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康茂勝高速電磁閥分析及優(yōu)化
本文以用高速電磁閥為研究對(duì)象。首先對(duì)高速電磁閥進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模與物理建模，并對(duì)模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行了仿真驗(yàn)證和試驗(yàn)驗(yàn)證；其次分析了“空氣夾噴型”燃油噴射系統(tǒng)對(duì)高速電磁閥的性能要求，討論了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)高速電磁閥性能的影響，并對(duì)部分結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)；zui后研究了不同狀態(tài)量傳遞函數(shù)的幅頻響應(yīng)特性，設(shè)計(jì)了閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，并重點(diǎn)對(duì)閉合始點(diǎn)檢測(cè)及反饋控制策略和針閥反跳抑制策略進(jìn)行了研究。 采用數(shù)學(xué)建模和物理建模相結(jié)合的方式，重點(diǎn)從電路、磁路和閥芯動(dòng)力學(xué)三個(gè)方面分析了高速電磁閥的建模過(guò)程。數(shù)學(xué)建模用于反饋分析、反饋參量的選擇和控制器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，物理建模用于靜、動(dòng)態(tài)特性分析和控制策略仿真驗(yàn)證，利用仿真方法和試驗(yàn)手段驗(yàn)證了模型的有效性與準(zhǔn)確性。 討論了高速電磁閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，包括高速電磁閥的吸力特性、擬定功和結(jié)構(gòu)因數(shù)；根據(jù)這三條設(shè)計(jì)原則，分析了彈簧預(yù)緊力、氣隙寬度、線圈匝數(shù)、套筒高度和磁軛內(nèi)外徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取，分析了主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)高速電磁閥響應(yīng)特性的影響，對(duì)高速電磁閥部分結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)結(jié)果表明，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)參數(shù)能夠顯著提高高速電磁閥峰值電磁力。 通過(guò)對(duì)高速電磁閥進(jìn)行穩(wěn)定性分析，證明了高速電磁閥的“小氣隙”不穩(wěn)定性，這種不穩(wěn)定性要求必須采用閉環(huán)控制才能保證電磁閥在接近閉合時(shí)能夠穩(wěn)定工作。對(duì)反饋參量銜鐵位移、線圈工作電流和磁通量進(jìn)行了對(duì)比研究，得出了僅依靠單狀態(tài)量反饋無(wú)法進(jìn)行有效閉環(huán)控制的結(jié)論；在對(duì)比研究的基礎(chǔ)上，從帶寬、非zui小相位環(huán)節(jié)和線性化誤差三個(gè)方面分析了電流傳遞函數(shù)和磁通量傳遞函數(shù)的控制特性，確定了銜鐵位移加磁通量的反饋控制結(jié)構(gòu)。 利用高速電磁閥閉合前后磁阻變化率突變的特性，設(shè)計(jì)出適合于高速電磁閥開(kāi)啟時(shí)刻與復(fù)位時(shí)刻檢測(cè)的電路驅(qū)動(dòng)邏輯，使電磁閥驅(qū)動(dòng)電流曲線在開(kāi)啟時(shí)刻和復(fù)位時(shí)刻呈現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，配合空氣（燃油）噴射反饋控制策略可以有效解決因電磁特性引起的各缸噴氣（油）量不一致的現(xiàn)象；針對(duì)高速電磁閥針閥運(yùn)動(dòng)末期落座速度大、引起銜鐵二次反跳、導(dǎo)致空氣（燃油）噴射控制精度降低的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了非線性控制器，對(duì)高速電磁閥噴氣（油）末期的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制，以抑制二次反跳，可以提高空氣（燃油）噴射控制精度。

康茂勝高速電磁閥分析及優(yōu)化     高速電磁閥控制系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠是氣田安全生產(chǎn)的保障。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,基于電-氣工作原理的ZD-50/25E型高速電磁閥安全控制系統(tǒng)故障多源于機(jī)械和電路部分,為了從本質(zhì)上提高系統(tǒng)的可靠性,需對(duì)現(xiàn)有的電磁閥安全控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析和優(yōu)化。本文分析了蘇里格氣田ZD-50/25E型高速電磁閥控制系統(tǒng)的工作原理及特點(diǎn);針對(duì)系統(tǒng)部分現(xiàn)狀,從系統(tǒng)架構(gòu)、安裝接線、運(yùn)行環(huán)境等因素,提出了系統(tǒng)目前存在的問(wèn)題。分析提出了機(jī)械部分和電路部分的優(yōu)化方案和整改建議。卸荷孔與外界大氣阻隔、提高電磁頭工作電流,采用改進(jìn)型高度集成化的自動(dòng)化架構(gòu)等研究成果可為蘇里格氣田高速安全控制系統(tǒng)優(yōu)化改造和高速保護(hù)裝置的后續(xù)設(shè)備采購(gòu)提供參考依據(jù)