溢流检测

溢流检测（共7篇）

溢流检测 篇1

溢流阀广泛应用于大型工程机械、武器系统、航空航天等领域的液压系统中,由于其先导锥阀发生故障,导致生产和操作过程中造成事故的报道层出不穷[1]。近年来,随着对液压系统可靠性要求的提高,研究阀体内部参量在线检测技术成为新兴的研究课题。郭崇志等[2]采用应变计在线检测安全阀压力取得重要进展,然而该方法仅适合于气动阀。顾东海等[3]采用霍尔元件对液压阀芯位移信号进行检测,但也只能用于滑阀。现采用性能更好的电涡流传感器对溢流阀先导阀锥阀芯状态进行检测,要想满足在线检测系统中阀芯的设计要求,阀芯材料必须满足可被涡流传感器检测和符合力学性能设计要求两个条件。在研究被测体材料对涡流传感器检测效果影响的领域,文献[4]通过有限元法研究了被测体材料对变压器等效电路的适应性。于润桥等[5]利用电涡流传感器设计了一种油管椭圆度的在线检测装置。在研究材料对阀工作可靠性影响的领域,王晓明[6]对交变载荷下,大型球阀结构进行优化,并对其可靠性进行分析。赵冰燃等[7]对球阀动水关闭时,阀体应力进行有限元模拟。

现从电涡流传感器变压器型等效电路和材料疲劳特性出发,选取4种阀芯备选合金材料,而后建立传感器线圈检测阀芯的磁场仿真模型和阀芯应力和疲劳分析的力学仿真模型,利用数值模拟的方法,得到不同阀芯材料下,传感器的检测性能和阀芯的应力特性和疲劳特性,综合分析各种阀芯材料的传感器检测性能和力学性能,选取阀芯的设计材料为紫铜,这为溢流阀在线检测系统的设计奠定了理论基础。

1 模型原理分析

1.1 溢流阀在线检测原理

以DB型溢流阀(先导阀)在线检测装置为研究背景,如图1所示。此装置主要由溢流阀先导阀、电涡流传感器等部分组成。当阀芯出现震颤、卡紧等故障时,可通过电涡流传感器实时检测阀芯状态,从而实现快速排故和实时状态检测的功能。阀芯与阀座之间通过弹簧力保持密封状态,当进油口压力大于弹簧预紧力时,阀芯开启,溢流阀处于工作状态,其工作压力大小可通过调节弹簧预紧力进行调整。

如图2所示,当阀芯处于通有高频正弦激励信号(如电压u)的传感器探头线圈所产生的交变磁场φ1中时,由于电磁感应的作用,阀芯底座中将产生闭合的涡流环i2。涡流产生与交变磁场φ1方向相反的磁场φ2阻碍φ1的变化,探头线圈的阻抗也相应地发生变化,其变化程度取决于阀芯材料和检测距离h等参数。在本例中,传感器线圈主要参数如表1所示。

为方便研究,将探头线圈看作是变压器初级线圈,阀芯涡流看作是次级线圈,其变压器型等效电路模型如图3所示。图中将阀芯抽象为短路线圈,其与检测线圈发生磁场耦合,两者之间互感系数为M,其中R1和L1分别表示检测线圈电阻和电感,R2和L2分别表示阀芯等效电阻和电感。设输入激励条件为电压U,由克希霍夫定律可知,

因此,线圈等效电阻和等效电感分别为

电涡流传感器是依靠检测电路感知线圈阻抗值的变化,实现检测振动、位移等信号的功能,可通过分析线圈阻抗值随检测距离变化的规律研究传感器的工作性能。由式(2)可知,变压器型等效电路有如下特性:当检测距离增加,涡流对线圈阻抗影响减弱时,线圈电阻减小,电感增加。

1.2 阀芯载荷分析

如图4所示,进油口试验压力条件下,最大弹簧预紧力F0=150 N,弹簧刚度K=30 N/mm,预压缩量x0=5 mm,阀芯锥角α=35°,阀芯与阀座接触倒角轴向深度d=1.5 mm,进油口工作压力为50 MPa,试验压力为70 MPa,进油口油液对阀芯作用力大小为FD。模型约束条件:阀座后部外表面固定,阀芯径向位移约束、轴向位移放松。另外,对阀芯的力学分析包括两个方面:应力分析和疲劳分析。

应力分析,不考虑偶然载荷工况和温度载荷,当进油口压力为0时,阀芯与阀座之间有最大压力,为满足阀芯应力强度设计要求,设定应力强度安全系数为1.5,即σ<0.67σS,其中σ为管道的应力值,MPa;σS为阀芯的最小屈服强度,MPa。

疲劳分析:考虑到溢流阀在武器系统中操作使用较为频繁,故设计溢流阀的使用寿命为百万次,可靠性安全系数不小于1.5。模拟施加载荷的方式为交变应力,载荷特征为脉动循环,载荷因子变化范围选为0~1.0。运用名义应力法对阀芯进行疲劳分析,线性累计损伤理论选择Miner法则,该法则认为试件所吸收的能量达到极限值时会产生疲劳损伤,阀芯在第i级应力水平下,经过Ni循环时的阀芯疲劳损伤为

式中,ni为阀芯第i级应力水平下经过的应力循环次数;Ni为阀芯第i级应力水平下达到破坏时的应力循环次数。最后,采用Goodman理论对应力进行修正。

2 模型有限元分析

根据阀芯相关设计资料,选取紫铜、不锈钢、铝合金和灰铸铁4种合金作为阀芯备选材料,4种材料的磁性参数[8]和力学参数[9]如表2所示。

2.1 材料类型对传感器检测性能的影响

2.1.1 有限元分析

利用ANSYS中APDL分析模块建立磁场有限元分析的1/4模型[10]。以检测距离h=1.0 mm为例,通过有限元求解,得到不同阀芯材料下,线圈磁感应强度分布云图和阀芯涡流分布云图,如图5所示。

由图5可知,阀芯材料不同时,线圈磁感应强度值不尽相同,这说明阀芯涡流对线圈磁感应强度影响效果存在差异,这主要是因为不同材料集肤效应下的集肤深度不同[11]。对比各材料属性下的线圈磁感应强度和阀芯涡流强度可得,线圈磁感应强度大小顺序为铝合金、不锈钢、紫铜、铸铁,阀芯涡流强度大小顺序为铸铁、紫铜、不锈钢、铝合金。

