,辅以旁路集中控制放油式开环型纠偏来实现同步。本课题根据设计出来的小中甸水利枢纽工程液压启闭机系统,进行了AM
2、Esim的建模仿真,通过仿真双缸的位移、流量及速度曲线,比较每一项的偏差。分析其同步性能。接着提出一种优化方案:将辅以旁路集中控制放油式开环型纠偏改成调速阀实现同步控制的基础上,并联一电液比例阀实现同步控制。并再次建模及通过仿真,比较二次仿真的位移、流量及速度等曲线,得到了优化方案确实达到了改善同步性性能效果的结论。最后,在AMEsim中仿真其启闭过程中的上述曲线,查看仿真结果,分析整个启闭循环工作过程中的同步性。关键字:液压启闭机;系统设计及优化;Amesim建模;同步性仿真AbstractEngineeringMasterthesismust be closelycombined with
3、 practice. this projectfrom the Shaoyang Victor hydrauliccompany project:The hydraulic hoist system in Xiaozhongdian in Diqinzhou in Yunnan province.this thesis firstly analysis the development situation of the hoist both at home and abroad and main problems of the hoist in application. According to
4、 the hydraulic hoistof geographic positionand the opening and closing operation features of the machine .the requirement of engineering application and design principle of hydraulic hoist system.this thesis task is the calculation parameters needed for the hydraulic hoist system are designed and sel
5、ected the suitable components :the systems synchronization is based on the speed regulation valve ,with the help of bypass loop centralized control oil drain type.This topic does a modeling and simulation of AMEsim based on the design of xiao zhongdian water conservancy engineering hydraulic hoist s
6、ystem. Through the simulation of the double cylinder displacement ,the flow and the speed curve,Analysis the synchronization performance.According to theschedule deviationanalysis of simulation results.Put forward a kind ofoptimization scheme , modeling and simulation again.Comparing these curves of
7、 displacement,flow and speed. Verify whetherdoes have to improve thesynchronizationperformance.In the end of the the thesis,By simulate and get curves of these curves.to analysis the synchronizationofthe entire hoistduring cyclic operation. Key words:Hydraulic hoist, System design and optimize , Mod
8、eling in AMEsim ,Synchronicity simulation第一章 绪论11.1 选题的目的和意义11.2 研究内容3 1.2.1 研究方法3 1.2.2 实施方案31.3 本章小结5第二章:启闭机的历史及其研究62.1 卷扬式启闭机62.2 液压式启闭机82.3 国内外发展现状112.3.1 国内发展现状112.3.2 国外发展现状132.4 液压启闭机的现存问题142.5 本章小结17第三章:云南迪庆州中小甸水利枢纽工程启闭机系统的设计183.1 液压启闭机系统设计方案简述183.1.1 设计引用标准183.1.2 液压启闭机的组成和结构要求183.1.3 结构与功能
