董文军[1]2004年在《耐压泄漏安全测试及关键技术的研究》文中研究表明中国的家用电器发展迅速，需要大量相关的测试仪器，其中电器安全性测试是家用电器质量的一项重要指标，研制一台高可靠，高精度的电器安全测试仪对于安全用电和国民经济的发展具有重要的现实意义。 本文分析了目前在测试仪器开发过程中存在着效率低，重复劳动多的问题。提出了使用结构化的模块设计方法来设计仪器，将仪器中常用的功能进行电路的模块化设计，不同仪器的硬件差异都通过对电路的模块化设计进行封装，同时使用硬件的接口规范。软件开发使用结构化C语言，其可读性好，具有很好的可移植性，有利于今后的维护与升级。还具体介绍了耐压泄漏测试仪的工作原理及具体设计方案，采用了软硬件模块化的设计方法，加快了仪器的开发进度，对其中主要电路：有效值测试、AD转换和硬件保护电路进行了介绍。 本文进一步对此测试仪中的关键技术测试高压交流电源进行了研究，目前市面上同类仪器均采用笨重的自耦变压器加工频升压变压器的方法来实现，不符合当前电子产品向轻巧，小型化发展的方向。本文设计了基于SPWM调制方式的开关式高压正弦波逆变器来替代原有的高压装置。逆变器采用双CPU结构，使用SPI进行连接，主CPU完成输入、输出和SPWM波形数据的计算，从CPU接收到SPWM数据后使用查表方法输出SPWM波形，使用硬件电路生成死区时间防止桥臂直通，对输出功率模块进行了过流、短路、过压、过热保护。此设计方案具有结构简单可靠，可以根据需要随时改变SPWM的调制参数，输出的波形质量好，具有灵活和较高的性价比。为了减少开关电源的EMI，还设计了非连续导电模式的PFC功率因素校正电路，不但减少了因高频开关斩波对电网不良影响，还降低了对仪器本身的干扰。 整个设计也采用了规范的设计方法，在选定SPWM调制方案之后使用数学模型并用数学软件工具matlab对SPWM调制方案进行了数学上的验证，证明由牛顿迭代法生成的SPWM数据其谱分布与理论上的证明是一致，再使用protel99SE的物理电路模型仿真功能，对实际的电路模型进行仿真，也证明此方法可行，最后使用物理电路实现了SPWM正弦波输出。
严仍友[2]2005年在《嵌入式的电器安全测试平台研究》文中进行了进一步梳理考虑到国外已有采用Palm Platform的PDA方式的信息处理机,研究用自由软件Linux开发环境的信息处理机及RTOS软件平台;以及根据家用电器行业安全测试的交流高压、直流高压、功率强电试验和弱电信号测试要求,研究通用串行总线、研究基本电量测试仪器功能模块、基本仪器功能模块的标准和规范化的设计方法;实行标准化、规范化设计,形成平台的硬件资源库;融入到总线式及网络自动测试系统中。 本文首先针对电器安全测试平台的基本平台技术作了详细的介绍,说明建立测试平台的诸多优点和建立测试平台的必要性。提出了一种应用于测试平台内部的仪器仪表新型通用串行总线,给出了仪器仪表串行总线的技术规范,并对串行总线的抗干扰和高速传输作了积极探讨。测试平台的结构由仪器主机板和仪器从板构成。主机板可以分别由单片机系统、嵌入式系统、PC计算机系统这叁种系统构建,分别应用于不同场合;仪器从板由仪器测控板和仪器强电接口板构成。在文中详细介绍了接地电阻、绝缘电阻、耐压、泄漏电流、功率和低压启动测试功能的仪器测控板和仪器强电接口板,给出测试电路比较合理的测试方案及电路原理框图,可提高系统的测试精度。 对本测试平台所用的电源进行了研究。对接地功能测试的14V/25A恒流源进行了详细的介绍,给出整个恒流源的电路原理图,并对电路原理图进行了分析解释,对电路中参数进行了计算。耐压功能测试的0.5～5KV高压电源用自耦变压器和工频升压变压器的方法来实现,并对调节的过程和调节精度做了详细的分析。 本文对主机板采用嵌入式Linux操作系统构建做了详细的介绍,硬件设计采用ARM9内核的叁星公司的S3C2410微处理器,配备有SDRAM、Nand Flash、LCD、触摸屏和RTC等外围电路。其外围电路均给详细的电路原理图。通过使用外部扩展的大内存,有利于系统功能的扩充,正迎合了平台技术的精髓。仪器测控板采用实时多任务操作系统Small RTOS51,硬件设计采用的是ATMEL公司的ATMega8单片机。