研究阀芯材料对传感器性能的影响,即是研究阀芯材料对线圈阻抗的影响,线圈阻抗值由线圈入射场阻抗和涡流对线圈的散射场组成,其中入射场阻抗值为定值,散射场阻抗取决于阀芯涡流强度。按照材料的磁性特点,将四种材料分为非磁性材料(μr≈1)和磁性材料(μr1),非磁性材料包括紫铜和铝合金,磁性材料包括不锈钢和灰铸铁。图6给出阀芯为非磁性材料和磁性材料时,传感器线圈电阻值、电感值和检测距离h之间的关系。

由图6可得,对于非磁性材料,当检测距离逐渐增加时,线圈电阻值均减小,电感值均增大,这与变压器型等效电路性质结论相符合,这也说明变压器等效电路适用于非磁性材料。另外,相同条件下,材料为紫铜时电阻和电感的变化率均大于材料为铝合金时的变化率,但后者曲线线性度更好。这也就是说,阀芯材料为紫铜时,传感器灵敏度和精度更好,但线性度略差。但是,对于磁性材料,随着检测距离的增加,线圈电阻值和电感值均减小,这与变压器型等效电路性质结论相悖,这也说明变压器等效电路不适用于磁性材料。

2.1.2 理论分析

对于非磁性材料,其磁性来源于分子磁矩在外磁场中的取向排列,磁性的强弱与外磁场强度和分子磁矩大小相关。由于各分子磁矩的方向不尽相同,因此各磁矩的叠加使分子磁矩基本抵消,磁化后的材料磁性较弱。此时线圈与非磁性材料间的电磁感应对线圈电感变化起主要作用,当检测距离h增加时,阀芯涡流强度逐渐减弱,穿过线圈磁通量相应增加,因此线圈电感随检测距离的增加而增加。

对于磁性材料,其磁性主要来源于原子最外层电子的自旋耦合作用,使电子磁矩同向整齐排列起来,形成很强的磁畴区,如图7所示。在外磁场的作用下,磁畴区磁矩方向均趋于外磁场方向,显示出很强的磁性,这时材料的磁感应强度要比非磁性材料大得多。此时材料本身磁导性对线圈电感变化起主要作用,由于磁性金属磁化方向与磁场方向一致,当检测距离h增加时,磁性材料中磁场与线圈磁场耦合作用减弱,因此线圈电感随检测距离的增加而减小。

当检测距离增加时,阀芯涡流损耗会减少,也就是说,无论阀芯是磁性材料还是非磁性材料,线圈电阻都会减小。

综上,理论分析与有限元分析结果一致,这也证明变压器型等效电路不适用于磁性材料,但适用于非磁性材料,所以,在线检测系统中,先导阀芯适合选用非磁性材料。

2.2 材料类型对阀芯力学性能的影响

2.2.1 应力分析

将阀体Pro E模型导入Workbench进行力学有限元分析[12]。当材料分别为紫铜、不锈钢、铝合金和灰铸铁时,阀芯应力(MPa)和位移(μm)云图分别如图8、图9所示。

由图8可得,试验压力下,阀芯最大应力产生在阀芯与阀座接触面的最外侧,阀芯材料属性对阀芯应力分布影响不大,4种材料最大应力均小于材料许用应力。

由图9可得,阀芯最大位移产生在弹簧与阀芯的接触面处,且最大位移值大小排列顺序为铝合金、紫铜、灰铸铁、不锈钢。

图10给出不同材料时,阀芯轴向位移量变化规律。由图10可知,在试验压力下,灰铸铁和不锈钢抗压性能最优,紫铜次之,铝合金抗压性能最差。

2.2.2 疲劳分析

使用疲劳分析工具对4种材料的阀芯寿命和安全系数进行模拟,调节弹簧压缩量,逐渐增大弹簧预紧力,得到4种阀芯材料下,阀芯的寿命和安全系数随弹簧预紧力的变化规律,如图11所示。其中,阀芯寿命大于1011时,认为负载未对材料造成损伤。

根据图11可得,在最大试验压力下,铝合金材料的寿命和安全系数分别为7.41×105、0.96,均未达到要求的106、1.5的设计水平。紫铜、不锈钢和灰铸铁均满足阀芯的寿命和可靠性设计要求,另外,不锈钢在四种材料中抗疲劳性能最佳。

综上可知,试验压力下,4种材料应力分析和疲劳分析的主要性能参数如表3所示。表中紫铜、灰铸铁和不锈钢均满足阀芯力学性能的设计要求。且三者最大应力分别为铝合金的96%、96%、95%,最大位移分别为铝合金的72%、56%、52%,安全系数分别为铝合金的167%、192%、388%。由此可知,仅考虑阀芯力学特性,材料性能的优劣顺序依次为不锈钢、灰铸铁、紫铜和铝合金,其中,铝合金不符合阀芯设计要求。

3 结论

(1)通过研究阀芯分别为磁性材料和非磁性材料时,传感器线圈的电阻值和电感值随检测距离变化的规律,得到了阀芯为磁性材料时,传感器变压器型等效电路不适用,阀芯为非磁性材料时,变压器型等效电路适用。因此,在4种备选材料中,仅非磁性材料紫铜、铝合金适合阀芯设计中的传感器检测条件。

(2)从4种阀芯材料的力学性能分析可得,对于阀芯的应力分析:试验压力下,4种阀芯材料的应力分布情况无较大差异,不锈钢和灰铸铁的抗压性能明显优于紫铜和铝合金。对于阀芯的疲劳分析:铝合金的寿命和可靠性均不满足阀芯的设计要求,紫铜和灰铸铁寿命和可靠性水平相当,且均满足设计要求,不锈钢抗疲劳性能最佳。

(3)综合考虑在线检测系统中阀芯的设计要求可得,不锈钢、灰铸铁和铝合金均不满足阀芯的设计要求。当阀芯材料为紫铜时,传感器既满足变压器型等效电路的适用条件,又符合阀芯力学的设计要求。综上,本研究选用紫铜作为溢流阀在线检测系统中先导阀芯的设计材料。

