钢丝绳沥油设备设计及其风刀流场模拟

摘要

随着国家电网建设的快速发展，作为张力架线牵引绳的编织钢丝绳大量投入使用。编织钢丝绳使用安全与否直接关系到架线设备、施工人员以及线路区域的安全，由于架线环境较为恶劣，在架线工程结束后需对钢丝绳进行正确、及时的养护。由于目前国内缺少集清洁、检测、保养于一体的钢丝绳养护设备，因此本文以钢丝绳清洁检测保养一体化系统为背景，进行钢丝绳保养模块沥油设备设计及其风刀流场模拟研究，主要研究工作如下:
　　(1)针对编织钢丝绳清洁、检测及保养要求，探讨适用于编织钢丝绳的清洁检测保养一体化设备方案;在此基础上，提出保养模块沥油设备的功能需求，分析目前钢丝绳保养沥油方式及特点，确定以沥油均匀、油脂保有量可控的环形风刀为沥油工具，完成集沥油装置、绳头避让机构及气动控制于一体、可实现连续沥油的沥油设备设计开发。
　　(2)以沥油设备中环形风刀流场为研究对象，对流场中气流流动特性进行分析，并在气流流动特性研究基础上，选取适合沥油风刀流场的湍流模型，为风刀流场仿真分析提供理论依据;提出以射流打击力和风刀耗气量作为衡量风刀沥油效果的指标，推导出射流打击力及风刀耗气量计算表达式，为沥油关键参数的确定提供理论基础。
　　(3)分析并确定风刀刀口间隙、刀口到钢丝绳距离以及风刀入口压力为对射流打击力和风刀耗气量影响较大的参数;针对风刀刀口间隙及刀口到钢丝绳距离两参数进行正交试验设计，基于Fluent软件构建环形风刀流场模型，进行数值模拟，分析确定两参数的最佳水平组合;针对风刀入口压力对沥油效果的影响，采用单因素法进行数值模拟，阐明入口压力对射流打击力的影响机制。
　　(4)针对沥油设备在运行过程中出现的问题，对沥油设备进行结构改进;借助改进后的沥油设备进行沥油实验研究，实验验证部分正交水平组合及风刀入口压力对沥油效果的影响，实验结果与仿真分析结果吻合，验证了仿真模拟的可靠性，阐明了最佳沥油参数的有效性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 本文研究的背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 钢丝绳润滑保养

1．2．2 钢丝绳沥油设备

1．2．3 计算流体力学及其应用

1．2．4 风刀流场模拟研究

1．3 本文研究目的与意义

1．4 本文研究内容

第二章 钢丝绳沥油设备设计与开发

2．1 钢丝绳清洁检测保养一体化设备总体方案

2．1．1 钢丝绳清洁检测保养一体化设备功能要求

2．1．2 钢丝绳清洁检测保养一体化设备总体方案

2．2 钢丝绳沥油设备开发

2．2．1 沥油设备功能要求及方案设计

2．2．2 钢丝绳沥油设备关键零部件及整体结构设计

2．3 气动及控制系统方案设计

2．4 本章小结

第三章 风刀流场气流流动特性分析及沥油指标确定

3．1 风刀流场气流特性

3．1．1 连续性假设适用性判定

3．1．2 空气压缩性的判定

3．1．3 气流流动状态判定

3．2 流场仿真湍流模型选择

3．3 沥油指标确定

3．3．1 环形风刀结构及射流原理

3．3．2 沥油指标确定

3．4 本章小结

第四章 环形风刀流场模拟与分析

4．1 流体仿真软件Fluent简介

4．2 影响沥油效果的参数确定及仿真实验设计

4．2．1 影响沥油效果的参数确定

4．2．2 仿真试验设计

4．3 流场仿真模型的建立

4．3．1 环形风刀流场几何模型

4．3．2 几何模型的网格划分

4．4 风刀流场模拟及结果分析

4．4．1 边界条件设置

4．4．2 正交试验仿真结果及分析

4．4．3 风刀入口压力对射流打击力的影响仿真分析

4．5 本章小结

第五章 沥油设备结构设计改进及沥油实验研究

5．1 沥油设备结构设计改进

5．2 钢丝绳沥油实验设备

5．2．1 钢丝绳清洁检测保养一体化设备

5．2．2 钢丝绳沥油设备

5．3 沥油实验及结果分析

5．3．1 部分试验号沥油实验与结果分析

5．3．2 入口压力与沥油量关系研究

5．3．3 沥油设备最佳沥油参数及实验效果

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢

附录