主机板的软件是基于嵌入式Linux系统设计,给出了串行通讯程序设计、LCD设备驱动程序设计、触摸屏设备驱动程序设计以及用Qt/Embedded实现的应用接口程序设计。各仪器测控板的软件是基于实时多任务操作系统Small RTOS51设计,给出了任务划分和程序设计步骤。 当主机板采用PC计算机系统代替时,在PC的VB和VC++环境下,分别进行了应用接口的软件设计。 本系统测试平台具有自动测试、手动测试、测试数据保存、测试项目保存以及保存标定数据,超限报警、打印和超限中断测试等功能。利用仪器模块硬件组合和软件平台选择,方便实现组合功能,得到具有单、2功能、3功能、4功能、5功能、6功能等测试功能的几十种仪器产品。还可方便其它功能的扩充。
杨帆[3]2013年在《低扬程泵装置水动力特性及多目标优化关键技术研究》文中研究说明低扬程泵站是重要的水利基础设施,在跨流域调水工程、农田和区域抗旱、城市防洪排涝、城镇供水、污水排放等方面均起着关键性作用。随着国民经济的发展和国家对能源消耗的重视,人们对低扬程泵装置水动力性能的要求也越来越高,为了满足社会的需要同时推动低扬程泵装置研究的进一步发展,采用理论分析、数值模拟和物理模型实验相结合的方法对低扬程泵装置的水动力特性和多目标优化相关关键技术进行了研究,主要研究内容和取得的创造性成果有：(1)归纳分析了低扬程泵装置的分类及各类型泵装置水动力性能的优缺点,并从叶轮、导叶体、进水流道、出水流道及泵装置整体5个方面归纳分析了低扬程泵装置的研究进展概况。采用Matlab软件编制了自动求解泵装置水动力特性的程序,基于Visual Fortran和AutoCAD软件编制了对泵装置试验数据结果文件处理的自动绘图程序,为后续研究分析提供了技术支撑。分析了4种湍流模型、网格数量及网格类型在低扬程泵装置中的适用性问题,并将数值计算的预测值与物理模型试验值进行了对比。研究了叶顶间隙大小对低扬程泵装置内流场数值计算的影响,探讨了不同叶顶间隙对泵装置流量、扬程、轴功率及效率的影响,并成功捕捉到叶顶间隙泄漏涡结构。叶顶间隙在0.3mm以内时,对泵装置的能量性能影响较小,随着叶顶间隙增大,扬程和效率迅速下降,当叶顶间隙增大至1.0mm时,扬程降幅为10%～27%,效率降幅约10%,叶顶间隙作为低扬程泵装置数值计算固有的物理边界条件之一,在数值计算中应给予考虑。(2)基于CFD技术详细地分析了低扬程泵装置的进水流道与叶轮、导叶体与出水流道间的水力相干机理,进水流道出口断面的轴向速度分布均匀度和平均环量受叶轮旋转的影响较明显,叶轮旋转引起环量增加使进水流道水力损失有所减小。导叶体出口环量对出水流道的流场影响较大,导致隔墩两侧流量分配不均,大流量时隔墩两侧水流流态比较平顺,而小流量时隔墩右侧流道内出现螺旋状水流,两侧水流严重不均衡。无环量时出水流道的水力损失与流量成二次方关系,有环量时出水流道的水力损失增大,出水流道的内外特性与泵装置的运行工况有关系。针对双向立式低扬程泵装置的水动力性能特点,系统分析了导水锥对泵装置自流及抽水工况时进水流道水力性能的影响；借鉴灯泡贯流泵装置中扩散导叶的设计思路,研究了扩散导叶体对双向立式泵装置水力性能的影响及其在立式轴流泵装置中的适用性问题,通过物理模型试验分析了变转速变工况时双向立式泵装置内部水流脉动。(3)对斜15°轴伸贯流泵装置内流机理进行了全流道的叁维数值计算,分析了在叶轮旋转条件下斜150进水流道出口断面的水力性能及其对叶轮进口断面相对位置高度的影响,给出了斜15°轴伸贯流泵装置的叶轮名义安装高度取值范围,分析了斜置安放叶轮受水流作用力的分布规律,探讨了其水力矩的变化规律及翼型附近相对流速的分布规律。针对城市防洪排涝泵站的特点,研发了两套超低扬程的双向潜水贯流泵装置,获得了双向潜水贯流泵装置的内流场,分析了灯泡体段对正、反向运行时泵装置水力性能的影响,包括灯泡体段的水力损失、导叶体内部流态及“S”形叶轮所受轴向力、叶顶间隙及叶片表面压力等。引入了单工况泵装置综合特性指标(C.P.I),分析了两套不同泵装置间水力性能的差异性,给出了双向潜水贯流泵装置的参考结构尺寸。