9、设计概述203.2 液压启闭机液压系统设计说明203.2.1 云南迪庆州中小甸液压启闭机设计计算203.2.2 液压系统主要技术参数233.2.3 液压系统设计选型243.2.4 系统的回路设计253.2.5 小中甸液压启闭机系统原理分析293.3 本章小结32第四章:液压系统建模方法及Amesim应用334.1 Amesim介绍334.1.1 功能介绍334.1.2 AMESIM的使用方法介绍354.2 本章小结40第五章: 基于Amesim的启闭机系统同步性仿真415.1 启闭机AMEsim仿真图的建立415.2 仿真图的分析425.3 同步回路的优化设计455.4 同步回路优化设计仿真图
10、分析485.5 本章小结53第六章:总结和展望546.1 结论546.2 展望546.3 本章小结55参考文献56致谢5960第一章 绪论1.1 选题的目的和意义 专业硕士的论文主旨必须紧密结合具体工程应用需要,论文的完成过程必须解决工程生产中的实际问题,故选择云南省迪庆州小中甸水利枢纽这一实际工程的液压系统设计作为论文课题。 液压启闭机是水利水电工程闸门启闭的专用起重机械,是广泛用于水利水电行业的一种必不可少的设备。液压启闭机启闭性能的优劣直接关系到闸门能否良好运行,对于工程的安全运行起着关键性的作用,并因其所具有的传动过程中的平稳性、结构设计具有紧凑性、运行过程中具有强大的承载能力等优点,
11、得到了广泛的应用,有取代目前的水利水电工程设计中,低,中扬程固定卷扬式启闭机有被液压启闭机取代的趋势。随着高坝的兴建和大容量水力机组的研制,水力枢纽对于闸门、启闭机从设计、制造、安装甚至于材料、工艺等等的要求愈来愈高。首先要求运行安全可靠,其次是操作灵活、不漏水。液压启闭机适用范围广,结构简单,布置紧凑,体积小,可对闸门施行下压力、闸门重量轻,承载力大。且易于实现启闭过程中的过载保护,工作安全可靠;可以实现很大范围内无级调速,且调速方便;运行平稳,换向方便,缓冲性能好;液压传动与电气控制相结合,便于实现集中控制和自动控制;液压元件自润滑性好,经久耐用。 小中甸水利枢纽工程位于云南省迪庆藏族自治
12、州香格里拉县小中甸镇硕多岗河上,距香格里拉县城约32km,是综合治理开发硕多岗河流域的关键性的水利工程,是硕多岗河流域“一库七级”开发的龙头级水库,流域内目前已建立起冲江河(一期)、冲江河(二期)、吉沙和螺丝湾四个电站,吊江岩水电站也正在紧张筹备建设中。 本工程开发任务是以发电、生态环境保护为主,结合防洪和灌溉等综合利用。工程总体分为两大部分:枢纽工程和灌区工程。 枢纽工程主要组成为:主坝、副坝(均为常规混凝土重力坝)、左岸导流洞、左岸引水式发电厂房(地面)等几部分组成。水库正常蓄水位3235.00m,水库总库容1.55亿m3;主坝最大坝高52.7m,坝顶长度142.0m;副坝最大坝高26.2
13、0m,坝顶长度90.0m;左岸导流洞长293.0m,城门洞型3.54m(宽高);引水发电系统布置在左岸,主要由岸塔式进水口、引水隧洞及压力管道等组成,隧洞长299.0m,内径4.0m。左岸地面厂房主要由主厂房、副厂房、安装场、尾水渠、下游防洪墙、GIS配电装置等组成,厂房装机2台混流式机组,单机容量为0.9MW,总装机1.8MW。 工程区海拔高程约3200m,多年平均气温5.4,最低气温-27.4,最高气温25.6,多年平均相对湿度71%,多年平均风速2.3m/s,最大风速14.7m/s。工程区地震基本烈度为度。 工程区G214国道从坝址左岸附近通过,坝址距香格里拉县城约32km,南距丽江市1
14、75km,距大理市287km,东距安宁市、昆明市分别为626km和659km。大理市至昆明有高速公路以及铁路连通。 根据小中甸水利枢纽工程液压启闭机所处的地理位置及液压启闭机运行的功能特点。该套启闭机系统设计制订的设计制造原则是:“安全可靠,经久耐用、技术先进、操作简单”。启闭过程油缸活塞速度最大达到相应启闭机的速度要求,启闭速度要求设计可调。 近年来,随着系统的性能要求越来越高,系统也越来越复杂,影响因素也越来越多,用人工分析或建立物理模型更加困难,利用计算机进行液压系统的模拟实验可以大大节省人力,把人们从大量繁琐的重复性计算中解脱出来,用更多的时间去选择、分析、优化设计方案。提高设计质量,
15、降低工程造价,缩短研究周期。对本课题来讲,仿真的过程验证与实验试机的相符程度。进行系统的优化。达到对该启闭机制订的设计制造的“安全可靠,经久耐用、技术先进、操作简单”原则。 本课题设计的是双缸液压系统,如果双缸同步超差,导致闸门被卡死,如果是洪期,不能及时泄洪,导致大坝水位紧急上升的话,将导致灾难性的后果44。从而,从安全性出发,同步要求成为闸门启闭系统的首要性能。本课题仿真双缸的位移及速度曲线,根据仿真结果分析其行程偏差,评估其同步性。1.2 研究内容 1.2.1 研究方法本课题拟在综合分析国内外有关文献资料的基础上,根据液压系统设计的基本原则及启闭机设计的原理,结合小中甸水利枢纽液压启闭机