摘要：针对溢流阀在线检测系统中,先导阀芯材料的选择问题,首先从阀芯材料必须满足电涡流传感器检测条件和符合力学设计要求两个方面出发,分析了传感器的变压器型等效电路和阀芯的力学载荷特性。借助有限元法,得到了四种不同阀芯材料时,传感器线圈阻抗随检测距离变化的规律,以及阀芯上应力和位移的分布规律,研究了阀芯疲劳特性与弹簧预紧力之间的关系。最后对比选取了合适的阀芯材料。结果表明,磁性材料不锈钢和灰铸铁不满足传感器检测的条件,铝合金材料不满足阀芯的力学性能的设计要求,而紫铜材料两方面性能均满足要求,溢流阀在线检测系统中先导阀芯更适合选用紫铜材料。

关键词：溢流阀,在线检测,先导阀芯材料,电涡流传感器,有限元法,材料磁性,力学性能

参考文献

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水液压溢流阀设计及研究 篇2

水液压溢流阀作为水液压系统中的关键部件, 其研究具有重要意义。目前国内外主要是对先导式水压溢流阀进行研究[1,2], 主要是当溢流阀在高压大流量情况下工作时, 采用直动式溢流阀结构, 会使调压弹簧力很大, 使调压性能和动态性能变差。另外水压溢流阀的二级节流阀口结构存在同时密封的问题。为克服以上直动式溢流阀的缺点以及水介质带来的一系列技术难题, 设计了一种水液压溢流阀。

1 溢流阀的设计

1.1 水介质对溢流阀带来的技术难题

由于水介质不同于液压油的性质, 水液压溢流阀一般被设计成串联式二级节流阀口形式。但要求两级节流口同时密封, 因此造成了过大的加工难度。并且使用一段时间后阀口的磨损和侵蚀, 使两级节流口更加难以同时密封, 影响了溢流阀的可靠性和稳定性[3,4]。

直动式溢流阀相对于先导式溢流, 具有结构简单、泄漏量小、密封控制容易、工作稳定可靠等优点。但他的弹簧刚度太大, 在高压、大流量情况下, 使调压性能变差, 灵敏度降低, 影响了其动态特性。

由于水的密度和弹性模量大于液压油, 使水更容易通过压力冲击形成水锤现象。而水的低粘度、低阻尼和汽蚀影响, 使的水液压溢流阀的震动、噪声和稳定性的问题较油压阀更加突出。

1.2 结构工作原理

为解决上述难题, 设计了一种新型的水液压溢流阀[5], 如图1所示。

注:1、手轮, 2、后弹簧, 3、后阀芯, 4、后端盖, 5、前弹簧, 6、前阀芯, 7、阻尼塞, 8、阀座, 9、后端盖, 10、阀体, 11、前弹簧阀座, 12、后弹簧阀座。

工作时, 高压水从进水口P进入到阀体10, 再通过阻尼塞7进入后阀芯3的前后两侧, 并通过前阀芯6与后阀芯3之间的环形缝隙进入第二级节流口上游, 此时各处压力相同。随着压力的增加, 由于后阀芯3前侧面积稍微大于后侧面积, 因此前后两侧所受的压力不同, 在压力差的作用下, 克服后弹簧2预压缩力, 使后阀芯开启。接着有液体流出出口T, 在阻尼塞7和环形缝隙两侧形成了压力降, 于是前阀芯6在压力差的作用下, 克服前弹簧5预压缩力快速开启, 形成了二级节流阀口溢流结构, 最终达到稳定状态。

1.3 结构特点

阀座的台阶结构部分分别与阀芯的两个锥面接触, 使得阀芯与阀座形成二级节流阀口结构。阀芯分为前阀芯和后阀芯两部分, 可以使两阀芯同时压紧与阀座上面, 避免了整体结构中加工精度导致的间隙存在, 以及后期使用时磨损和侵蚀造成的不能同时密封, 因此可以减低其气蚀和泄露的危害, 提高了溢流阀的可靠性。

流体通过小孔进入后阀芯后端, 产生压力抵消一部分前端流体产生的压力。通过前后两侧的面积差, 使得弹簧刚度大大降低。弹簧刚度降低, 有利于提高阀芯运动的灵敏度, 减小动态响应时间, 且增大了阀的调压范围。

后阀芯的两侧通过小孔连通, 在其后端形成了阻尼活塞的结构, 使阀芯在移动时受到液压油的阻尼作用, 使之灵活而又平稳的移动, 压力的平稳性增加, 且降低了振动和噪声的影响。

而本设计由于后阀芯前后两侧作用液压力, 以及弹簧刚度减小, 因此当在后阀芯后端接卸荷孔时, 只需克服较小弹簧力, 就能使阀芯有很大开度, 实现卸荷功能。

2 结束语

文章根据已有溢流阀的优缺点, 结合水介质对溢流阀的关键技术难题, 设计了一种新型的水液压溢流阀, 为下一步的样机制造与实验提供了可靠的依据。

摘要：结合水介质的特性, 分析了水压溢流阀和其二级节流阀口结构存在的关键技术难题, 在此基础上设计了一种新型的水液压溢流阀。针对关键技术难题, 在结构上主要采取了如下措施:阀芯分为两部分, 分别以弹簧力压紧与阀座上面, 确保了二级节流口的密封性;流体同时作用于阀芯后端, 抵消了部分液压力, 从而减小了弹簧预压缩力, 提高了动态性能和调压范围。

关键词：水液压,溢流阀,二级节流

参考文献

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溢流型磨机提产的相关细则 篇3

1.1 球磨机的基配

球磨机的基配是影响磨机产能的主要因素, 是影响磨机指标的主要因素。在球磨机中钢球发挥着不同的作用, 并且影响磨机的产能的主要因素。现在氧化铝厂多采用拜耳法生产, 适于处理含Al2O3高、Si O2低的富矿, 一般要求Al2O3>65%, Al2O3/Si O2>7。氧化铁在拜耳法流程中不与碱起反应, 只是铁高赤泥量大, 赤泥洗涤复杂, 易造成碱和氧化铝的机械损失, 但不宜有铝针铁矿。并且内地的矿石硬度大, 给磨矿带来很大的困难, 所以一般采用棒磨机、球磨机配合使用, 从而达到磨矿的目的。