为研究系列竖井型线的演变规律及其对泵装置水力性能的影响,在归纳分析竖井型线的基础上,采用一维水力设计方法设计了4种不同竖井贯流泵装置,并基于ANSYS CFX对其进行叁维湍流场数值计算。采用多元线性回归方法建立了泵装置效率与流量、进水流道叁个性能指标的函数关系式,表明进水流道的水力损失、轴向速度分布均匀度及速度加权平均角共同影响着泵装置的水力性能。在最优工况时各进水流道出口断面的轴向速度分布整体趋势相同,将各断面的轴向速度拟合成多项式数学模型,为叶轮的设计提供一定的参考。在泵装置叁维定常数值计算的基础上,引入了泵装置的无因次动量参数和泵装置多工况性能加权评价指标(M.P.I),为解决不同泵装置水力性能的比较提供了参考方法。基于ANSYS CFX软件对前、后置竖井贯流泵装置进行叁维定常流动数值模拟。引入平均涡角的概念,分析了前、后置竖井贯流泵装置内部流动的差异性,重点对不同形体的进、出水流道的水力性能及前、后置竖井贯流泵装置的外特性进行了分析比较。(4)在对泵装置进、出水流道水力性能的理论分析基础上,建立了泵装置进、出水流道的多目标多约束自动优化数学模型,并基于iSIGHT-FD优化软件构建了泵装置进、出水流道的自动优化平台,为泵装置流道的优化设计提供了全新的多目标多约束优化技术手段。以轴伸式贯流泵装置的进、出水流道为优化目标,在流道的几何数学模型描述的基础上采用多目标优化平台对其进行自动优化,优化后的进水流道水力损失减小了12.61%,轴向速度分布均匀度提高了1.86%,速度加权平均角提高了3.10°；优化后的出水流道水力损失减小了24.91%,动能恢复系数提高了6.65%,当量扩散角变为9.98°,从流道水力性能参数的定量分析可知,基于iSIGHT优化软件建立的多目标自动优化平台是可行性。在泵装置流道多目标优化设计基础上,提出了泵装置多目标优化的数学模型,并给出了泵装置多目标多约束自动优化的流程图。(5)基于泵装置叁维定常数值计算,定性地分析了各工况时新型高效S形泵装置的叶轮表面静压分布及摩擦力线和导叶体内静压分布、漩涡情况,并定量分析了叶片出口的轴向速度分布规律及导叶体的回收环量能力和水力损失情况；分析了进水流道及出水流道的内部流动细节,包括流速分布、静压分布等,进水流道的轴向速度分布均匀度与速度加权平均角随着流量系数KQ的增大而增大,在最优工况KQ=0.490时,速度加权平均角为88.8°,轴向速度分布均匀度为97.51%,水力损失为3.89cm。因叶轮与导叶体的相对运动,泵装置内部流动实际是非定常流动,采用“瞬态冻结转子”技术对新型高效S形轴伸贯流泵装置进行了非定常数值模拟,定量分析了各过流部件内部的水力脉动情况、叶轮受力及扭矩的非定常特性,叶轮叶片及导叶片的最大与最小压力值的水压力脉动情况。针对新型高效轴伸S轴伸贯流泵装置,制作了泵装置物理模型并在江苏省水利动力工程重点实验室的高精度水力机械试验台进行性能试验,测试并分析了五个叶片安放角时新型S形轴伸贯流泵装置的能量性能、汽蚀性能及飞逸特性。在叶片安放角-2°时,新型高效S形泵装置的最高效率为83.55%,表明研发的新型高效S形轴伸贯流泵装置具有高效节能的突出优点。通过对模型泵装置阻力矩的计算分析,得出了在不同反向水头工况下相同叶片安放角时单位飞逸转速不是定值的原因,实际工程采用模型泵装置单位飞逸转速进行原型泵站飞逸转速换算是偏安全的。采用物理模型试验方法研究新型S形轴伸贯流泵装置的运行稳定性,在导叶体外壁布置两支电动式加速度传感器,分别测量了横向(X方向)与铅垂方向(Y方向)的振动位移。在额定转速1350r/min时,采用EN900采集分析仪对叶片安放角为+4°与-4°时不同运行工况的泵装置模型进行振动测试和分析。(6)开展了有涡入流条件下箱涵式轴流泵装置内部流动机理的研究,阐述了喇叭管悬空高及流道高度相关联时对箱涵式进水流道内流场及水力性能的影响,重点分析了有涡入流条件时叶轮所受轴向力及径向力情况,以及对叶轮进口处水力脉动的影响,采用定量的方法阐述了涡带在流道内部产生及逐步耗散的过程,通过3D-PIV测试技术和高速摄影技术验证了数值计算模拟的可靠性及有效性。(7)通过速度叁角形分析了前置导叶对泵装置水动力性能的影响。依据前置导叶的设计要求,设计了可调前置导叶,开展了前置导叶不同调节角时泵装置的叁维定常数值计算,分析了其对泵装置内、外特性的影响,重点分析了不同调节角时前置导叶对叶轮水力性能的影响,通过自编程序获取了可调前置导叶对泵装置影响的综合特性曲线,并建立了不同前置导叶片调节角时泵装置外特性预测的多元非线性回归预测数学模型。全面系统地探讨了可调后置导叶片对泵装置水动力性能的影响,重点分析了不同调节角时泵装置的内、外特性,基于数值计算结果建立了不同调节角时后置导叶对泵装置外特性预测的BP-ANN数学模型,并通过联合方法验证了该方法的可行性。
