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磁翻板液位计的降压及汽蚀风险

发布时间:2019-05-19 17:06:27 文章分类:行业新闻 编辑作者:金帆仪表 阅读:

  液压马达坚固耐用,耐热,能承受极端环境。它们是机械旋转执行器,可以将液压或流体能量转换为机械动力。液压马达的耐久性和相对简单性,从传送带到推土机、搅拌机和轧钢机,以及它们不需要电力的事实,使它们特别适合广泛的应用。

  液压马达运行的关键是能够调节液压系统内流体的流量和压力,并有效地引导机械动力。这是由一个对电机性能至关重要的磁翻板液位计系统控制的,因此需要仔细考虑该系统的设计。该系统的主要风险是空化 - 由于相对低压的区域而在流体中形成气泡或空腔。当这些空腔内爆或坍塌时,它们会在液压系统内产生冲击波,这会引起严重的损坏。

  作为这些磁翻板液位计系统的开发商,Diinef于2013年在挪威南部成立,是一家对减少压降特别感兴趣的公司,这样做可以降低空化形成的风险。该公司最初是作为风力涡轮机高效液压传动系统开发商ChapDrive的衍生公司。他们的高科技方法使他们专注于高扭矩低速(HTLS)电机的数字技术设计和制造。

磁翻板液位计的降压及汽蚀风险
磁翻板液位计的降压及汽蚀风险

  挑战:防止液压马达阀的气穴损坏

  在Diinef的情况下,他们的液压马达阀系统的操作涉及在波动的压力条件下(高达几百巴)打开和关闭。预计这将导致压力下降的领域。在存在压力下降的情况下,通常可能出现气穴现象,这会在长时间使用时造成损坏磁翻板液位计的风险。压力的这些强烈波动使得模拟磁 翻板液位计的运动和CAE中的条件(特别是利用计算流体动力学)成为理想的解决方案,允许团队在从昂贵的物理原型产生之前测试和分析任何潜在的问题区域。

  该团队为他们的分析设定了两个目标:

  通过改变流体流动的方向并在整个磁翻板液位计开口环上分开压降来减少空穴形成的频率。

  使空化形成区域远离阀座移动。

  磁翻板液位计的CFD模拟

  分析的第一步是在磁翻板液位计开启过程的早期阶段进行磁翻板液位计的可压缩流动模拟。几何形状由复制磁翻板液位计基本形状的3D模型组成。这确保了Diinef可以快速获得初始结果,并使用这些信息快速做出他们的第一个工程决策。

  从这些结果可以清楚地看出,不需要更复杂的模拟(例如由整个磁翻板液位计配置组成),因为初始测试突出了磁翻板液位计的开口间隙作为进一步分析的重点区域。这使Diinef和SimScale能够快速迭代并测试不同的设计版本。

  为了进一步加快测试速度,开发过程转变为半2D模型。

  结果:磁翻板液位计压降降低80%

  这种直接测试方法使DIinef团队能够快速迭代、分析和改进其设计。在最后一次迭代中,略微打开的磁翻板液位计的压力降降低了80%,使其处于所需的工作范围内。模拟还显示了流动方向的改变,从而使潜在的空化区远离壁面几毫米。

  根据这些优化设计,可以对磁翻板液位计进行物理试验,确定了减小回压损失的方法。尽管存在压力降,但空化现象仍然存在,很难判断空化的频率和趋势是否在下降。为了解决这个问题,DIINEF团队利用从他们的模拟中获得的知识,在观察到的风险区域中加入了额外的材料,以减轻任何可能的气蚀损伤的影响。

  通过在设计过程的早期阶段使用CFD模拟,DIINEF团队可以有效地分析、规划和优化其设计,以防止压力下降,同时避免在绝对必要之前对物理原型进行缓慢和昂贵的测试。

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