礦用凈水站系統(tǒng)設(shè)計與纖維過濾器仿真研究.pdf

1、在井下建立凈水站，對礦井水進(jìn)行凈化軟化，在一定程度上可以減輕水環(huán)境保護(hù)壓力，改善煤礦經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。目前，潞安王莊礦、常村礦采用清水箱+噴霧泵+軟水箱組合方式來實現(xiàn)礦井水的局部循環(huán)利用，但出現(xiàn)了諸如設(shè)備大而笨重、濾芯過濾精度差、容易堵塞、箱底堆積污物不易清除、自動化程度低等問題?；谏鲜銮闆r，本論文提出了一種用于綜采工作面的自動在線凈水站，并對凈水站的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、彈塑性力學(xué)分析、靜力學(xué)分析以及液壓系統(tǒng)設(shè)計四個主要方面進(jìn)行研究。

2、　　論文在分析表層過濾與深層過濾機(jī)理的基礎(chǔ)上，運用SolidWorks建立凈水站的三維結(jié)構(gòu)模型，按照過濾精度逐級提高的原則，設(shè)計四級過濾裝置：一級網(wǎng)板式過濾，選取8mm規(guī)格圓孔過濾板，圓孔排列方式呈60°梅花排列；二級縫隙式過濾，選取楔形絲規(guī)格為2mm，開口率0.99％；三級纖維式過濾，選取旋翼式纖維濾料作為過濾介質(zhì)；四級折疊式過濾，選取過濾精度為5μm，截留率達(dá)90%以上的折疊式濾芯，能夠最大程度的提高過濾精度，保障出水水質(zhì)。

3、　　為了確保設(shè)備的安全運行，論文通過 ANSYS有限元法對球罐環(huán)焊縫的殘余應(yīng)力進(jìn)行分析和預(yù)測，利用單元生死技術(shù)，在體積熱源的作用下，得到球罐的溫度場與應(yīng)力場。結(jié)果表明：在球罐外表面焊料與母材結(jié)合處經(jīng)向殘余應(yīng)力較大可達(dá)510 MPa，緯向峰值則出現(xiàn)在焊縫中心；而在球罐內(nèi)表面赤道位置處兩向殘余應(yīng)力最大且均小于420 MPa；沿焊縫熔深方向焊接殘余應(yīng)力逐漸減小。
　　為了滿足煤礦設(shè)備對輕量化的要求，論文利用 Workbench的 Sta

4、tics Structural靜力分析模塊對纖維過濾器內(nèi)壓作用下的應(yīng)力進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)上，調(diào)用Direct Optimization直接優(yōu)化模塊，選取Screening篩選優(yōu)化法進(jìn)行優(yōu)化分析，分析結(jié)果表明：過濾器總質(zhì)量從553.15Kg降至392.79Kg，質(zhì)量減少了約29%，優(yōu)化效果明顯。
　　為了提高凈水站的自動化程度和系統(tǒng)的可靠性，論文根據(jù)四級過濾的先后順序以及縫隙濾網(wǎng)和纖維濾料的反洗原理，設(shè)計凈水站反向沖洗回路與液壓油路

5、。其中，反沖洗液壓回路包含五種工作模式：正常過濾模式、L罐反向沖洗模式、L罐正向沖洗模式、R罐反向沖洗模式、R罐正向沖洗模式。并建立液壓系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)，使隔爆電動球閥的開閉與電磁換向閥動作位的切換更加安全可靠。
　　自動在線凈水站結(jié)構(gòu)緊湊，閥件可靠，自動化程度高，正常凈水與自動反沖洗功能的實現(xiàn)，使系統(tǒng)的智能化得到了進(jìn)一步的提高，五種工作模式的自由切換，保證了供水的連續(xù)性。這對構(gòu)建數(shù)字化礦井、智能化礦井、集約化礦井具有非常重要的意義