张志[4]2013年在《电子式电流互感器在线校验关键技术及相关理论研究》文中研究表明作为智能电网的重要组成部分,数字化变电站的出现及发展大大促进了智能电网的进步。而作为数字化变电站中一次系统的传感元件,电子式互感器是所有继电保护装置及电能计量装置的数据源头。然而,由于电子式互感器在可靠性、使用寿命、连续运行、电磁兼容等方面,还需要进一步的积累运行经验。因此,电子式互感器的在线校验、实时监测尤为重要。但是目前缺乏可以在带电状态下对电子式互感器性能进行监测的有效手段,大大限制了电子式互感器的性能提高及完善。本文正是在南方电网科技项目的资助和实际工程项目的需求牵引下,重点针对带电操作方式、高准确度标准电流传感头设计、非线性负荷下的数据处理算法等关键技术,对当前数字输出电子式电流互感器在线校验技术进行了较为深入的探讨和研究。从校验方式出发,提出一种新的电子式电流互感器校验方式,在国内首次实现对数字输出电子式电流互感器的准确度在线校验,并研制出国内首台符合IEC61850-9-2标准的电子式互感器在线校验系统,该系统具有0.05级的准确度,可以校验同步方式为B码、PPS,额定电流为600A和1500A,0.2S级的电子式电流互感器。到目前为止,该系统已经在贵州省电网公司多个数字化变电站进行现场测试,挂网运行结果表明,系统准确度高、运行状态良好、现场操作方便。首先针对校验系统需要带电操作的问题,考虑到带电操作的安全性,采用地电位作业法,设计了一种基于绝缘操作杆的钳形操作机构,在地面通过钳形操作机构可以完成传感头的带电安装及拆卸；其次,提出一种组合式钳形电流传感头构成标准电流通道的技术方案。采用钳形铁芯传感头作为标准电流互感器,准确度高,体积小,并针对气隙对钳形铁芯传感头准确度影响较大的问题,采用钳形空心传感头作为铁芯传感头闭合完好的判断依据。由于钳形空心传感头的角差几乎不受气隙的影响,而钳形铁芯传感头的角差受气隙影响较大,以两者角差一致性为特征量,用来检测钳形铁芯传感头的闭合程度,提高了校验准确度。另外,本文在分析电网波形成分及以往算法的基础上,提出一种基于数据预处理的加二阶汉宁卷积窗的高准确度基波提取算法,在现场复杂的非线性负荷校验环境下,该算法针对有频率波动的电网,在抑制频谱泄漏、间谐波及谱间干扰等引起的误差方面,有更高的准确度。给出了系统具体的设计及实现方案。硬件设计主要考虑到标准通道的高准确度采集,在分辨率、动态范围两个方面进行了详细分析；同时考虑到稳定性及可靠性,从采集装置的带宽设计、接地及屏蔽等几个方面做出了具体的抗电磁干扰设计。另外,上位机软件主要实现了组合式传感头特征量判断功能、标准通道数据采集功能、合并单元数据接收及解码功能、基波提取算法及误差计算功能、数据的显示、记录和存储等功能。以贵州白城110kV变电站1500A组合式电子式互感器为试验对象,将全文所研究的方法和技术进行了整体验证和应用。挂网运行结果表明,该系统能够在不断电的情况下完成对电子式电流互感器的实时校验。另外,在论文研究内容基础上,编制了“电子式互感器在线校验规范”及“电子式互感器在线校验作业指导书”,为后续电子式互感器的在线校验提供了校验依据,并参与编写了《贵州电网数字化变电站计量装置在线检测规范》,为电子式互感器的在线监测及分析提供检测规范。