16、的具体的现场要求设计出启闭机的液压系统原理图,学会AMESim仿真软件平台的使用,画出系统的仿真原理图。并用进行系统的仿真。根据仿真结果,分析仿真结果,提出优化方案,比较优化后系统的仿真结果与原仿真结果。 1.2.2 实施方案为了本课题的顺利完成,首先做好了以下准备工作:2013年3月就开始在邵阳维克技术部液压进行实习,在技术部近一年的实习中,前期一段时间在车间,跟随车间工人进行液压系统的安装调试,通过这个过程熟悉基本的液压系统的运作方式,后期一段时间并参与他们技术部门的液压系统的设计,学习了解液压系统设计的基本原则及方法;参阅有关文献,了解启闭机的基本工作原理及设计有关标准,学习AMESim
17、仿真平台的使用,学会AMESim中液压系统的仿真。本课题的主要研究内容包括以下方面: (1)首先从了理论上详细研究液压启闭机的发展历史,国内外应用情况,启闭机的存在的主要问题及解决措施。提出本课题研究解决的中心问题:双吊点启闭机的同步性问题。 (2)根据本课题云南迪庆州中小甸启闭机的现场条件计算出所需电机、泵、油箱容积、管道、液压缸缸径参数及系统各个满足要求的子回路,设计出系统原理图。 (3)建立起系统的AMEsim仿真图,设置泵,管道,阀,仿真信号等参数,通过仿真两支液压缸的流量,流速,位移等基本参数,分析其同步性。 (4)分析启闭机的同步回路,提出同步回路优化的系统方案。重新画出系统的原理
18、图。 (5)根据前面优化的系统原理图,进行系统的优化方案的仿真,比较其结果,做出是否取得优化效果的结论。仿真方案:将系统的仿真模型在AMESim建立起来后,设定液压泵为允许流量最大流量值,溢流阀压力根据需要设定为所需值。设定仿真时间及通信间隔。通过仿真,得到系统的位移曲线和速度曲线,分析系统的动态特性曲线及二个缸的位移,速速曲线,比较其曲线,分析其同步性。实施方案设计流程如图1-31所示。图1-31 课题实施方案流程图 1.3 本章小结 本章介绍了本次课题设计的背景及需要设计的启闭机的参数及设计要求,提出了本次课题主要的研究方法,最后,提出了本课题实施方案,并且画出了流程图。 第二章 启闭机的
19、历史及其研究随着水利水电事业的蓬勃发展,针对于城市洪涝灾害的防治,蓄水灌溉工程的面积的扩增及更新换代,大小型水利发电站的建立及江河湖泊治理工程的日益增多,都需要用到各式各样的闸门,而闸门的关闭与开启,绝对不可能仅仅靠人力完成,都需要专门的机械设备,启闭机是这样一类器械:能够确保各类弧形闸门,快速平面闸门,船闸人字闸门等各类闸门按照需求开启和关闭的起重装备。闸门启闭机按不同特征可以进行下面的几大分类:人力型、电力型、液力型这种分类是按操作动力分的。按动力传送方式可分为机械传动(即卷扬式传动)和液压传动。机械传动又包括皮带传动、齿轮传动、链条传动和它们之间的组合形式即组合传动。液压传动这种分类中又
20、包括水力液压传动和使用最广泛的使用油压作为控制介质的液压传动。按启闭机的安装状况可分为移动式和固定式。在中国水利行业,启闭机的主要是根据这种形式的分类方法命名启闭机。柔性、刚性和半刚性连接是指闸门与启闭机连接方式。由闸门的外形特征类别可将闸门分为平面闸门启闭机、弧形闸门启闭机和人字闸门操作机械等。通常也习惯以其综合上述特征命名闸门的操作机械及电气控制设备,如螺杆式启闭机、链式启闭机、卷扬式启闭机、液压启闭机、台车式启闭机、门式启闭机(起重机)等。 2.1 卷扬式启闭机用钢索滑轮组或滑轮作为起重设备连接闸门,通过齿轮传动系统使转杨筒绕、放钢索从而带动升降的机械,也叫做钢丝绳固定式卷扬机。表2-1
21、1 常见的卷扬式启闭机型号型号门型备注QPQ平板闸门这些型号都有固定式和移动式安装形式.并且都有单吊点和双吊点类型QPK高扬程QPG弧形门卷扬式启闭机工作原理其实相当于我们吊机的工作原理,该机械提供一牵引力使闸门上升实现开启过程。闸门的关闭主要靠闸门的自重实现下降实施闸门关闭过程。卷扬式启闭机结构简单易于制造,维护检修方便,广泛应用于各种类型闸门的启闭3。国内主要是卷扬式启闭机主要型号见下表2-11。卷扬式启闭机分为单吊点和双吊点二种,双吊点卷扬式启闭机是通过连接轴将二个单吊点的启闭机连接在一起进行同步运行,可做成一边驱动或二边驱动,卷扬式启闭机一般是一扇闸门用一台启闭设备,安装在高出闸门槽顶
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 小中甸 水利枢纽 工程 液压 启闭 系统 设计 仿真 硕士学位 论文
链接地址:https://www.31doc.com/p-3926857.html