球磨机在破矿中的要求:棒磨机起到破碎作用, 在其中破碎出来的一般在25mm左右, 在同过球磨机使其达到生产要求。在生产实际中250#筛上残留物要求在22%-27%, 要求磨矿较细, 磨机内的基础配比是根据生产条件的要求。在供矿条件和指标要求不变的情况下要改变磨机的基配来优化指标和提高磨机的台时产能。球磨机一般使用Φ90-Φ30钢球, 并且磨机基础配比为4:3:2:1。在生产中发现, 正中配比不能够达到我们生产的要求指标, 从而只有通过减产来降低细度。我们通过不断的实践和摸索, 对磨机内的基配进行调整, 增加Φ30以下的钢球比例, 从而来达到降低矿石细度的目的。调整后将磨机内的钢球配比调整为30%、25%、25%、20%, 提高磨机的磨矿能力。

1.2 棒磨机的基配

在棒磨机的配比中要提高棒磨机的产能, 有几个首要条件:保证磨内填充率、钢棒的完整性、钢棒的配比、磨机衬板、棒磨机的直径、棒磨机转速等。磨机的填充率一般要求在35%-40%, 可根据提供矿石的粒度和硬度进行适当的调整。磨机本身的条件不变的情况无法改变磨机的直径、转速等, 可以不考虑进行这方面的调整。普遍使用的钢棒型号为Φ60-Φ90, 为增大破矿能力试用Φ100的钢棒。同时在生产中要进行常加和少加, 协调钢棒内部基配。通过改变钢棒的直径来增加破矿能力, 也是一个改变磨机产能的有利方式。

1.3 入磨矿石粒度

矿石进入棒磨机中要进行破碎, 入磨矿石的粒度对棒磨机的产能有很大影响。在入磨矿石一般要求为30mm以下, 3.2m×4.5m的磨机产能一般在120吨左右。如果将入磨矿石粒度要求降到25mm以下, 磨机台时产能提高15吨左右, 同时对磨机的材料消耗也是大大的降低。这也是遵循氧化铝生产中的多破少磨的要求, 从而创造更高的经济价值。

1.4 提高操作质量

在操作过程中, 有10%的产量是由于岗位操作方法不同造成的。影响产量和指标的因素有:旋流器底流的大小、磨内液固比、旋流器的压力等。在操作过程中, 通过降低旋流器的压力来提高底流流量, 充分发挥球磨机的功效, 从而保证细度和产量, 旋流器压力一般控制在0.04-0.06兆帕。但是这种操作方法有弊端, 就是电耗会增高一些。一般我们都是将磨内的液固比降低, 通过延长磨内磨矿时间来达到降低细度的目的, 一般将磨内液固比控制在0.8以下为宜。

2 维持磨机产能的注意事项

2.1 稳定加球、加棒的频次

磨机基配调整后, 如何稳定是个关键问题。在平时的加球、加棒过程中一定要遵循勤加、少加的原则, 在加球、棒过程中不能对钢球、钢棒进行大范围的调整, 这样会使磨内的基配失调。由于各磨内研磨体的消耗和供矿条件的不同, 制定符合自己需要的周期进行加棒。同时要在半年左右对球磨内的配比进行调整一次, 棒磨机要增大调整次数将磨内变形的、Φ40以下的钢棒检出, 从而保证磨机内的配比稳定。

2.2 及时料及磨机内的情况

对于棒磨机, 操作人员要在磨机运行10天左右进入磨机内进行检查。在检查过程中要对于断的和变形的钢棒进行抽出, 同时要了解磨机的衬板和磨内的填充率等情况, 适时作出调整。球磨机内的钢球无法及时放料出来, 我们采取磨内捡球法 (在不放球的情况下, 检修人员进入磨内将变形球和碎球检出) , 这种方法节约了大量的时间, 也是劳动量大大的降低, 同时节约了成本。磨机衬板会对磨机的产能有5%左右的影响, 按照120吨/小时的产量计算, 每小时影响磨机产量6吨。所以及时的了解磨内情况很有必要, 且要形成制度保证设备的稳定运行。

2.3 规范操作

操作对磨机产量影响很大, 规范操作很有重要。在操作过程中, 每个地方的实际情况不一样, 要根据自己的实际情况寻找到合适的点, 也就是磨内的液固比和旋流器的压力等, 将操作做成手册寻找合适的点。在操作过程中还可以通过提高棒磨机的产量, 增大棒磨机产矿浆的粒度, 提高球磨机矿浆的循环量, 这样可以提高磨机的产量在4%左右, 对磨机的产量有一定的影响作用。

3 提产产生的效益

3.1 经济效益

磨机提高产量后对电耗有至关重要的作用, 在耗电量不变的情况下产更多的矿浆。在磨机产量有100吨/小时提高到120吨/小时, 一年可以产生上百万的经济效益, 同时磨机的磨损也大大的降低, 可以每年节约材料费用80万左右, 每年可创造经济效益十分可观。降低维修费用, 提高磨机的运转率。

3.2 节约劳动力增加设备保养

农村污水溢流式处理流程与工艺 篇4

关键词：农村污水处理,溢流式,流程,工艺

农村污水溢流式处理流程工艺, 即利用农村住户地势高到污水处理场地地势低的优势进行建设, 能达到工程项目建设投资小、降低或避免污水处理成本、污水处理效果好的目的。现对其流程与工艺进行探讨。

1 农村污水溢流式处理流程

污水溢流式处理, 就是根据污水源到污水处理场地过程中有一定落差地势, 利用落差的优势, 按污水处理工艺要求建造相关的处理设施, 让污水通过建造的处理设施自然溢流的处理方式。其处理流程为分户污水收集格栅过滤沉淀溢流池→污水溢流输送管或落差沉淀溢流池→污水总收集沉淀溢流池→污水三级厌氧发酵处理池→四级沉淀、细石砂粒过滤处理池→人工湿地 (水生植物湿地) →水生动物养殖池→全过程处理溢流水排放。

2 农村污水溢流式处理工艺

(1) 分户污水收集格栅过滤沉淀溢流池处理工艺, 是对每户农村住户排放的污水采取相应的设施或方法收集到格栅过滤沉淀处理池, 达到分离粗大污物和沉淀泥沙的预处理目的。保证污水通过支网管自然溢流输送到主网管;格栅过滤沉淀处理池建造大小根据每户污水的排放量确定, 一般在0.5 m3左右。

