基于压力信号的乳化液泵排液阀泄漏故障特征研究

煤炭学报
网络首发时间：2024-06-27 18:02:50

作者

庞新宇刘民帅张占东韦继贵廉自生
单位

太原理工大学机械与运载工程学院煤矿综采装备山西省重点实验室山西大同大学机电工程学院
摘要

随着煤矿设备逐步智能化、大型化、无人化，对乳化液泵故障诊断技术的要求也越来越高。乳化液泵泄漏故障影响着液压支架的动作灵敏度和准确度，为了及时诊断，提出基于出口压力脉动信号识别排液阀泄漏故障的方法。从数学理论、模型仿真和试验信号三个角度对乳化液泵排液阀泄漏故障的压力脉动机理和信号畸变进行了研究。以BRW125/31.5C型乳化液泵为例进行研究，建立了排液阀发生泄漏后一个工作周期内配流的数学模型，基于四阶龙格-库塔算法，通过MATLAB求出了数学模型的数值解，并进行了不同工况下单容积腔压力的仿真分析；基于AMESim仿真软件，研究了整泵出口压力的脉动规律，并分析排液阀不同程度泄漏和不同位置泄漏对整泵出口压力曲线产生的影响；在排液阀阀芯上设置不同的缝隙来模拟泄漏的严重程度，分别进行了正常、轻微、中等和严重泄漏四种工况下的对比试验，并验证了仿真模型的正确性。结果表明，在数学模型中，随着排液阀阀芯和阀座之间缝隙的增大，在吸液阶段故障阀对应的容积腔与大气压差减小；在物理仿真模型中，排液阀泄漏程度和吸液阶段容积腔与大气的压力差以及整泵的出口压力成反比。整泵出口压力呈现出单容积腔、双容积腔连续交替供压的规律，且A排液阀泄漏主要影响整泵出口压力曲线一个周期的前三段部分；B排液阀泄漏主要影响一个周期内的第一段、第五段和第六段部分；C排液阀泄漏主要影响一个周期的第三段、第四段和第五段部分。实际试验得出的规律和仿真规律相符，证明了通过出口压力曲线畸变对排液阀进行故障识别的可行性。
关键词

乳化液泵压力脉动排液阀泄漏故障故障识别
文章目录

1 乳化液泵配流数学模型
1.1 排液阀泄漏情况下配流过程数学模型
1.2 耦合特性分析
1.2.1 单容积腔流体压力与流量的相互耦合
1.2.2 整泵出口流体压力与流量的相互耦合
1.3 数学模型的数值求解
2.基于AMESim的物理模型仿真
2.1 仿真液压系统的建立
2.2 额定工况下整泵出口流量与压力仿真
2.3 排液阀泄漏下的压力仿真分析
3.乳化液泵泄漏故障的试验研究
3.1 试验方案设计
3.2 对比试验结果
4.结论