郭北涛[5]2010年在《电磁阀检测系统的研发及相关流体控制技术的研究》文中研究表明电磁阀是工业控制系统中重要的执行元件,其性能的好坏直接关系到整个系统的安全性及可靠性。鉴于我国目前尚没有功能完备且技术先进的电磁阀自动检测设备,本论文以某电磁阀生产企业的项目为背景研发了一套多功能和智能化的电磁阀检测系统。该检测系统的研发对推动电磁阀企业的生产及电磁阀行业的发展起着重要的作用。本文通过理论分析、计算机仿真技术及试验研究相结合的方法,对电磁阀检测系统的开发和相关流体控制技术进行了深入的研究和探讨,主要研究工作如下：1.首先进行了电磁阀检测系统的总体方案设计,该方案可分为计算机测控系统和流体控制系统两大部分,其中对于计算机测控系统的开发涉及到硬件和软件两个方面：硬件方面着重研究上位工控机与下位机PLC组成的集成控制方案,并讨论了硬件结构和配置及硬件抗干扰技术；软件方面以虚拟仪器技术的设计思想为指导,设计了电磁阀各项性能试验的测试平台,采用Labview开发了测控软件,该软件可自动完成对电磁阀的性能测试,具有数据采集、控制、数据分析、结果数据库管理和打印输出以及用户界面等功能。2.电磁阀试验台具有频繁使用且间歇动作的特性,管路内流体经常以非恒定流状态频繁振荡,导致管路振动继而损坏高精度传感器和流体元件。因此,本论文对电磁阀试验台主测试管路的动态特性进行研究,运用阻抗分析法分析主测试管路发生谐振的条件以及该管路在频率域内的压力传递特性。采用流体管路频域模型的近似方法对主测试管路的压力比频率特性进行了仿真研究,通过仿真研究对流体管路的几何尺寸和管路的长度等因素作出了合理的结构设计。3.分析了诱发液压冲击和脉动产生的机理,计算了最大冲击压力和泵源脉动频率。因在实际的流体系统中根本消除压力冲击和振动源的脉动是极其困难的,采用调整系统的阻抗特性(如改变管长和元件结构等)又要受到系统合理设计的限制(如系统正常运行工况、元件安装空间方位等),因此,采用蓄能器以衰减或吸收液压冲击和脉动。通过对蓄能器的消减作用及其动态特性的分析,进而合理选择蓄能器的相关参数,使蓄能器达到最佳的减振效果。4.设计了电磁阀试验台流体系统的压力控制方案。针对该流体系统中压力难于精确控制的问题,分析了变频泵控调压的压力控制原理,并对压力控制的关键元器件进行了合理选择。建立了流体系统压力的数学模型并根据模糊控制和PID控制各自的优点,选择模糊自适应PID控制算法为系统压力控制策略,进行了仿真研究,并将其应用于系统泄漏试验和密封试验中。5.基于以上流体控制技术关键问题的研究,设计了流体试验台和阐述了其结构和工作原理,并在现场搭建完成所设计的试验台。遵循国家规范和行业标准研究了不同类型电磁阀产品的出厂试验和型式试验的试验方法和流程。最后对所设计和开发电磁阀检测系统进行了实际运行及进行了电磁阀的各项性能检测现场试验。现场试验不仅验证了本文对于电磁阀检测系统的研发和相关流体控制技术的研究思路和研究方法是可行的,同时也表明该电磁阀检测系统不但完全满足电磁阀产品生产的需要,而且功能完善、自动化程度高且具有极高的应用和推广价值。本文的相关研究不仅为成功开发一个高性能的电磁阀检测系统提供了有力的理论依据和技术保障,同时对自动化测控领域和相关流体控制技术的理论研究及实际应用也具有重要的学术参考价值。
郭世旭[6]2015年在《基于球形内检测器的长输管道微小泄漏检测关键技术研究》文中提出长输油气管道在国民经济发展中起着重要的作用,同时又时有安全事故发生。近年来,随着管道运营时间增长,因腐蚀、老化、裂纹、自然泄漏等原因导致的微小泄漏事件逐渐成为管道安全检测领域的主要问题。本课题组研制的基于负压波的管道泄漏监测与定位系统已在15000余公里的原油及成品油管道上成功应用,获得巨大经济效益及社会效益,但该技术只能检测突发性大泄漏,对微小泄漏无能为力。针对管道运输领域亟需解决的微小泄漏检测与定位这个世界级难题,本文创新的提出基于球形内检测器的长输管道微小泄漏检测方法,该方法不仅可大大提高泄漏检测的灵敏度,而且极大降低了内检测器卡堵的风险。围绕球形内检测器的研制中的关键问题,本文开展以下四方面研究:(1)针对球形内检测器竖直管段的安全通过性问题,采用流体动力学方法详细分析了球形内检测器在管道最极端的竖直管段内的受力情况,保证其有良好的通过性,不会发生卡堵。指出管内流速、球径与管径之比是影响球体所受推力的关键参数,其中球径比还会影响球体在管道内的运动稳定性,搭建了模拟实验管道,验证了仿真结果,得出在管道经济流速内,球径比的最佳范围的关键参数。