流量控制阀在压力控制系统中的应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)武汉科技大学机械自动化学院 作者:房小立

  在实际液压系统中,一些伺服阀由于长期的磨损,泄漏量会增大,不能满足生产的需要。根据压力形成的原理,可以利用这些泄漏量大的伺服阀作为压力控制系统的控制元件。

1、液体压力的形成原理

  液体压力的形成与变化的快慢与流过控制体积边界的流量大小有关。在实际的液压系统中,没有绝对封闭的容腔,只有存在液体流动状态的压力容腔。容腔的界面上有流量通过,假设流进一个封闭容腔的流量为qv1,流出这个容腔的流量为qv2,那么这个封闭容腔的压力就与qv1和qv2有关系。可以通过控制qv1与qv2的大小来控制这个封闭容腔的压力变化。

2、对零开口滑阀进行压力控制的分析

  一个理想的零开口滑阀阀口示意图如图1所示,当阀芯处于中位时,油口P、A、B、T相互都不通。

图1 零开口滑阀阀口示意图

  图2是一个使用了一段时间之后的零开口滑阀的阀口示意图。可以看到:阀芯与阀套之间的间隙明显增大,导致该阀的泄漏量增大,不能够在位置控制系统中精确地控制位置。此时当阀芯处于中位时,P与A、B相通,A、B都与T通。关闭A、B口,调节零偏,使阀芯处于左位或右位时,P只与A或B通,A与B都与T通,这刚好形成两个封闭容腔。以阀芯处于右位为例,此时,P与A通,A与T通,对A容腔,既有流量流进,又有流量流出,这符合液体压力形成的原理,可以进行压力控制。

图2 磨损后阀口示意图

  如图3所示,只要控制阀芯位移,改变qv1和qv2的大小就可以控制A腔压力的变化。

图3 密闭容腔液体压力形成示意图

3、压力控制实验

  采用一个泄漏量已经达到20L/min的伺服阀(型号为MOOGD634)作为压力控制系统的控制元件,实验系统图如图4所示。

图4 压力控制系统实验原理图

  如图4所示,压力控制是一个闭环控制。一个给定的输入对应一个输出压力,当输出压力与给定信号不对应时,反馈与给定控制对应的阀芯位移,调节qv1与qv2的大小使输出压力与给定信号相对应。

  Kp为压力控制系统闭环增益,当Kp=0.16时监测给定ug、输出压力p与反馈电压Up,得到如表1所示的实验数据。

表1 测试实验数据

  根据表1,得到ug与p的关系如图5所示。

图5 给定ug与输出压力p的关系图

  通过图5可以看出,输出压力p与ug给定成线性关系,说明用这种泄漏量大的伺服阀进行压力控制的方案是可行的。

4、结论

  实验证明,采用泄漏量大的伺服阀进行压力控制是可行的。实际上,用泄漏量小的零开口或正开口的流量控制阀也可以进行压力控制,不过这时泵站的功率损失增大,温度上升快,不能应用于需要长时间进行压力控制的场合。

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