乳化炸药生产线单螺杆泵运行安全性研究

论文摘要

作为乳化炸药生产线上的泵送的设备,单螺杆泵以投资少、操作方便、节能效果明显以及适应性强等独特优点而倍受世界各国乳化炸药生产商重视,并已经成为泵送乳化基质主要的方式。但是,随着乳化炸药的产量的增加,各类安全事故也日益增多,其中不少事故与乳化炸药基质的泵送有关。为此,本文从理论方面对单螺杆泵进行地分析研究。本文首先从单螺杆泵的原理入手,分析了单螺杆泵的运动学和动力学特征、单螺杆泵密封压力分布特征。然后,根据泵送乳化炸药的单螺杆泵定子几何物理特性,建立了单螺杆泵定子工作状态下的力学、传热数学模型,对空间模型与平面模型所求出的定子的应力、应变和内轮廓节点位移进行了比较,得出高求解效率的模型。最后,利用有限元分析方法,对单螺杆泵进行了力学场、泵的内部的温度场进行了数值模拟计算,获得了特定条件下的定子的力学场、单螺杆泵内温度场分布规律,找到了最容易发生爆炸事故的热点位置。通过对单螺杆泵的基础性研究,为工厂生产提供参考,并对出现的事故做出理论解释,同时为企业的安全管理人员的安全管理工作提供一定的理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文的主要工作和安排
• 2 单螺杆泵的运动学和动力学特征及其压力分布的特征分析
• 2.1 乳化炸药专用单螺杆泵工作原理
• 2.2 单螺杆泵运动学分析
• 2.2.1 单螺杆泵定、转子型线方程的建立
• 2.2.2 转子运动规律分析
• 2.3 单螺杆泵动力学分析
• 2.3.1 单螺杆泵转子液压力分析
• 2.3.2 液压力施压的转子转矩分析
• 2.3.3 正压力轴向力分析
• 2.3.4 转子摩擦扭矩的计算
• 2.3.5 惯性力的计算
• 2.3.6 单螺杆泵转子综合受力状况
• 2.4 单螺杆泵密封压力分布特征
• 2.4.1 密封腔室的分布
• 2.4.2 封闭腔室压力分布特征
• 2.4.3 单级承压能力分析
• 2.5 本章小结
• 3 单螺杆泵的有限元求解模型
• 3.1 有限元基本工作原理
• 3.2 ANSYS简介
• 3.2.1 软件功能简介
• 3.2.2 ANSYS的一般分析过程
• 3.3 乳化炸药专用单螺杆泵的ANSYS求解策略
• 3.3.1 单螺杆泵定子有限元模型的特点
• 3.3.2 三维模型的建立及其存在的问题
• 3.3.3 定子有限元分析的三维模型与平面应变模型的比较
• 3.3.4 单螺杆泵定子有限元分析方案
• 3.4 本章小结
• 4 单螺杆泵安全性的有限元分析
• 4.1 单螺杆泵接触摩擦有限元分析
• 4.1.1 有限元模型
• 4.1.2 基本原理
• 4.1.3 定子在压力作用下的变形和应力分布规律
• 4.1.4 定子和螺杆的接触摩擦分析
• 4.2 单螺杆泵定子温度场有限元分析
• 4.2.1 热源模型和确定方程
• 4.2.2 边界条件
• 4.2.3 有限元方程离散
• 4.2.4 基本假设
• 4.2.5 泵和材料物性的参数
• 4.2.6 计算结果与分析
• 4.3 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献