论文题目：自动限速风动潜水泵控制系统的设计与实验研究
摘要：在煤矿企业开采煤矿的过程中,由于矿井内突水、透水易发生矿井水灾,无法保证井下正常的生产和安全,井下排水系统担负着煤矿井下安全生产的重任,一直是生产当中的重中之重,矿井潜水泵由于其灵活性可在地面进行正常工作,解决煤矿企业矿下施工排水的难题,能有效满足正常工矿开采、矿井下突水以及透水时能及时排水的需求。矿用潜水泵运行环境恶劣、运转情况复杂,所以对于其安全性和可靠性要求极为重要。相比电动潜水泵,风动潜水泵由于采用压缩空气作为动力源,安全性好,使用成本低,便于携带并且应用灵活,因此在煤矿井下中小规模排水作业时应用较广。但是由于风动潜水泵在井下非连续工作过程中易出现轻载或空载,其极限转速可高达12000r/min～16000 r/min,此时水泵转速过快,极易造成"飞车"现象,造成涡轮叶片和泵体侧壁破碎,存在极大的安全隐患。为了防止"飞车"现象的发生,实现安全可靠、连续无人值守的自动化排水作业,急需一种自动限速风动潜水泵控制系统。论文研究的重点是:针对风动潜水泵轻载或空载运行时的出现的"飞车"现象,设计轻载或空载时自动限速"防飞车"风动潜水泵控制系统,提出相关的基本原理和设计相关的实验验证方法,并对气动控制系统进行仿真分析,根据气动控制系统结构图,在仿真软件AMESim中搭建气动控制系统的仿真模型,验证自动限速系统对风动潜水泵的正常工作无影响,通过设计实验和工业实验,实现风动潜水泵的自动限速,提高了矿井潜水泵监控的自动化。具体内容如下:首先,论文从自动限速控制系统的总体设计入手,对气动控制系统、液位控制系统的结构设计进行了介绍;其次,对防爆箱体框架的进行了设计制造,对电-气系统元器件进行选择,根据自动限速风动潜水泵控制系统设计了模拟实验,并验证了功能;再次,对自动限速风动潜水泵控制进行工业实验,对自动限速技术进行调试和研究,最后,基于AMESim仿真软件,验证自动限速系统对风动潜水泵的正常工作无影响。
关键词：风动潜水泵;自动限速;出口节流;电-气控制系统;AMESim仿真
学科专业：机械工程
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题来源及研究的目的及意义
1.2 风动潜水泵国内外发展概述
1.2.1 国外风动潜水泵发展概述
1.2.2 国内风动潜水泵发展概述
1.3 自动限速风动潜水泵控制系统研究现状及分析
1.3.1 风动潜水泵结构及工作原理
1.3.2 自动限速控制系统的设计
1.3.3 自动限速控制系统的研究情况
1.4 本课题主要研究内容及技术路线
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 技术路线
1.5 本章小结
2 自动限速控制系统的总体设计
2.1 电-气控制系统的总体设计特点
2.2 气动控制系统的主要结构设计
2.2.1 气动控制系统结构特点
2.2.2 气动控制系统的主要作用
2.2.3 气动控制系统工作流程
2.3 液位控制系统的主要结构设计
2.3.1 液位控制系统特点
2.3.2 液位控制系统的主要作用
2.3.3 液位控制系统工作流程
2.4 小结
3 自动限速风动潜水泵控制系统设计与实验
3.1 自动限速风动潜水泵控制的前期实验
3.1.1 气动控制系统的元器件选择
3.1.2 液位控制系统的元器件选择
3.1.2.1 液位传感器的选择
3.1.2.2 防爆直流电源的选择
3.1.2.3 其他电气元件的选择
3.1.3 出口节流调速试验方案的选择
3.1.4 实验方案与步骤
3.2 自动限速风动潜水泵控制的模拟实验
3.2.1 气动控制系统的元器件选择
3.2.2 防爆箱体框架的设计
3.2.3 实验方案与步骤
3.3 本章小结
4 自动限速风动潜水泵控制系统的制造与工业实验
4.1 自动限速风动潜水泵控制系统的工业实验与调试
4.2 自动限速风动潜水泵控制系统的制造与积极效果
4.3 本章小结
5 气动主要元件及系统的建模及仿真
5.1 AMESim软件简介及其气动系统仿真概述
5.1.1 AMESim软件简介
5.1.2 AMESim的普通气动元件库
5.1.3 AMESim的PCD库中气动元件模型简介
5.2 基于AMESim气压系统仿真
5.2.1 电磁阀模型仿真模型的建立
5.2.2 气动控制系统的建模与仿真
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果