某型压力筒控制系统的设计与仿真

论文摘要

压力筒是实验室条件下模拟深海压力的专用设备。一般压力筒的压力控制系统大多采用强制改变压力筒内容积的方法进行筒内压力控制,但针对超大型压力筒该控制方案却不可实现,基于此本文提出一种适用于超大容积压力筒压力控制的加压方案。本文的研究对象是容积为75m 3的超大压力筒,针对该控制系统的设计指标和控制特性要求,从流体力学的基本理论出发,提出在不改变该超大压力筒容积的前提下通过向筒内强制注入高压水的方法来加压,而通过调节压力筒上与大气相通的出水调节阀来减压。全文首先简单介绍了该控制系统的总体分析及压力筒控制系统的原理结构。为了满足超大压力筒的加压要求,对提供高压水源的蓄能压力罐加压方案进行探讨,包括:加压方式的静力分析、加压的方案确定、蓄能罐的结构设计等。随后根据系统的技术参数和性能要求,并参考各种水压元件选型资料,对系统水压管路及水压元件进行选型设计与计算分析。完成所有的理论计算与元件选型后,在仿真软件AMESim中建立半物理模型,仿真模型中按实际计算与选型元件参数输入。运行系统设计要求的各个试验模式,模拟压力筒中需要完成的试验过程,进而得到直观的仿真曲线以便进行控制系统设计参数的优化等。在仿真分析过程中,模拟稳定水压变化试验着重对比分析了大压力筒调节阀、开关阀复合控制策略以及单独调节阀控制策略,论证了本试验系统中采用的复合控制策略的优越性。最后,考虑到试验系统的使用性,兼顾系统在实际装配、调试和投入使用后可能出现的一些状况,提出本系统必须重视的误差问题和安全问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源及意义
• 1.2 国内外研究现状及对比
• 1.3 该压力筒压力控制系统的技术指标
• 1.4 本文主要的研究工作
• 2 压力筒压力控制方案的设计
• 2.1 压力筒压力控制方案的理论分析
• 2.2 压力筒系统的主体构成
• 3 系统硬件设计与选型计算
• 3.1 高压蓄能罐的设计
• 3.2 水压系统控制阀的选型
• 3.3 系统管路的设计计算
• 3.4 其他设备的选型
• 3.5 小结
• 4 压力筒试验系统仿真分析
• 4.1 模拟稳定的水压变化速度
• 4.2 疲劳加压试验
• 4.3 动态保压试验
• 4.4 压力控制策略的对比分析
• 5 控制系统安全性探讨
• 5.1 控制系统的设计安全性
• 5.2 控制系统的干扰分析
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 课题展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士期间发表的论文目录