礦用潛水電動(dòng)液壓控制閘閥設計及應用

　　針對煤礦排水用電動(dòng)閥門(mén)控制復雜、遇突水時(shí)易失靈等缺陷，設計了一種能在水下工作的礦用潛水電動(dòng)液壓控制閘閥，介紹了該閘閥的機械結構組成和工作原理;利用功率鍵合圖理論和MATLAB軟件對礦用潛水電動(dòng)液壓控制閘閥液壓缸開(kāi)啟過(guò)程的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行仿真分析。結果顯示液壓缸開(kāi)啟過(guò)程中產(chǎn)生的速度波動(dòng)值為基準值的4%左右，此速度波動(dòng)對潛水電動(dòng)液壓控制閘閥的液壓系統影響不大。利用Pro/Engineer 和FLUENT研究了潛水電動(dòng)液壓控制閘閥在水中全開(kāi)時(shí)閥管路內流場(chǎng)的變化規律，從仿真結果看該閘閥內流場(chǎng)運行參數基本穩定，能滿(mǎn)足煤礦井下應急排水的要求。

　　隨著(zhù)我國煤炭工業(yè)的發(fā)展，煤炭開(kāi)采深度逐漸加大，礦井巷道距奧陶紀灰巖含水層逐漸接近，深藏地下的奧灰水突水概率也隨之增加。煤礦排水用電動(dòng)閘閥存在以下缺陷：①控制較復雜，需配備有電氣驅動(dòng)、動(dòng)力傳動(dòng)及位置傳感等裝置，出現故障的概率也較大;②遇到突水或水淹沒(méi)排水設備時(shí)，極易引起電動(dòng)閘閥故障，從而造成電動(dòng)閘閥打不開(kāi)，導致排水系統癱瘓，給煤礦企業(yè)造成重大危害。

　　針對以上缺陷，筆者設計出了一種能夠完成在水下開(kāi)啟和關(guān)閉操作的礦用潛水電動(dòng)液壓控制閘閥，且對該閘閥的開(kāi)啟過(guò)程和內部流場(chǎng)進(jìn)行了特性分析。

1、潛水電動(dòng)液壓控制閘閥工作原理

　　1.1、機械部分設計

　　礦用潛水電動(dòng)液壓控制閘閥的機械部分與電動(dòng)閘閥相比減少了傳動(dòng)裝置，由液壓缸、閘閥契板、絲杠和傳動(dòng)螺母等組合而成，機械部分結構如圖1所示，傳動(dòng)螺母為傳力機構，將啟閉閥門(mén)的螺旋運動(dòng)轉為直線(xiàn)運動(dòng);液壓油缸為執行元件，其液壓控制系統控制防爆電動(dòng)機的轉向帶動(dòng)液壓油缸的伸縮，從而實(shí)現潛水閘閥啟閉功能。絲杠和接近開(kāi)關(guān)使潛水電動(dòng)液壓控制閘閥具有雙重限位功能，可有效避免閥門(mén)發(fā)生契死現象。

圖1　潛水電動(dòng)液壓閘閥機械部分結構

結語(yǔ)

　　設計的礦用潛水電動(dòng)液壓控制閘閥結構緊湊、集成度高且能調整啟、閉力ꎬ其液壓控制系統動(dòng)態(tài)性能較穩定。潛水電動(dòng)液壓控制閘閥流道模型模擬實(shí)際工況仿真分析，閘閥全開(kāi)時(shí)模型內流場(chǎng)壓力、流速等參數基本穩定，因此該閘閥投入使用在理論上可行。設計生產(chǎn)的潛水電動(dòng)液壓控制閘閥樣機能在試驗條件下工作穩定，為解決應急情況下排水使用閘閥問(wèn)題提供了新的設計方案。