根据分析结果,设计研制样机并对其进行了立管及弯头通过性的现场测试。(2)针对管道内近场域泄漏声信号特点及提取识别方法问题,利用计算流体/计算气动声学混合仿真的方法,研究了管道内近泄漏声源的近场域声信号的特征,研究了泄漏声源及近声场声信号的频率分布,分析了泄漏噪声在管道内频率特性及传播特性,选取了可体现泄漏特征的频段,得到了不同泄漏量与声信号能量之间的关系。在搭建的模拟泄漏测试平台上验证了利用水听器检测泄漏噪声了可行性,并分析了泄漏噪声在频率上的特性,验证了仿真结果。(3)针对泄漏点精确定位问题,分析了滚动状态下,球形内检测器跟踪定位的特殊矛盾,提出了一种利用电磁地面标记器和MEMS加速度计对泄漏点进行联合定位的方法。分析了旋转电磁发射器发射与接收电磁波的特点,进行了实验室环境的电磁信号接收实验验证,提出了跟踪定位的原理;分析了利用MEMS加速度计在标记点间精确定位的原理,利用研制的样机进行了多次现场实验测试,验证了该定位方法的可行性及精度。给出了整个定位算法流程,进行了误差分析,给出提高定位精度手段。(4)依据上述理论分析,研制样机系统,并分别在2.5km水循环管道上进行了原理可行性测试,以及在130m水循环管道上进行了立管、弯头通过性能测试,最后在一条77km的成品油管道上进行了国内首次现场实验应用,效果良好。
周池楼[7]2015年在《140 MPa高压氢气环境材料力学性能测试装置研究》文中研究说明氢能具有来源多种多样、洁净环保、可再生、转化效率高等优点,被誉为21世纪最具发展前景的二次能源。安全高效的储输氢和加氢是氢能规模化利用必须解决的关键问题。高压储输氢和加氢以其设备结构简单、充放速度快、压缩氢气制备能耗低等优点,目前已成为占绝对主导地位的氢能储输和加注方式。然而,材料在高压气态氢环境下长期工作会出现塑性降低、裂纹扩展速率加快的高压氢脆现象。压力越高,这一问题愈为突出。美国、日本等发达国家的氢能计划无一例外地将高压氢环境材料相容性检测及评价作为高压氢系统产品开发的首要环节。为满足国内高压氢系统生产和国际竞争的需要,打破国外技术垄断,解决我国不具备高压氢环境下直接进行材料氢脆性能检测的装备和技术的难题,保证高压氢系统长寿命、安全可靠地运行,亟待开展高压氢气环境材料相容性试验装置研究。在国家高技术研究发展计划(863计划)课题“高压储氢、输氢、加氢安全保障技术装备与应用示范”(课题编号：2012AA051504)和国家重点基础研究发展计划(973计划)课题“高压常温氢气环境下承载件损伤的演化机制”(课题编号：2015CB057601)等项目的支持下,本文开展了高压氢环境材料相容性试验装置的研究工作。主要研究内容和取得的创新成果如下：(1)研究了基于断裂力学的高压储氢容器设计疲劳寿命的分析模型及预测方法,用于确定高压氢环境箱的设计疲劳寿命。然后聚焦高压临氢设备常用材料,分析了容器在疲劳载荷作用下的疲劳裂纹扩展特性,并对临氢设备常用材料制作的储氢容器在不同压力和不同内径下的设计疲劳寿命进行探究。并提出基于“相对设计疲劳寿命”的分析方法来定量研究氢脆对高压氢环境箱设计疲劳寿命的损减效应,同时从标准规范影响筒体壁厚的角度来探究不同标准规范对容器设计疲劳寿命的影响。最后以高压储氢容器常用的高强度低合金钢为雏形,提出5种典型的模型材料,以此对高压氢环境箱设计疲劳寿命的影响因素展开深入讨论,进而揭示了高压氢环境箱疲劳寿命的影响规律。(2)开展了超高压氢环境组合密封结构的研究。以橡胶超弹性本构模型、吸氢膨胀效应的数值算法等核心问题的解决为着力点,突破了超高压橡胶O形圈组合密封有限元分析因高度非线性特性所致难以收敛的技术瓶颈,建立了基于吸氢膨胀效应的高压氢气组合密封结构有限元模型。并基于所建立的数值模型,探明氢气压力、初始压缩率、楔尖角、吸氢膨胀效应等因素对密封性能的影响规律,揭示其密封机理,为高压氢气密封的结构形式及结构参数的合理确定提供科学依据。(3)以满足标准要求和国际需求为立足点,确定了拟开发的高压氢环境材料相容性试验装置的试验功能和主要技术参数,并提出了该装置的总体方案,包括高压氢环境箱系统、置换及供气系统、加载系统和总控系统四大部分。进而详细探究了装置四大关键组成部分的工作原理和实现方法,并建立了高压氢环境材料相容性试验装置的安全防护方法。然后,瞄准装置研制中所面临的四大关键技术问题—轴向力自平衡方法、试样自对中方法、高压氢环境箱耐久性和高压氢气密封技术,并给出创新性的解决方案。上述研究成果成功应用于140 MPa高压氢环境材料力学性能测试装置的研制,并通过耐压试验、气密性试验和140 MPa高压氢脆试验对装置进行功能验证。