(2) 污水溢流输送网管落差沉淀溢流池的作用或处理工艺, 其中污水溢流输送网管起到输送污水的作用, 途中地势有落差, 要修建沉淀溢流池, 解决泥沙和污物给污水溢流输送网管带来堵塞的问题, 同时起到沉淀分离泥沙和氧化分解有机污物的预处理作用;池体的大小根据污水溢流量而定, 一般在1.5 m3左右[1,2,3]。

(3) 污水总收集沉淀溢流池的处理工艺, 是将污水处理工程项目区域内的农村住户排放的污水, 通过污水溢流输送网管收集到污水总收集沉淀溢流池里, 再次进行泥沙沉淀分离和有机污物氧化分解预处理工艺, 建造池子的大小根据人口排污量而建, 一般每100人建5 m3左右[1,2,3]。

(4) 污水三级厌氧发酵处理工艺, 是利用沼气厌氧发酵的生产原理修建3个相连的污水厌氧处理池, 就是污水三级厌氧发酵处理池, 要求每级厌氧发酵处理池的溢流口与下级池的进水口相接, 并高出5~10 cm;处理工艺是污水从污水总收集沉淀池溢流口出进第一级污水厌氧发酵处理池进水口内入池, 让污水中有机物在厌氧环境条件下发酵, 并通厌氧细菌 (微生物) 分解吸收, 同时灭杀需氧的有害细菌和病原物, 达到无害化处理的工艺要求;通过第一级污水厌氧处理池处理过的污水溢流出再进入第二、笫三污水厌氧发酵处理池, 按同样的流程和工艺进行2次再处理, 让排出的污水更达标;每级污水厌氧处理池容积建造的大小, 根据工程项目区域居住人口数而建, 按每人每日污水排放量0.05 m3计算, 100个人口的污水排放, 需要每级污水厌氧发酵处理池建造的溶积应是10 m3, 这样污水要通过6 d的厌氧处理才能溢流排出, 确保厌氧发酵无害化处理的工艺要求。

(5) 污水四级沉淀过滤处理工艺, 污水通过三级厌氧发酵处理后溢流排出进入第一级沉淀过滤池, 先从沉淀间溢流到过滤间底部, 再由下至上溢流排出进入第二级沉淀过滤池, 按同样的沉淀过滤处理工艺进入第三级、第四级沉淀过滤池沉淀过滤处理溢流排出;沉淀过滤池的内空深度在1 m左右, 沉淀间上面宽应以方便取出沉淀泥沙为宜, 底与过滤间底部相通, 过滤间底部空间深度0.4 m, 过滤间上部到过滤底板深度为0.6 m, 过滤底板按0.15 m×0.20 m预留过滤孔, 过滤孔内径25~30 mm, 过滤间装过滤石砂0.4~0.5m厚, 第一级过滤间装直径25~30 mm的鹅卵石, 第二级过滤间装直径10~15 mm的鹅卵石, 第三级过滤间装直径4~6 mm的粗砂, 第四级过滤间装直径1~2 mm的细砂, 每级过滤处理间表面积1 m2处理30~40人的生活污水排放, 这样从三级厌氧处理排放进入四级沉淀过滤处理池里的污水要经过3~4 d的沉淀过滤处理才能排出, 通过四级沉淀过滤处理工艺排放出的水已达标透明清亮, 可在过滤间水面种植水生植物吸收氮、磷以提高出水水质[4]。

(6) 水生植物吸收氮、磷等养分处理工艺 (人工湿地) , 建造人工湿池, 池深0.8~1.0 m, 池四周或中间开建水沟, 池底靠水沟边间隔0.3 m左右预留1个水渗透孔, 让水渗透到修建的水沟里, 水沟可以饲养耐低氧的鱼;人工湿地池建成后, 底层铺垫0.3 m厚的鹅卵石, 中层铺垫0.2 m厚的粗砂, 上层铺垫0.2 m厚的泥沙, 然后按要求种植相关的喜肥好水植物, 吸收转化水中的氮、磷等养分, 这样污水通过前面处理工艺处理后再经过水生植物吸收转化氮、磷等养分处理工艺 (人工湿地) 的处理, 使排放的水经过更高的净化, 实现水质达标排放。每人所排的污水需人工湿地面积1~2 m[1,2,3,4]。

(7) 水生动物养殖池 (水池养鱼) 处理工艺, 养鱼水池根据场地实际情况而建, 农村生活排放的污水通过前面流程和处理工艺的处理后, 水质已基本达到排放标准, 将水引入水池内放养一些耐低氧的鱼类, 如泥鳅、鲶鱼等, 并结合在水池中种植一些水生植物, 如水葫芦、水白菜等, 使水中的富养物和微生物能被鱼和水生植物吸收利用, 进一步净化检验水质达到排放标准。

3 结语

农村污水溢流式处理的作用, 主要是安装污水溢流网管, 建设污水处理流程工艺设施, 将农村住户排放的污水通过溢流网管收集到污水处理流程工艺设施进行分级处理, 最终达到排放标准。避免污水乱排放溢流污染环境、影响卫生, 给人们生产生活带来危害。对保护生态、美化环境、改善农村环境卫生条件、建设社会主义新农村具有重要的意义。

农村污水溢流式处理流程与工艺是农村新形势发展环保建设的需要, 污水溢流式处理流程与工艺的理论依据是根据污水溢流通过格栅、沉淀、过滤, 水和渣、泥沙、凝聚物分离的物理量变原理进行升级处理;又经过氧化酸化, 厌氧发酵、灭菌, 微生物的分解吸收, 进一步升级处理, 使经过全过程流程工艺处理的污水排放达标。该农村污水溢流式处理流程与工艺建设简便, 投资小, 使用管理成本低, 最适合农村住户与污水处理建设场地有落差地势的村寨选用。

参考文献

[1]张立辉.水生植物在水体景观中的生态设计应用[J].现代农业科技, 2013 (21) :204.

[2]刘晓玲.污水处理现状及改造措施[J].现代农业科技, 2011 (15) :272.

[3]徐祖信, 王卫刚, 李怀正, 等.合流制排水系统溢流污水处理技术[J].环境工程, 2010 (增刊1) :153-156.

