吳英華

摘 要：液壓作動系統(tǒng)閥泵聯(lián)合控制技術，結合了閥控制方案、泵控制方案的優(yōu)點，有效地提高液壓作動系統(tǒng)的控制效率、穩(wěn)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(tǒng)閥泵聯(lián)合控制技術進行了分析，以供參考。

關鍵詞：液壓作動系統(tǒng)；閥泵聯(lián)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(tǒng)控制方案在實際應用的過程中，會以溢流或者節(jié)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(tǒng)具有較高的動靜態(tài)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(tǒng)閥泵聯(lián)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(tǒng)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(tǒng)閥泵聯(lián)合控制技術的重要性。因此，文章針對液壓作動系統(tǒng)閥泵并聯(lián)控制技術的研究具有非常重要的現(xiàn)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(tǒng)閥泵并聯(lián)控制技術

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

1.1 雙向泵閥并聯(lián)EHA

EHA，即電動靜液壓作動器，和傳統(tǒng)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(yōu)點，閥泵并聯(lián)EHA并聯(lián)控制方案表現(xiàn)為：該種方案把泵的輸出流量和閥的輸出流量聯(lián)合起來進行控制和執(zhí)行，泵系統(tǒng)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(tǒng)處于高響應狀態(tài)時，由閥控制系統(tǒng)控制主要輸出流量，實現(xiàn)對液壓作動系統(tǒng)的動態(tài)調節(jié)，當液壓作動系統(tǒng)穩(wěn)定后，由閥控制系統(tǒng)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(tǒng)處于低響應狀態(tài)時，由泵控制系統(tǒng)起主要控制作用，閥控制系統(tǒng)起輔助控制作用，提高控制精度和控制效率。該種閥泵聯(lián)合控制方案的缺點在于，當液壓作動系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)或者低響應狀態(tài)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(tǒng)重量與體積。

1.2 變頻容積-旁路節(jié)流并聯(lián)調速控制方案

為了降低液壓作動系統(tǒng)低速穩(wěn)定性差的問題，提出了變頻容積-旁路節(jié)流并聯(lián)調速控制方案，該種并聯(lián)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(lián)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(tǒng)處于高速狀態(tài)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(jié)；當液壓作動系統(tǒng)處于低速狀態(tài)時，變頻電機處于低頻工作狀態(tài)，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(lián)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(tǒng)產生一定的作用，對液壓調速系統(tǒng)進行快速調節(jié)，并聯(lián)閥控液壓馬達調速控制系統(tǒng)，該種控制方案的特點表現(xiàn)為：旁路會出現(xiàn)泄露量增加的現(xiàn)象，會導致系統(tǒng)阻尼增加，有效地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但是，系統(tǒng)的剛度較低；路旁功耗效率比泵空系統(tǒng)低、比閥泵串聯(lián)系統(tǒng)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(lián)分時變結構調速控制方案

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

2 液壓作動系統(tǒng)閥泵串聯(lián)控制技術

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

2.1 單向泵和閥串聯(lián)控制方案

該種液壓作動系統(tǒng)泵閥串聯(lián)控制方案采用調速電動機或者變量泵進行流量的調節(jié)，調速電動機控制方案和變量泵控制方案相比更有優(yōu)勢，具體表現(xiàn)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(jié)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(tǒng)的頻寬。

2.2 雙向泵和閥串聯(lián)控制方案

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

2.3 基于能量調節(jié)的變轉速泵和閥串聯(lián)控制方案

為了提高液壓作動系統(tǒng)的響應速度和節(jié)省流量損失，提出了基于能量調節(jié)的變轉速泵和閥串聯(lián)控制方案，該種控制方案的原理表現(xiàn)為：當系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時，由閥系統(tǒng)進行電機轉速的控制；當系統(tǒng)處于減速狀態(tài)時，通過降低閥開口大小和電機轉速，能夠提高系統(tǒng)的響應速度；當系統(tǒng)處于加速狀態(tài)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(tǒng)處于負載加速狀態(tài)；當系統(tǒng)處于低速狀態(tài)時，主要由比例方向進行負載速度的調節(jié)，降低電機的轉速，保持流量的穩(wěn)定性。該種閥泵串聯(lián)控制方案，能夠有效地提高系統(tǒng)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(tǒng)閥泵聯(lián)合控制技術包括并聯(lián)控制方案和串聯(lián)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(lián)合控制方案各有優(yōu)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(tǒng)閥泵聯(lián)合控制技術，實現(xiàn)液壓作動系統(tǒng)運行的高可靠性、高效率性和高響應。

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