跳汰机数控单盖板风阀的研究与应用f一j第25卷第5期2O0O年10月煤炭jOURNALOFCHINACX)ALSOCIETY∞.20o0文章编号:0253—9993(2000)05—0551—05跳汰机数控单盖板风阀的研究与应用徐克江,张川,袁辉,张斗群(煤炭科学研究总院北京建井研究所,北京100013)/pg&g,i'摘要:通过对跳汰机数控单盖板风阀动态特性的计算机仿真厦理论分析,找出了解决数控风阀不能完全打开,闭合时盖板冲击厦膨胀期液面不能保持稳定的方法,并成功应用于对踺汰机卧式风闽的改造测定结果表明,改造后跳汰机的处理量由原来的140t/la增至200t/la,矸石中的精煤损失由4%降至2%.关键词:查垫;墼苎兰重墨墨圈;!期-'中图分类号:q]3455.1文献标识码:A自从1892年弗里茨,鲍姆研制成功跳汰机以来,随着跳汰分选实践的深人和跳汰理论的发展,以及控制手段的不断进步,计算机引人工业控制领域,人们对跳汰机的改进也在不断深人,其重点是供风方式及排料装置的改进.到目前为止,跳汰机的核心部件风阀已经历了立式风阀,卧式风阀和数控风阙3个发展阶段.特别是数控风阀的采用,太幅度地提高了跳汰机的处理能力和分选效果,降低了工人的劳动强度及环境的噪声污染.同时由于数控风阀采用微机便于集中控制和管理,国外基本上已全部采用.目前,国内对跳汰机卧式风阀的改造有两种…1:数控单盖板阀和数控滑阀;其中数控单蓝板阀结构简单,制造成本低,使用中不会出现卡滞现象.但因对其出现的一些如跳汰频率高时,风阀不能完全打开的技术改造和研制新型跳汰机,提高跳汰洗煤的产量和效率,本文对数控单盖板风阀进行了较深人的研究.1风阀动态特性的研究将单盖板风阀简化为图1所示的运动结构模型,并以此建立气缸动态方程.(1)活塞动力学方程根据牛顿第二定律及气缸活塞受力情况,建立括塞动力学方程[,即2=plA1一P2A2一F,(1)u式中,m为活塞运动件的质量,kg;z为活塞的位移量,m;Pl,A1,P2,A2分别为活塞下腔面积和压力及活塞上腔面积和压力;F:mg+fl+fz;fl为摩擦阻力,N;,2为负载,N.(2)气缸工作时的竞,放气方程根据能量守恒的热力学图1风阀运动结构模型F,1ThernaSelofmovetnl~tdtheair-calve第一定律,对任何系统,进入系统的能量与离开系统能量之差等于储存能量的变化,建立气缸的充,放气方程.考虑气缸运动速度很快,为了简化计算,假设系统为绝热过程,则收藕日期:2000—02—23煤炭学掇2OO0年第25卷式中()dp1k,uAPo/2kRTofPl\一生!.dr—A1(工0+)R—l\Po/z0+dr'警:~l圃R-1dAr—z(+z0一z)p.RIp2/]z0一drf()胃(cc】<≤1),/I(≤cf】);z0为气缸下腔无用空间的折算位移,0=(0+口)/A】,m;3270为气缸上腔无用空间的折算位移,z0:(口0+口)/A2,m;口0,v0"分别为气缸下腔和上腔的无用空间,m3;,分别为与气缸下腔和上腔无用空间相连的管路到换向阀的管路空间,m3;P0,T0分别为气源压力及气源温度;k为比热比,对于空气,k=1.40;A,,A.,.分别为气缸下腔和上腔节流口面积及流量系数;R为气体常数,对空气,R=0.287kJ/(kg?K);为气缸活塞的总行程,m;Pb为大气压,Pb=0.1MPa;.为临界压力比,对空气,C=0.528.非线性方程组(1)～(3)非常复杂,只有在计算机上运算才能求得数值解,运算程序如图2所示.2运算结果分析2.1气源压力,气缸进气口面积对盖板阀工作的影响计算机运算结果如图3所示,从图3可以看出,在气源压力足以将进气阀打开后,气源压力和气缸进000蕊o(2)(3)(G乏爱≤1),(爱≤;图2风阀动态运算程序airvalvecharacteristics图3盏板开启位移缱时间的变化曲线Fig3Di印lactcn窖ec岬dthewithtime:1I●7第5期棘龙江等:跳汰机数控单盖板风阀的研究与应用气口面积的变化对盖板阀从0到全开的时间影响极小,但造成进气阀开始运动的时间滞后微机控制装置输阀口开启程度的影响如图4,5所示.微机控制装置输出的每个跳汰周期分4部分:进气期,膨胀期,排气期,压缩期.进气期,微机控制装置向进气电磁阀送出电压信号;膨胀期,微机控制装置输出为零,这一段时间进,F气盖板关闭;排气期,微机控制装置向排气电磁阀输出电压信号,排气盖板在排气电磁阚控制下打开;压缩期,微机控制装置输出电压信号为零.图4微机控制装置输出的周期参数Fig.4Outputcyde㈣doftheⅨ札朗0∞trold进气期信号//茎匿5风阎开启滞后的后果Fig.5Outcomeofhysteretic叩咖oftheair,a~...