溢流阀原理及应用的深入分析 篇5

关键词：溢流阀,压力控制阀,开启压力

在液压系统中, 用于控制系统液流的方向、压力和流量的元件, 称为液压控制阀, 作为压力控制阀的一种, 溢流阀己被广泛地运用到各种液压回路中。正确选择、合理应用溢流阀不仅可以满足液压系统不同应用场合的多种功能要求, 而且还可使液压系统设计简化。因此, 为了真正地掌握溢流阀并合理地运用到液压回路中, 本文将从溢流阀的结构原理入手, 对实际中溢流阀具体应用进行阐述和深入分析。

1 溢流阀的结构及原理分析

1.1 从结构上分析

溢流阀控制着系统压力的大小, 分为直动式和先导式两种。对于直动式溢流阀 (如图1所示) , 进油口P的压力油通过阀座4上的阻尼小孔作用在阀芯3的锥面上。进油口P油压较低时, 阀芯在调压弹簧2的作用下处于图示位置, 将进油口P和回油口T的通路隔断, 阀不溢流, 若进油口油压升高, 当作用在阀芯锥面上的油压作用力超过弹簧作用力时, 该作用力通过阀芯压缩弹簧左移, 阀口打开溢流。溢出的油液经回油口T流回油箱。由上述过程可以看出, 改变调压弹簧作用力即可调节溢流阀的开启压力。

1.手轮, 2.调压弹簧, 3.阀芯, 4.阀座, 5.阀体.

对于先导式溢流阀 (如图2所示) , 从进油口P来的压力油作用在主阀芯3的下端面, 同时又经过阀芯3上的孔来到主阀芯上端油腔, 上端油腔的油经孔1进入先导阀作用于先导阀阀芯6的锥面, 当阀的进口油压较低, 先导阀阀芯6关闭, 主阀芯3上下两端的油压相等, 主阀芯在弹簧2的作用下处于图示位置, 阀口封闭, P、T油腔不通, 不溢流。当阀的进口油压升高到能够打开先导阀阀芯时, 油液经主阀芯3上的阻尼孔、阻尼孔1、先导阀阀口、孔4流向油箱。由于油液通过主阀芯3上的阻尼孔时要产生压力降, 所以主阀芯3上端油腔油压小下下端油压, 当两者的压差对主阀芯产生的向上作用力超过弹簧2对主阀芯产生的向下作用力时, 主阀芯上移, 阀口打开, P口的压力油在阀口降压以后经T腔流回油箱, 主阀溢流。

1.阻尼孔, 2.主阀弹簧, 3.阀芯, 4.孔, 5.弹簧, 6.导阀.

从溢流阀的结构可以看出, 无论是直动式还是先导式都是通过改变弹簧的压缩量来改变通过主阀的流量, 来使液压回路上的压力保持恒定, 实现稳压、调压或限压的目的。

1.2 从图形符号上分析

溢流阀图形符号在国标中的图示如图3 (a) 所示, 它可以理解为当溢流阀处于常态位 (即阀芯未受到外力作用时所处的位置) 时阀口是闭合的 (图3 (a) 中图形符号的方框内指示油液流向的箭头与直线是错开的) , 当入口油压大于阀的开启压力时, 阀口打开溢流, 溢出的油液经回油口流回油箱。溢流阀在结构上其内部都设计有一定的密封装置, 但有由于制造和安装时存在的误差和工作时的磨损, 其油液的泄漏是肯定存在的。溢流阀阀体内部设计有专门的油路来收集泄漏的油液并将其带回回油箱, 因此, 用如图3 (b) 所示的图形符号来表示溢流阀就更为直观一些。

1.3 从溢流阀的溢流特性上分析

压力变化不能消除, 而只能减小。阀的弹簧刚度越大, 一定的开口量所对应的压力变化量就越大;弹簧越软, 相同的开口量所对应的压力变化量就小, 这样压力-流量特性就好。由于先导溢流阀中的先导阀的弹簧力较小, 所以, 先导式溢流阀比直动式溢流阀的压力-流量特性好, 如图4所示。

2 在应用中对若干具体问题的分析

以上对溢流阀的结构形式、工作原理及溢流特性进行了详尽阐述和深入分析, 下面就结合具体的实际运用作进一步的探讨和分析。

2.1 若把溢流阀的进出油口接反

如果溢流阀的进出油口接反, 这时, 在反馈油压力和调压弹簧的共同作用下, 入口处 (出油口) 的油压经阀体内的泄漏油道反馈作用到调压弹簧上, 直动式溢流阀主阀芯或先导式溢流阀阀芯被紧紧地压在阀座上, 阀口关闭, 入口处的油压力越大, 阀芯压得越紧, 无论如何阀口都无法打开, 溢流阀就不可能实现溢流, 其功用也就无法实现, 即溢流阀若反接, 就失去其作用, 无法正常工作。

2.2 若将油箱接到先导式溢流阀远程控制口

若把遥控口K与电磁换向阀连接, 当电磁换向阀使遥控口K与油箱接通时, 主阀芯上端油腔内的油压为零, 这时, 先导式溢流阀的进油口只有微小的压力便可使主阀芯克服复位弹簧的作用上移, 阀口打开, 于是系统的油液便经打开的阀口和T腔流向油箱, 系统的压力接近于零, 完成系统卸荷。

3 总结

溢流阀是压力控制阀中最常见的元件之一, 在液压回路中也发挥着非常重要的作用, 只有从根本上理解其结构原理, 掌握直动式和先导式溢流阀的异同点, 在实际操作运用中才不会出错, 希望本文对溢流阀的相关问题的分析会有借鉴作用。

参考文献

溢流检测 篇6

闹德海水库位于辽河支流柳河上游, 辽宁省彰武县境内, 是一座以防洪滞沙、工业供水、农业灌溉等综合利用的大 (二) 型水库。工程始建于1938年, 建成于1942年。目前水库的主要功能为:向阜新市提供工业和生活用水;同时保护水库下游农田、保护沈山、大郑、高新三条铁路, 沈锦、沈承铁路、京沈高速公路、八三石油管路。2007年11月至2010年10月闹德海水库进行了为期三年的除险加固工程施工。

