高速开关阀在液压系统中的工程应用

1.采用高速开关阀用于模拟位置控制系统的数字纸卷纠偏控制装置

图5-20展示了上海豪高机电科技有限公司生产的采用高速开关阀用于模拟控制系统的数字纸卷纠偏控制装置的数字式光液纠偏装置部分。本装置数字控制纠偏的响应时间可小于3ms，纠偏时其频响满足工程提出的要求；而数字阀及其控制放大器的成本仅为比例阀的1/2，又使得纠偏装置的成本大为降低；巨采用数字阀作为主要控制阀，对液压系统的油液污染要求比伺服阀低，故而，纠偏装置的可靠性大为提高。因此，数字技术控制的新型纠偏装置具有精度高、耐污染、工作稳定可靠、便于计算机控制，巨造价低、调试简单，维护容易等优点。目前，这一技术也试用在钢铁行业的类似装置中。

图5-19 PVEH的液压原理

图5-20 数字纸卷纠偏控制装置

2.采用高速开关阀用于高速往复运动控制系统的液压冲击器

以液压凿岩机、液压碎石机和液压冲击锤等为典型代表的液压冲击机械，抽象出其主要内核——液压冲击器，不难发现它们的工作原理基本相同，主要由配流阀、冲击活塞和蓄能器等部件组成，是通过配流阀配流，以液压力驱动活塞往复运动做功，对外输出冲击能来进行工作的。配流系统是液压冲击机械的重要组成部分，配流阀与冲击活塞相互影响、相互控制形成活塞的高速往复运动。目前这种系统尽管能很好地满足工况，但其运动一旦设定是不能任意调节的。

液压冲击器的特点是冲击活塞在前后腔交变高压油的驱动下往复高速运动，图5-21所示的电液控制强制配流是一种新颖的配流方式，它是将高速开关阀用于高速往复运动控制系统的液压冲击器。其充分利用了电信号频率准确、稳定、调节方便的特点，可实现液压冲击机械输出冲击能及冲击频率随控制信号稳定、快速、准确和无级调节。其优点是可以根据工作的情况能加以调节，达到性能更好又节能的效果。

其工作原理是计算机或信号发生器产生交变的矩形波作为控制信号，通过放大器转换成控制电流输出给高速开关阀1、2，两个高速开关阀的控制口分别与经特殊设计的液控快速换向阀的阀芯两端控制腔相连，通过分别控制高速开关阀1、2，使液控快速换向阀完成快速换向配流动作。这样，冲击活塞就在计算机（信号发生器）产生的控制信号作用下作往复高速运动，产生冲击与振动。由上述配流系统工作原理可知，冲击活塞的工作频率就是控制信号的频率，冲击能也与控制信号的频率有关。因此，采用电液强制配流方式的液压冲击机械具有结构简单、工作可靠、易于实现电液控制的特点。

图5-21 高速开关阀控制的液压冲击器工作原理图

3.采用高速开关阀用于模拟压力控制系统的数字瓦斯压力控制装置

图5-22是上海豪高机电科技有限公司研制的数字瓦斯压力控制装置工作原理图。其实物见图5-23照片。(www.xing528.com)

图5-22 数字瓦斯压力控制装置工作原理图

图5-23 数字瓦斯压力控制装置

本系统采用闭环进行压力控制。数字式压力传感器可以显示压力，同时能输出相应反馈信号（4～20mV或0～10V）。数字控制器具有接受压力传感器信号与给定值比较输出控制数字阀的电流，它还具有PWM及PNM控制功能，可调节周期、占空比或控制电流的幅值；对△t及△p具有调节功能。当压力到达要求后可以停止输出控制电流，由图5-24所示系统的测试结果可见，其控制精度可以在系统要求范围之内。但是在起始段与终结段有较大误差，巨差值方向相反，说明系统要完全消除此误差尚需采用进一步的措施。

图5-24 数字瓦斯压力控制装置监控曲线

4.液压高速开关数字阀元件与系统试验台

为了推广液压数字技术的发展，特别是高速开关发阀的应用，上海豪高机电科技有限公司开发了液压高速开关数字阀元件与系统试验台。此实验台可以对上述的数字模拟闭环控制系统与高速往复开环系统进行实验（图5-25a），并允许改变与设定参数。

搭建此试验台的主要目的是，可以开发反映高速开关数字阀今后发展与应用的几个主要领域。因此此试验台是具有压力反馈、速度反馈与位移反馈的三种类型的试验模块，并结合了高速开关阀的自身特点，也可以进行往复运动的试验。由于高速开关阀的流量一般较小，但也对大流量的数字阀具有一定能力，因此该试验台采用了多泵源，以便进行流量需求的组合。每个泵具有10～20L/min及31MPa的能力。在比例多路阀的控制中，采用了桥式回路，以达到三位四通的目的。所有的试验具有内反馈的控制功能。因此该试验台不仅可以进行具有数字阀的液压元件试验，也可以对有关具有数字阀的系统进行试验。图5_-25b是该试验台实物照片。

图5-25 液压高速开关阀元件与系统试验台（上海豪高机电科技有限公司）

a）数字阀元件与系统试验台原理图 b）数字阀试验台实物