为进一步探究吹除阀的动态特性及各参数对吹除阀工作性能的影响,运用AMESim中的气动元件设计库对定压差吹除阀内部结构进行建模仿真,对其动态特性进行了系统的分析研究,并通过对吹除阀弹簧刚度、弹簧预压缩量、气源压力、舷外海水压力等参数的分析,获得各个参数对吹除阀工作性能的影响。仿真结果表明:定压差吹除阀的出口压力稳定,阀芯动态响应迅速;通过改变弹簧刚度和弹簧预压缩量,可以调节吹除阀压差控制范围;定压差吹除阀的压差大小会随气源压力和舷外海水压力的变化而有所波动,但波动幅度均在压差控制精度要求范围以内,并且降低舷外海水压力或提高气源压力,可以有效缩短吹除时间,提高工作效率。

为了获得确保盾尾密封装置安全运行的压力控制方案,通过密封结构原理按照实际工程比例建立了一个有限元仿真分析模型,并将通过实验获得的材料参数带入到分析软件中进行流固耦合仿真,针对仿真分析结果提出了盾构机盾尾密封结构安全合理的压差控制范围。该系统的压差控制方案可以为盾尾密封油膜承载特性分析等系统安全性研究提供重要的数值基础。

泥水平衡式盾构机主驱动四道唇形密封组合承压能力一般不超过0.6 MPa,无法满足设备在大于0.6 MPa的高水压工况下的安全施工需求。据此,设计了基于压差控制的泥水平衡式盾构机主驱动密封气动自动保压系统。该系统可将现有唇形密封承压能力提高至0.8 MPa,并可自动实现加压、泄压,无需人为参与,降低工人劳动强度。对该系统进行了仿真分析和实验验证,结果表明,该系统设计合理,控制精度高,安全可靠,可满足泥水盾构机在0.8 MPa高水压工况下主驱动的密封要求。

针对传统齿轮流量计由于压差导致的泄漏及磨损问题,设计一套零压差、高精度的齿轮流量计流量测量系统。基于LVDT信号处理芯片AD698以及STM32F407VGT6型微控制器,完成LVDT信号处理、电源转换、电机驱动、通信接口等硬件电路设计,基于数字PID,开发电机转速跟随流量流速的控制算法及流量测量软件,搭建实现零压差测量的高精度流量测量平台。结果表明:具有压差反馈与控制功能的测量系统能有效调节进出口之间的压差,实现零压差测量,降低了流量计的内部泄