2 关于水库大坝溢流面表面缺陷的分析

2.1 大坝下游面混凝土裂缝在实际运作过程中出现了一系列的问题, 根据辽宁省水利水电质量检测中心提供的《辽宁省闹德海水库工程安全检测报告》可知, 闹德海水库大坝下游坝面混凝土出现多处竖向或近似竖向的裂缝, 总数量近百条。混凝土裂缝长度范围为2.1m～31.2m, 宽度范围为0.1mm～2.7mm, 裂缝深度范围为23cm～107cm。主要裂缝数量为29条, 其中, 右岸挡水坝8条, 左岸挡水坝7条, 溢流坝14条。溢流坝段的4号、5号及6号工作桥桥墩与堰顶面连接处有倾向上游的近乎45度角的裂缝, 裂缝是贯穿桥墩的裂缝。

2.2 目前来说, 其下游侧表面剥蚀现状也是不乐观的, 下游侧溢流坝面混凝土表面冲刷和冻融剥蚀严重, 混凝土表面普遍出现麻面, 骨料裸露, 表面凸凹不平。混凝土表面剥蚀面积大小不一, 其中溢流坝面剥蚀占总溢流坝面的50～60%, 左右挡水坝段剥蚀占总挡水坝面的15～30%。左右挡水坝段、溢流坝段混凝土碳化深度均较深, 达到43.0mm～45.0mm。混凝土芯样饱和抗压强度试验为多数测点在20MPa以上, 为22.2Mpa～30.3MPa, 在左挡水坝有一点仅为18.1MPa。混凝土抗冻性能均低于F50。

上述检测结果表明裂缝、剥蚀及抗冻性能差的问题直接影响工程耐久性, 而且这些问题的继续发展, 以及局部混凝土抗压强度偏低将危及到坝体安全, 所以需要对其进行修补加固处理。

2.3 大坝溢流面的反弧段裂缝也是水库大坝溢流面表面缺陷的一种外在呈现, 为了确保大坝的顺利运行, 我们要进行其裂缝走向的分析, 在实际过程中, 其裂缝走向并不总是铅直的, 其骑缝孔, 也不能实现与相关缝隙的完全贴合, 也就难免导致了某些孔不吃浆状况的发生。其灌浆压力环节存在一定的不足, 在浆液粘度和裂缝宽度一定的条件下, 灌浆压力决定灌浆浆液扩散范围。有不少邻孔没有出现串浆现象而按设计要求结束灌浆, 浆液的扩散范围就很难判断。穿缝斜孔本身所占比重相当大, 造成浆材的浪费。

3 表面缺陷处理方案

3.1 大坝下游面混凝土裂缝的修补方法

3.1.1 对于缝宽<0.2mm的裂缝, 在裂缝表面采用PCS-3柔性抗冲磨涂料进行表面封闭处理。

3.1.2 对于缝宽0.2mm<δ<0.4mm的裂缝, 在裂缝部位进行凿槽, 嵌填GBW遇水膨胀橡胶, 用柔性聚合物水泥砂浆回填。

为了实现对表面缺陷的有效处理, 我们也要进行反弧段裂缝的应用预防, 确保其裂缝环节的加固处理, 进行施工方案的整体优化, 确保对此表面缺陷的有效防护, 在此过程中, 我们要进行综合效益高的方案。选用经济适用、施工较简单的化学灌浆与钢筋锚固相结合的方案。经比较化学浆材选用广化所研制的液态EAA环氧树脂浆材, 其具备良好的性能, 其抗压强度6015MPa, 粘结强度612MPa, 均大于溢流坝段混凝土的各种强度等级, 该浆材可常温施工, 施工工艺简单, 满足了坝体表面缺陷处理的需要。

3.2 大坝下游面表面剥蚀的修补方法

由于左右挡水坝段不过水, 因此对于该部位的剥蚀不进行处理。对于下游侧溢流坝面表面剥蚀的混凝土全部进行“凿旧补新”法进行修补:

3.2.1 清除损伤的老混凝土

先采用圆片锯切槽 (5mm以上) 划出要清除的损伤的疏松混凝土的范围, 以便形成整齐规则的边缘, 然后彻底清除受到剥蚀作用损伤的疏松混凝土, 但不能损害周围完好的混凝土。凿除厚度应该均匀, 避免出现薄弱断面;周边应垂直切除, 轮廓线宜构成凸多边形, 且相邻两线的夹角应大于90°。

3.2.2 修补体与结合面的处理

对老混凝土基面的清理工作, 包括去掉表面松动混凝土或骨料, 用高压水冲洗干净并且使老混凝土基面吸水饱和, 但表面不能有明水, 然后在老混凝土基面上涂刷一层聚合物水泥净浆作为结合面粘结涂层, 在其凝结固化前浇筑聚合物水泥砂浆。

3.2.3 聚合物水泥砂浆的浇筑回填

浇筑回填聚合物水泥砂浆分层施工, 每一层的厚度为2cm, 在上一层聚合物水泥砂浆浇筑完成之后尚没有初凝之前接着浇筑下一层。如果在层与层之间的施工中出现了延误, 应将层面凿毛, 在恢复施工时, 还要涂刷新的粘结层。

3.2.4 养护

浇筑回填聚合物水泥砂浆后, 需对其进行早期的潮湿养护, 以防止修补体和结合面粘结层在尚未能获得足够的抗力之前遭受损害或早期发育不良。

4 质量检测

4.1 表面缺陷处理效果 (聚合物砂浆) :对聚合物砂浆强度采用回弹法检测, 以不低于原有结构强度为合格。分布10个检测断面, 每个断面检测10个测区, 砂浆强度平均值为37.2Mpa, 大于设计强度值35Mpa。

4.2 溢流面防护处理效果 (水泥基防渗防碳化涂料)

采用针刺法对水泥基防渗防碳化涂料厚度进行检测, 以不小于1.5mm为合格。共检测10个检测断面, 回弹测区100点, 抽检结果均达到设计要求。

5 结束语

闹德海水库溢流坝面缺陷, 经过上述方案处理, 通过了质量评定, 达到了除险加固的目的, 这也是闹德海水库大坝正常运行的需要, 为此我们要针对大坝溢流面表面缺陷状况展开深入剖析, 通过对计算环节、探测分析环节、加固处理环节的有效控制, 来确保闹德海水库大坝内部系统各个环节的有效协调, 实现相关裂缝基本充填, 确保大坝综合效益的提升。

参考文献

[1]辽宁省闹德海水库安全鉴定报告.

