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高压脉动水锤装置动态特性的仿真研究
*
高
飞
(
中
国矿业大学 机电工程学院
,
江苏 徐州
221008)
摘 要
:
介
绍新型煤层注水设备高压脉动水锤装置的结构原理
,
进行受力分析
,
借助
Matlab /
Simulink
构建仿真模型
,
将仿真结果与实验结果进行比较
,
验证仿真可行性
。
进一步仿真分析主弹
簧刚度的影响
,
结果表明
:
主弹簧刚度从
2 250 kN /m
减小到
1 000 kN /m,
装置输出的峰值压力和稳
定压力都增大
。
关键词
:
高压脉动水锤
;
动态特性
;
仿真
中图分类号
: TH322
文献标识码
: B
文章编号
:1001 - 0874( 2011) 04 - 0051 - 03
Simulation Study of Dynamic Characteristics
of High-Pressure Pulse Water Hammer
GAO Fei
( School of Mechanical and Electric Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221008,China)
Abstract: Introduces the constructional principle of a new coal-seam injection device,high-pressure pulse water
hammer,and carries out mechanical analysis. The simulation model of system is built based on Matlab / Simulink .
Compared the simulation and experiment results,the feasibility of simulation is verified. The further simulation
showes the stiffness of main spring changes from 2 250 kN / m to 1 000 kN / m,the steady pressure and the output
peak pressure are increased.
Keywords: high-pressure pulse water hammer; dynamic characteristic;
simulation
*
国
家
“
十一五
”
科技支撑计划项目
( HNKY-JT-JS-( 2008)
10)
0
概
述
煤层注水是治理煤矿井下灾害的综合性措施
。
中国矿业大学张景松教授研发的高压脉动水锤装
置
[1]
,
在
增加煤体水分和提高瓦斯抽采效果方面比
传统注水方法有了很大提高
,
是目前解决低透气性
煤层注水的最有效技术手段之一
[2]
。
本
文采用
Matlab /Simulink
建立装置仿真模型
,
通过与实验结果的对比验证仿真的可行性
,
并分析
了主弹簧刚度对系统动态特性的影响
,
从而优化装
置设计
。
1
高压脉动水锤装置的数学模型
高压脉动水锤装置结构见图
1。
活塞组件下方
为主弹簧
,
构成弹簧
-
质量系统
。
工作时水泵提供的
压力水进入低压缸推动活塞组件压缩主弹簧
,
主弹
簧蓄能
,
在触发位置瞬间释放弹簧蓄能
,
推动活塞组
件以极大的速度冲击高压缸内的水
,
在管路中产生
高压水力冲击波
[3]
。
装
置连续工作
,
就以一定周期
激发高压水力冲击波
,
其峰值压力可达泵供水压的
4 ~ 5
倍
。
试验发现
,
将出口管路接煤层注水孔
,
高
压脉动水力冲击波可打通煤层内的封闭孔隙
,
注水
效果明显改善
。
1 -
水
泵
; 2 -
单向阀
; 3 -
可调球阀
; 4 -
管路
; 5 -
高压缸
; 6 -
低压缸
图
1
高压脉动水锤装置示意图
·15·
2011
年
第
4
期
煤 矿 机 电
DOI:10.16545/j.cnki.cmet.2011.04.041
中国煤炭期刊网
www.chinacaj.net
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