自动限速风动潜水泵控制系统的设计与实验研究

作     者：刘丹丹 

作者单位：安徽理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：阮学云

授予年度：2017年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：风动潜水泵 自动限速 出口节流 电-气控制系统 AMESim仿真 

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。