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水下气体压力补偿系统

企业名称: 匿名

有效期至: 2017-01-15

预算(万元): 10

所属领域: 机电控制技术

水下气体压力补偿系统
maker8764vl | 2079次阅读

1. 需求描述

随着国家对海洋探索的重视,水声技术得到迅猛的发展,换能器的应用越来越广泛,尤其对深海的探索,需要换能器下潜深度也在不断增加,伴随而来的静水压力问题越来越严重。耐静水压对换能器系统的影响主要表现为工作难度大、效率极低,因此,深水时在一定功率条件下,如何尽可能减少换能器以外消耗的能量,以提高换能器系统的水下工作性能和作业能力,是换能器设计中的一个突出问题。压力补偿设计正是针对该问题而提出的,采用压力补偿法来保证换能器的正常、可靠、高效的工作。

伴随着我国向深海进军的过程,对换能器内外压力平衡的要求也越来越高,上图给出需要进行压力补偿的换能器部分的结构示意图,图中2主要工作结构属于类似音叉的悬臂结构,自身耐压不高,其开口处用橡胶层进行水密处理,更是耐压的薄弱环节。为了消除随水深增加的静水压力的影响,需对静水压力进行自动补偿,这要靠补偿器来实现。

该换能器能够正常高效的工作,需要1水密橡胶层与2主要工作结构紧密结合,2主要工作结构内侧需要与气体接触且在开口处需要相对自由的边界条件。换能器工作于O~450米深度,气体压力补偿是适用于这个深度,该换能器能够高效工作的最佳选择。

2. 技术难点和创新点

微型空气压缩机;

耐高压比例阀;

控制精度高,响应特性好,集成度高,系统内气体可循环使用,能够长时间在水下可靠工作。

3. 相关要求以及考核指标

补偿腔体积:不小于10L

压差静态控制精度:-0.2~0.2m;动态控制精度:-0.5~0.5m,补偿速度快(可达到2m/s)

气体可主动对结构耐压进行补偿,并不严重影响结构的边界条件

体积重量尽可能小(160kg)

压力范围:0-4.5MPA

综合评分
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考虑设计高压腔(也可以直接用空气压缩机)、补偿腔、低压腔三个腔室,并使用比例减压阀连接(也可以直接使用开关阀) ,即可完成自动补偿。 因为其补偿腔体积为10L,最高压力4.5MPa,可以直接配15MPa的高压气瓶,而不用微型空气压缩机。 高压气瓶通过减压阀与补偿腔连同增压,补偿腔与低压腔通过减压阀连接,补偿腔内设置压力反馈,从而构成闭环控制。 现有高精度阀产品可直接选择,控制过程使用PID控制。此外,管路布置应尽量直通,减少弯头等流阻环节的影响。
水下气体压力补偿系统.docx