侍海静[8]2008年在《基于节流—遮断功能分离的真空失效遮断器结构及试验研究》文中研究表明在气动自动化系统中,气动真空吸取系统通常都采用真空发生器作为局部真空产生装置。在系统结构上,如果一个真空发生器配备多个真空吸盘,当一个或者几个吸盘在接触表面出现漏气,就会使整个真空吸取系统失效。目前,针对此问题正在研发膜片型真空失效遮断器的原型装置。但是,目前该装置在结构上还存在若干问题,同时膜片的动态位移难以实测,不能认识结构参数与膜片动态响应的关系,这些问题影响了结构的进一步改善和实际产品化。针对这些问题,在论文中从节流孔道和流动遮断功能的分离、膜片形状改进并采用非接触式位移测量技术等方面入手致力于解决上述问题。研究所完成的主要工作和取得的成果有:(1)针对原真空失效遮断器膜片既要实现节流又要实现遮断这两种功能,从而导致膜片结构参数难以匹配和由于开孔使膜片容易疲劳损坏的问题,提出了节流、遮断功能分离的基座孔节流-膜片遮断结构,可以分别设计节流孔和膜片的功能参数,也使膜片不易疲劳损坏;(2)针对原结构中平膜片在刚度和灵敏度上难以兼顾而影响动态响应特性的问题,提出采用波纹膜片代替平膜片的技术方案;为此采用有限元法并通过试验深入研究了波纹膜片的结构参数对膜片性能的影响,设计了灵敏度和刚度特性均较好的波纹膜片;(3)为了进行系统性能分析和结构参数的优化,建立了真空失效吸取系统的数学模型,并通过仿真分析了系统的工作特性,为真空失效遮断器结构参数的优选和后续的试验打下了基础;(4)针对真空失效遮断器膜片位移动态响应难以直接测量而导致的对结构参数与动态响应的关系认识不清的问题,提出采用激光非接触式测量方法来实现膜片动态位移响应测量。为此,设计了透明玻璃作盖子的模拟容器,通过激光位移传感器实现了膜片位移动态测量,为进一步改进和参数优化提供了试验基础。总体性能试验结果表明,使用波纹膜片的真空失效遮断器可以可靠地遮断泄漏支路,遮断极限真空度可达95kPa,比ISV原理性样机的91～93kPa有所提高;遮断时间小于0.62s,比ISV原理性样机的1.8s减小了65.6%;响应时间延迟率小于10.45%,比ISV原理性样机的17.3%减小了6.85%;临界遮断流量小于6.42L/min,比ISV原理性样机的21.5L/min减小了70.1%;这说明所做研究和改进的成效是明显的。
黄中华[9]2005年在《深海浮游微生物浓缩保压取样关键技术研究》文中提出深海浮游微生物是一种人类新认识的深海资源，在生命的起源、新基因的发现、新药品的研制和环境保护等许多方面有着重要的研究意义。研究深海浮游微生物的首要条件是获取大量具有原位特性的微生物样本。现有的深海浮游微生物取样器受取样筒容积的限制，单次取样只能获得较少数量的微生物样本，同时不能保持样本的原位压力。针对传统深海浮游微生物取样器的不足，论文提出了一种全新原理的深海浮游微生物取样技术——浓缩保压取样技术。 论文以深海浮游微生物浓缩保压取样器设计为背景，对深海无污染无压力突变原位浓缩取样技术、深海高精度保压取样技术、超高压海水液压系统密封设计技术和深海高压密封舱可靠性设计技术进行了深入研究。论文的主要研究内容如下： 提出了深海无污染无压力突变取样技术，通过在取样筒的入口端安装海水高压单向阎、出口端安装海水高压单向电磁阀实现了无污染、无压力突变取样，有效避免了取样筒在取样前被上层海水污染和海水进入取样筒时发生压力突变。 提出了深海原位浓缩取样技术，采用深水泵吸取大量海水通过滤膜实现了深海浮游微生物原位浓缩取样，显着提高了取样器单次取样获得的微生物样品数量，避免微生物样品在实验室进行过滤浓缩时发生的样品损失和压力变化。 对海水高压单向阀的复位弹簧进行了优化设计研究，提高了海水高压单向阀的动态性能。