一种特高压断路器用液压操动机构的仿真平台系统及方法

摘要

本发明涉及一种特高压断路器用液压操动机构的仿真平台系统及方法。包括储能系统、控制阀系统、液压缸及其内缓冲系统和管道系统；其中储能系统包括初始参数计算、蓄能器搭建、充压装置子模块；控制阀系统包括电磁先导阀、放大阀和主阀子模块；液压缸及其内缓冲系统包括差动式液压缸和缸内缓冲参数化模型子模块；管道子系统包括沿程压力损失模型和局部压力损失模型子模块。通过理论建模和参数确立，将四个系统调入仿真模型搭建和计算系统，并通过结果输出系统进行计算结果的输出。本发明可以对特高压断路器用液压操动机构的综合特性进行计算机模拟仿真和准确评价，缩短产品设计周期、降低试验成本、避免试验的盲目性。

主权项

一种特高压断路器用液压操动机构的仿真平台系统，其特征在于，包括四个子系统，即：储能子系统：用于保持系统正常工作所需的压力，为系统工作提供动力；控制阀子系统：用于切换系统工作状态、控制液压缸活塞杆的运动方向，并保证系统的快速高效响应；液压缸及其内缓冲子系统：用于建立系统工作时的负载条件，在满足系统工作所需速度要求的基础上，减轻活塞对缓冲套和液压缸缸壁的冲击；管道子系统：用于连接液压操动机构中的各元件，为液压缸、控制阀的动作供油和提供泄压至油箱的回路；其中，所述储能子系统包括：蓄能器活塞初始位置计算模块：由蓄能器预冲压、系统要求工作压力和蓄能器体积三个参数，根据气体状态平衡方程来计算蓄能器活塞的初始位置；蓄能器搭建模块：据活塞式蓄能器的特点，考虑活塞的惯性和局部细节特征，运用最基本的活塞单元组建蓄能器的计算模型，避免造成蓄能器模型与实际不符的缺陷；充压装置模块：考虑到系统工作时蓄能器所提供的压力必定会有一定程度的降低，需要设置充压装置，以保证蓄能器的压力保持在一定范围内；所述控制阀子系统包括：电磁先导阀模块：一个分闸电磁先导阀和一个合闸电磁先导阀，先导阀又由电磁铁和锥阀组成，采用电磁场仿真模块，根据电磁铁的特征参数计算其动态出力特性，将特征数据导入到液压系统仿真模块中共同搭建电磁先导阀的模型；放大阀模块：一个分闸放大阀和一个合闸放大阀，放大阀和先导阀之间设置直径为0.8mm的节流短管，用以组建压力保持回路；主阀模块：一个分合闸共用的大流量滑阀，考虑滑阀阀口的非标准特性，建立阀口过流随阀芯行程的参数化模型，并根据实际参数计算过流面积和水力直径随行程的变化数据，嵌入到主阀的仿真模型中；所述液压缸及其内缓冲子系统包括：差动式液压缸模块：由活塞、活塞杆和活塞两端柱塞与液压缸缸壁组合搭建液压缸的精确仿真模型，通过读取拟合的分合闸负载曲线在液压缸端部设置负载子模型；缸内缓冲参数化模型模块：同一型式柱塞的结构参数化建模和不同型式柱塞的方案参数化建模，缓冲柱塞的结构参数包括柱塞长度、直径、柱塞与缓冲孔配合的初始间隙、台阶数量、各台阶长度和配合间隙，缓冲柱塞的方案参数化模型包括台阶形柱塞、圆柱形柱塞、圆锥形柱塞、抛物线形柱塞和短笛形柱塞；所述管道子系统包括：沿程压力损失模型模块：根据每一条管道的长度、直径计算管道的容性、阻性和惯性效应，然后选择满足要求的最简单的管道模型，以避免模型过于复杂对系统造成不良影响；局部压力损失模型模块：在管道发生流道突变的位置，选用合适的局部损失模型来连接整个管道系统。