液壓作動系統閥泵聯合控制技術探究

吳英華

摘 要：液壓作動系統閥泵聯合控制技術，結合了閥控制方案、泵控制方案的優點，有效地提高液壓作動系統的控制效率、穩定性，降低流量和能源損耗，越來越受到社會各界的青睞。因此，文章針對液壓作動系統閥泵聯合控制技術進行了分析，以供參考。

關鍵詞：液壓作動系統；閥泵聯合控制技術；方案

目前，國產的液壓機控制通常采用單一的閥控制方案或者泵控制方案，對于閥控制方案，該種系統控制方案在實際應用的過程中，會以溢流或者節流的形式損失許多分液壓能，并且能源利用效率較低，造成能源資源的浪費；對于泵控制方案，需要液壓作動系統具有較高的動靜態性能，所以單一的閥控制方案、泵控制方案在實踐應用的過程中，并不能夠滿足實際需求，液壓作動系統閥泵聯合控制技術應運而生，泵控制方案和閥控制方案的結合，能夠取長補短，有效的提高系統運行效率，降低流量和油量損失，降低能源浪費，由此可見液壓作動系統閥泵聯合控制技術的重要性。因此，文章針對液壓作動系統閥泵并聯控制技術的研究具有非常重要的現實意義，本單位GW系列鉆機中的全液壓型號在做這方面的技術升級工作。

1 液壓作動系統閥泵并聯控制技術

液壓作動系統的閥泵并聯控制指的是在采用節流閥進行執行器與液壓泵的并聯，泵控制支路和閥控制支路并行運行，向液壓作動系統供油，系統的流量等于兩個支路流量的總和。液壓作動系統閥泵并聯控制方案包括雙向泵閥并聯EHA、變頻容量-旁路節流并聯調速方案以及并聯閥控液壓馬達調速方案，具體表現為：

1.1 雙向泵閥并聯EHA

EHA，即電動靜液壓作動器，和傳統的液壓作動器相比，具有生存率高、重量輕以及體積小等眾多優點，閥泵并聯EHA并聯控制方案表現為：該種方案把泵的輸出流量和閥的輸出流量聯合起來進行控制和執行，泵系統可以采用雙向電動機帶動雙向定量泵、雙向變量泵。當液壓作動系統處于高響應狀態時，由閥控制系統控制主要輸出流量，實現對液壓作動系統的動態調節，當液壓作動系統穩定后，由閥控制系統根據實際狀況補充流量，以此保證傳動效率和結構的快速性；當液壓作動系統處于低響應狀態時，由泵控制系統起主要控制作用，閥控制系統起輔助控制作用，提高控制精度和控制效率。該種閥泵聯合控制方案的缺點在于，當液壓作動系統處于穩定狀態或者低響應狀態時，會存在一定的油量損耗和能量損耗，尤其是在采用變量泵時，不僅會增加油量和能源損耗，還會增加系統重量與體積。

1.2 變頻容積-旁路節流并聯調速控制方案

為了降低液壓作動系統低速穩定性差的問題，提出了變頻容積-旁路節流并聯調速控制方案，該種并聯控制方案利用泵加載，定量泵由變頻電機控制，將在泵出口并聯比例調速閥，泵流量和調速閥泄露量的差值為進入馬達的流量。當液壓作動系統處于高速狀態時，關閉調速閥，由變頻容積進行調速控制，控制馬達的轉速和電機的轉速，對泵的流量進行調節；當液壓作動系統處于低速狀態時，變頻電機處于低頻工作狀態，泵的運轉速度相對較低，馬達轉速逐漸增高，調速閥口逐漸變小。

1.3 并聯閥控液壓馬達調速控制方案

負載階躍擾動會對液壓調速系統產生一定的作用，對液壓調速系統進行快速調節，并聯閥控液壓馬達調速控制系統，該種控制方案的特點表現為：旁路會出現泄露量增加的現象，會導致系統阻尼增加，有效地提高系統的穩定性，但是，系統的剛度較低；路旁功耗效率比泵空系統低、比閥泵串聯系統高；泵控馬達的響頻效率相對較高，在旁路上安裝伺服閥，能夠有效地降低旁路的泄露量。

1.4 閥泵并聯分時變結構調速控制方案

閥泵并聯分時變結構調速控制方案的過程表現為：當液壓作動系統處于勻速狀態時，由閥控制系統進行馬達轉速的調節，變量泵的排量處于恒定狀態，避免負載對系統造成的影響，提高轉速調節精度；當液壓作動系統處于加減速狀態時，閥系統和泵系統同時作用，通過兩者的相互協調控制系統的減速和加速、響應速度、馬達轉速；當系統處于停車與啟動狀態時，主要由閥系統進行控制，泵系統輔助流量控制，以此提高流量控制效率。

2 液壓作動系統閥泵串聯控制技術

液壓作動系統閥泵串聯控制技術，是通過伺服器將執行器和液壓泵串聯在一起，以此控制執行器和液壓泵的流量，這樣既能夠提高液壓作動系統的響應速度，又能夠實現執行器和比例方向閥的相互轉換。液壓作動系統閥泵串聯控制技術主要包括：單向泵和閥串聯控制方案、雙向泵和閥串聯方案以及基于能量調節的變速泵和閥串聯控制方案，具體表現為：

2.1 單向泵和閥串聯控制方案

該種液壓作動系統泵閥串聯控制方案采用調速電動機或者變量泵進行流量的調節，調速電動機控制方案和變量泵控制方案相比更有優勢，具體表現為：該種控制方案輸出的泵源壓力和負載壓力相近，能夠有效的降低流量損失；調速電動機控制方案和斜盤調節控制方案相比，不僅結構簡單，還能夠降低功率損耗和減輕結構質量；泵采用單向旋轉的方式，由閥控制泵的轉向，和雙向旋轉泵相比，單向泵的慣量較小，同時提高了液壓作動系統的頻寬。

2.2 雙向泵和閥串聯控制方案

該種液壓作動系統采用雙向變量泵，并在雙向變量泵上串聯閥。當液壓作動系統處于高頻工作狀態時，由閥系統控制，系統采用泵進行單項輸出，油使用量和油壓恒定，并且系統的響應速度快；當液壓作動系統處于低頻工作狀態時，由泵系統進行控制，閥全開，這樣既能夠提高系統響應速度，又能夠降低流量損失。

2.3 基于能量調節的變轉速泵和閥串聯控制方案

為了提高液壓作動系統的響應速度和節省流量損失，提出了基于能量調節的變轉速泵和閥串聯控制方案，該種控制方案的原理表現為：當系統處于穩態時，由閥系統進行電機轉速的控制；當系統處于減速狀態時，通過降低閥開口大小和電機轉速，能夠提高系統的響應速度；當系統處于加速狀態時，電機轉速增加，閥開口量增大，泵的輸出量也逐漸的增加，系統處于負載加速狀態；當系統處于低速狀態時，主要由比例方向進行負載速度的調節，降低電機的轉速，保持流量的穩定性。該種閥泵串聯控制方案，能夠有效地提高系統減速的快速性、提高低速性能。

3 結束語

綜上所述，液壓作動系統閥泵聯合控制技術包括并聯控制方案和串聯控制方案，并且兩種控制方案還包括了多種控制方案，各種聯合控制方案各有優缺點。因此，在實踐應用的過程中，應該根據實際需求，選用合適的液壓作動系統閥泵聯合控制技術，實現液壓作動系統運行的高可靠性、高效率性和高響應。

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