远海油气转驳技术是我国海洋油气田开采的关键技术之一,但面对极端恶劣海况,超深海平台及核心零部件高可靠性和超长寿命服役仍是世界技术难题,高性能长寿命密封系统与元件是行业的“卡脖子”技术难题,需要从相关基础理论研究、技术开发、工程应用等方面实现全面突破。从油气转驳输送技术、高压密封劣化特性、极端环境密封失效规律研究等3个方面,概述了远海油气转驳装备的高性能密封技术研究进展,并对深远海转驳装备的密封理论、技术研究趋势作出展望。

首先利用Solidworks建模软件建立叶片泵的排气流道内部结构图,然后利用CFX和Virtual. Lab Acoustic软件从优化排气通道走向和采用消声结构两种方案对叶片泵进行降噪分析和结构优化设计,最后采用试验手段对仿真结果进行验证。结果表明:上述两种方法均可有效地降低叶片泵排气噪音,各有优劣,可根据叶片泵实际运用工况选择最优的降低噪音方式;采用消声结构方案的防返油间隙的直径为7 mm时,降低排气噪音的效果最佳。提供了降低叶片泵排气噪音的新思路,也对其他种类真空泵及类似结构产品的降噪提供了重要参考。

软密封液压锁应用于某液压系统气驱油源的出油通断控制,该液压锁的核心元件密封垫在阀口开启瞬间受到高速射流冲击,达到一定动作次数后密封垫出现破损现象。介绍了软密封液压锁结构和密封垫材料优化方案,采用流固耦合仿真分析方法,研究了优化前后阀口在高速射流冲击下的流场特性和密封垫的瞬间受力情况,结果表明优化后密封垫的应力应变值均大幅度减小,显著提高了密封性能。搭建试验台对优化后的软密封液压锁进行可靠性试验,对设计和仿真结果进行验证。

地铁车辆液压制动系统具有高工作压力、快响应、高效率、结构紧凑的特性。分析了液压制动系统、液压控制单元工作原理、结构组成,研究了地铁车辆制动过程中的滑行原因。综合液压制动用地铁车辆独立轮特性,将制动减速度、减速度变化及时速差作为输入,输出为压力输出系数,根据经验设计模糊规则及隶属度函数,基于模糊控制对液压制动防滑方案进行设计,并通过MATLAB仿真试验、应用验证,获得了预期防滑效果,验证了液压防滑方案中模糊控制的有效性。

以低压管路内气泡的运动状态为研究对象,建立了气泡在管路内运动的模型。对气泡分别在45°倾斜向下、水平、垂直向上3种管路中匀速运动进行分析。通过理论分析及模型仿真发现,在45°倾斜向下的管路中,气泡在匀速运动时只能聚集于靠近管壁的环状空间上方;在水平管道中,气泡存在于管道上部,在垂直向上的管路中,气泡只沿管道中心向上运动。搭建可视化试验台,观察气泡在不同管路中的运动状态,发现仿真结果与试验观察现象吻合。同时,通过分析当管道含气率在1.18%时,气泡在管路中的聚集和变形情况,发现管道内的压力波动与油液流速和管道的曲率半径相关。

高铁接触网施工作业车液压机械的振动信号所包含的无用信息较多,影响到了振动故障检测正确率。设计一种机械振动故障检测方法。设计高铁接触网施工作业车液压机械振动数据采集设备的架构,采集相关的机械振动信号,采用卡尔曼滤波对采集到的信号进行滤波处理。利用经验模态分解方法,将滤波后的信号分解成不同时间段尺度的本征模态函数,采用希尔伯特变换实现信号时频分析,将分析结果与设定极限阈值比较,得到准确的机械振动故障检测结果。实验结果证明:方法可以有效检测出接触网施工车辆机械振动故障,且检测时间短、故障检测正确率高,具有较好的应用前景。

一种具有复杂内腔的薄壁压缩机阀门类球铁铸件,重量为3.4 kg,主要壁厚为4 mm,有容易产生冷隔、断芯和气孔类缺陷,产品铸件对外观质量和气密性要求高,为此在设计浇注系统时采用了碳化硅泡沫过滤块。因铸件结构复杂、热节多而分散,需要在合理的位置设计出有效的冒口进行补缩,以保证铸件的内部质量,确保铸件的气密性。设计初步的铸造工艺方案并进行生产验证,发现铸件上表面容易产生冷隔、气孔和断芯等缺陷,导致铸件废品率很高。因此对铸造工艺进行了改进,解决了铸件缺陷,并最终达成批量稳定供货。

针对阀用位移传感器体积小、测量精度高的特点,设计了一套专用于阀用位移传感器的自动校准装置。详细介绍了校准系统的结构设计、软件控制,重点对测量不确定度进行了分析。校准装置控制伺服驱动器驱动伺服电机,伺服电机从而带动丝杠,连接在丝杠上的驱动平台带动铁芯进行位移,连接于驱动平台上的高精度光栅尺反馈铁芯的位移量。通过对传感器输入、输出之间关系的分析即可进行自动校准。针对所设计的自动校准装置开展了实验,实验结果表明,该装置的校准效果较好,适合于对阀用位移传感器(精度等级0.01,量程低于200 mm)进行校准,具备了较高的实用价值。

针对先导式高压气动电磁阀这类阀芯运动位移小,且结构封闭在阀体内的高速运动构件的运动特性难以直接精确测量的问题,提出了一种基于高速相机小位移放大机构的开启特性测量方法。建立分辨分析模型,搭建测试系统,并针对通径为20 mm的二位二通高压电磁阀进行多种压力下的开启特性测试,获得了先导式高压电磁阀的开启特性随工作压力的变化规律,验证了该方法的可行性和准确性,为高压小位移阀芯运动特性的测量提供一种可靠的方法。

电磁阀为某型火箭发动机氧气系统实现高压氧气电控释放功能,将气瓶的高压氧气电控输出后供后端发动机使用所需压力的气体,为发动机工作提供氧气。电磁阀的响应特性对系统反应的快慢具有决定性的影响。从理论分析、试验研究及数值模拟三个方面对该电磁阀在空载、负载下的动态响应特性进行了对比研究,研究结果表明:三种方法计算得出的开启时间及释放时间最大误差不超过10%,从而验证了该有限元模型预测电磁阀响应特性的准确性,为其参数的设计及匹配提供了一种行之有效的方法。