[2]辽宁省闹德海水库除险加固工程竣工验收鉴定书.

谈面板堆石坝坝上溢流技术的应用 篇7

1 案例概况

就现阶段来看, 大坝所表现出的溢流问题, 实际上已经成为了如今水利工程体系的多方面通病, 人们为了能够使得这方面的问题得以解决, 便开始针对其中表现出的相关施工完善性进行了全面深入的研究。并且在长期的研究工作中, 我们也确实发现混凝土面板堆石坝技术体系, 确实对于各方面的溢流现象有着极为良好的成效, 这促使人们开始将面板堆石坝技术进行了广泛的应用。现目前, 这方面的施工技术已经逐渐的得以成熟, 这为我国水利工程体系的发展起到了至关重要的作用。下文主要以某水库作为分析案例, 该案例水库地处河流的中上游位置, 水库的主要功能为发电、供水、防洪等多方面的综合性功能, 并且还为周边的农业生产灌溉以及水产养殖体系带来了极大的便利性。该水库在我国的水利工程等级划分中属于三等工程项目体系, 无论是防洪还是泄洪标准, 都能够较好的满足各方面需求。

2 堆石坝坝体上建溢洪道的可行性

但是该水库本身在实际施工的过程中, 由于周边的地理环境过于苛刻, 最终施工人员无法完全按照相关的泄洪道施工标准执行家安设, 而是直接将溢洪道建设到了堆石体位置上, 在这一过程中, 所有效解决的问题不仅仅是工程上的成本消耗问题, 还同样使得施工工程的多方面工作量得以减少, 进而使得工期完全满足了建设要求。但实际将溢洪道建设在堆石体上的过程中, 表现出较高标准的技术要求, 同时为了能够充分的对于各方面堆石体受力状况加以保障, 那么针对其施工技术加以控制就有着极大的必要性。就现阶段来看, 这方面的施工技术本身在国内外的应用都极为广泛。较好的解决了水利工程在溢洪道上所呈现出的问题得以解决, 这方面的完善实际上对于整个社会的发展都起到了至关重要的作用。详细来说, 堆石坝坝体溢洪道建设的可行性为以下:

2.1 堆石坝坝体上建溢洪道是可行的

某些水库的设计者在设计阶段即对溢洪道稳定及沉降变形作了详细的计算和论证, 在水库建成后, 在不久就对对某些水库大坝及溢洪道进行了全面的表观检查。结果发现坝体溢洪道堰顶处沉降量仅为该段坝高的0.22%.并且坝体溢洪道工作正常。在国外, 有些水利工程将溢洪道建在堆石体上的工程投入运行10年后。经实际观测, 坝顶沉降也很小, 其沉降量完全可以为不设闸门的溢洪道所承受。国内一些专家认为:“有时岸边溢洪道不得不放在风化岩石甚至土基上, 其地基强度和模量有的还不如碾压堆石体”。因此只要采取必要的工程措施。将溢洪道直接设置在堆石体上是可行的。[1]部分水库

2.2 堆石坝坝体上建溢洪道单宽泄流量满足规范要求。

宽泄量20 m3/s, 我国某些水库的溢流坝坝高均超过50 m, 最大单宽泄量超过20 m3/s;待建工程中, 该水库坝高70 m, 最大单宽泄量19.08 d/s。<混凝土面板坝设计规范>规定, 在岸边溢洪道布置困难、泄淇单宽流量不大的中、低混凝土面板堆石坝.可在坝顶设置溢洪道。夹道子水库溢流坝坝高为50m, 单宽泄量20 m3/s。因此认为溢洪道壹接设置在堆石体上是可行的。

2.3 堆石坝坝体上建溢洪道坝体稳定无问题

堆石坝坝顶溢流主要的不安全因素是溢流坝段的稳定及坝体的应力、变形, 而不安全因素的大小主要是由下泄流量和下泄水头决定的。新疆的保尔德水库最大坝高66 m。最大单宽泄量25 m, /s, 堰上最大水头达6.3 m, 我国有关本门也对其作水工模型试验, 得到的结论均为稳定。水库堰上最大水头也只有5.58 m。最大单宽泄量20 m3/s, 因此认为溢洪道直接设置在堆石体上是可行的。

3 理论计算

由于该水库工程采用的是在堆石坝体上溢流的泄洪方式, 而且溢洪道溢流净宽达到了132 m, 这在国内、国外都没有工程先例。为能较准确地了解整个坝体的受力和变形情况, 特别委托大连理工大学采用三维非线性有限元方法, 对整个坝体在竣工期、蓄水期和泄洪期的应力与变形进行了计算分析。

根据计算结果分析:从竣工、蓄水以及泄洪等工况的计算结果可以看出, 该坝的坝体应力与变形符合一般规律, 坝体位移和应力值均在经验范围内;总体上看, 上、下游过流面板的顺坡向应力和坝轴向应力均小于混凝土的抗压或抗拉强度。

我国有关部门也开始对这个项目工程进行了一定的研究, 在进行研究的过程中, 对其该水库的各方面性能都进行了相关的探讨, 并且对此项工程也有了一定的结论。而且从中找到了相关的知识点, 便于人们学习, 还对其中存在的问题进行了讨论, 并且也取得了一定的答案, 对我国的水利工程的发展有着重要的意义

结束语

综上所述, 面板堆石坝技术本身在我国的水利工程体系发展上, 起到了至关重要的作用, 这一施工技术所节省的不仅是施工成本上的开支, 同样还促使施工所需要耗费的施工工期大幅度缩短, 这对于我国的水利工程发展来说, 起到了至关重要的作用。但是, 相较来说, 我国的水利工程施工体系, 实质上依然处在一个初期发展阶段, 部分技术体系存在着一定的不足, 需要进行更加深入、全面的应用, 并且使用计算和研究的方式, 让多方面技术得以紧密的结合, 扩大推广力度, 为我国的水利工程建设体系发展作出贡献。

参考文献

[1]何蕴龙, 罗健.折线形面板堆石坝的变形与应力分析[J].红水河, 2003 (4) .