设计了一种能在60 MPa海水环境正常工作的单向电磁阀，确保了浓缩取样自动控制功能的实现。 提出了基于预充压力蓄能器的高精度保压取样设计理论，建立了蓄能器压力补偿过程的数学建模，推导出了取样筒样品最终压力计算公式。 对蓄能器的预充气压力、公称容积和保压取样效果的关系进行了仿真研究和实验验证。实验结果表明：不带压力补偿装置的取样器存在较大的压力下降，不能实现保压取样(压力下降＞10％)；带有压力补偿装置的取样器能可靠实现高精度保压取样(压力下降＜5％)。 提出了基于有限元计算方法的0形密封圈的密封性能评价方法，计算结果和密封性能实验结果表明，采用0形圈能够可靠实现60 MPa海水液压系统的密封。 提出了基于模糊可靠度的密封舱壁厚优化设计方法，计算表明：与安全系数法设计结果相比，该方法可以显着减轻密封舱的重量。耐压实验表明：基于优化设计方法的密封舱具有足够的强度，满足设计要求。 为了验证取样器的整体性能，论文设计的深海浮游微生物浓缩保压取样器进行了深海实验。海试评审专家一致认为：论文设计的取样器结构合理，水密性能良好，能够实现浓缩取样和高精度保压取样。科技查新结果表明，论文提出的深海浮游微生物
汪锐[10]2008年在《液压伺服油缸测试方法研究》文中认为液压伺服油缸是电液伺服系统中关键的执行元件,也是当今轧机液压AGC系统的核心设备。特别是轧制伺服油缸工作时具有轧制力大、行程短、频率响应高和测试难度大等一系列特点。为提高伺服油缸的使用质量和使用寿命,针对上面的这些特点,韶关液压件厂联合武汉科技大学提出本课题。本论文参考国家和行业的相关液压试验标准,根据伺服油缸实际使用情况,在研究各种测试方法的基础上,以伺服油缸为试验对象,设计了一套全新的伺服油缸测试系统,该系统能完成几种不同规格伺服油缸的常规性能和静动态性能测试。本文首先对国内外的电液测试技术和伺服油缸测试研究的现状作了详细的介绍。然后,详细地研究了油缸常规性能和静动性能测试的原理和其应用的方法,其中重点研究了伺服油缸摩擦力的测试原理和测试方法。并且将几种方法进行对比分析,为本课题测试方案的确立打下了一定基础。之后,在对测试对象和测试内容进行研究分析的基础之上,对静摩擦力,动摩擦力,阶跃响应,频率响应的测试方法分别进行了研究,并解决了测试系统中的几个关键问题。随后是设计整个液压测试系统,包括分析所设计液压测试系统的特点,并对伺服阀和传感器的选型做了说明。最后利用AMESim建立伺服油缸的测试系统的模型,并运用了该软件强大的超级子元件功能,对二级喷嘴挡板阀和液压缸进行建模仿真,完善整个阀控非对称缸测试系统。并通过PID调节来稳定系统测试。并对所提出的测试方案进行了模拟仿真。分别进行了在模拟工况下测试伺服油缸的启动摩擦力,动摩擦力及其阶跃响应和频率响应仿真,结果论证了测试方案的正确性和可行性。根据AMESim仿真结果可知,本论文设计的伺服油缸测试系统是合理有效的,该系统能准确地测得伺服油缸的性能参数,本文研究的内容为伺服油缸测试的进一步研究和发展提供了参考依据。同时为今后在伺服油缸的测试研究工作提供了理论上的支持。
参考文献：
[1]. 耐压泄漏安全测试及关键技术的研究[D]. 董文军. 广东工业大学. 2004
[2]. 嵌入式的电器安全测试平台研究[D]. 严仍友. 广东工业大学. 2005
[3]. 低扬程泵装置水动力特性及多目标优化关键技术研究[D]. 杨帆. 扬州大学. 2013
[4]. 电子式电流互感器在线校验关键技术及相关理论研究[D]. 张志. 华中科技大学. 2013
[5]. 电磁阀检测系统的研发及相关流体控制技术的研究[D]. 郭北涛. 东北大学. 2010
[6]. 基于球形内检测器的长输管道微小泄漏检测关键技术研究[D]. 郭世旭. 天津大学. 2015
[7]. 140 MPa高压氢气环境材料力学性能测试装置研究[D]. 周池楼. 浙江大学. 2015
[8]. 基于节流—遮断功能分离的真空失效遮断器结构及试验研究[D]. 侍海静. 南京理工大学. 2008
[9]. 深海浮游微生物浓缩保压取样关键技术研究[D]. 黄中华. 中南大学. 2005
[10]. 液压伺服油缸测试方法研究[D]. 汪锐. 武汉科技大学. 2008