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液压换向阀的线性应用方法研究似的

发布时间:2021-07-15 14:19:21 阅读: 来源:橡塑海绵厂家

液压换向阀的线性应用方法研究

1 水轮机调速器位置伺服系统

现代水轮机调速器由微机调节器串联电液位置倒服系统组成,微机调节器完成机组转速、功率的调节运算,输出调节信号作为电液位置倒服系统的给定,电液位置倒服系统使油缸跟随调节信号,控制水轮机进水量,实现对水轮机的转速与功率的控制。

电液位置倒服系统是由电气信号放大电路、液压换向阀、油缸和位移传感器组成的反馈控制系统构成,其构成如图1所示。

在水轮机调速器电液位置倒服系统中,液压换向阀常采用比例换向阀或电磁换向阀。阀对流量的控制可以分为两种:一种是开关控(如电磁换向阀、):要么全开、要么全关,流量要么最大、要么最小,没有中间状态;另一种是连续控制(如比例阀、):阀口可以根据需要打开任意一个开度,由经过1定的时期此控制通过流量的大小。

比例换向阀采用比例电磁铁,在一个电压区间里,阀芯位移与电磁铁电压成线性(比例、)关系,由电气信号补偿中位死区后,电液倒服系统等效信号图如图2所示。

电磁换向阀采用普通电磁铁,通常用开关式控制,电液倒服系统等效信号图如图3所示。

比例阀线性控制方法精度高、动态特性好、无响声,但成本较高;电磁阀开关控制方法满足精度要求、动态特性较好、成本低,但有时产生油击响声。仔细研究电磁阀的电压位移特性后,虽然电磁阀的位移动作特性线性度不如比例阀,单调特性区间较窄,由于电液倒服系统为反馈校止控制系统,仍然可以应用比例阀的类似方法控制电磁阀,消除油击现象,并获得与应用比例阀一样的动态特性。

2 比例阀与电磁换向阀的特性比较

水轮机调速器位置伺服系统中,电磁换向阀和比例换向阀都采用三位空隙溢油过量四通滑阀型式。虽然电磁换向阀和比例换向阀的阀芯结构不同,但其根本差别是:电磁换向阀使用的是一(信息来源:Lucintel卢新泰尔般电磁铁,而比例阀使用的是比例电磁铁。

在工作行程范围内,比例电磁铁的磁通气隙为一常数,电磁力与线幽电流成比例,电流一定时,电磁力不随阀芯位移而改变。但是由于复位弹簧弹力与位移成止比,在某一位移处与电磁力平衡,所以阀芯位移与电磁力成正比,即正比于线电流,围电阻一定时,也正比于线围电压。

一般电磁铁在阀芯位移变大时磁通气隙变小,电流一定时,电磁力随阀芯位移变大,所以在工作行程范围内阀芯位移与线幽电压不成

正比,线围电压较大时,阀芯位移加速达到最大值。只有一小段阀芯位移与线围电压近似成正比。

在实际应用中,对于比例阀,通常关注它的线性区间,做线性连续控制;对于电磁换向阀,通常关注它的全开、全关电压,做开关控

制。

电磁换向阀做开关控制:通过设置死区和定脉宽变剧期式PWM方式实现电磁换向阀的开关控制。例如:工程中常设定误差≤O.5%时,停止开关动作,每次开关线包时间固定为60mS。方案缺6、电缆故障声测定点时点:突然开断会产生油击现象,因动作频繁会引起设备密封元件松动和油管的疲劳损坏。

比例阀做连续控制:比例阀为线性元件,能根据给定值与实际值之间误差大小实现比例调节,误差大则输出流量大,误差小则输出流

量小,无突然开断,能消除油击现象。方案缺点:因为线性要求高,一般价格较为昂贵,在小型液压控制系统中增加了较多的设备成本。

3 电磁换向阀的位移特性及应用

由于电磁阀在近似线性区间的动态漂移过程速度相当慢,忽略其过程,得到4WE6电磁换向阀位移一电压关系特性实测结果如表1所示,图4给出了电磁换向阀和比侈0阀的特性曲线。

根据实测结果可知:电磁换向阀在9.6~1 4V之间有一段单调上升区间。可以利用这段单调上升特性实现电磁阀的近似线性控制。

水轮机控制系统由微机控制器、位置倒服系统、水轮机组三个部分组成。水轮机调速器包括前两个部分。位置倒服系统中,通过死区补偿和线幽电流线性放大的方法,将微机控制器的输出电压和位移传感器电压的偏差放大,对电磁换向阀作线性控制。

如实测结果所示,在电压约<9.6 V时,电磁换向阀无动作;在电压约 9.6 V时,电磁换向阀开始动作。若要实现给定值与实际值之间误差的准线性调节,必须进行死区补偿使误差出现时,线包电压 9.6 V,电磁换向阀开始动作。

4 应用电磁换向阀的系统特性测试

应用电磁换向阀的水轮机调速器与水轮机计算机仿真系统连接,可以对控制性能进行仿真检测,通常以机组甩负荷控制特性曲线为主要检测项目,观察机组频率、油缸行程的动态调节过程及整个调节系统的性能。

应用电磁换向阀时的特性曲线如图5所示,应用比例换向阀时的特性曲线如图6所示。

由动作特性曲线可知,用电磁换向阀控制水轮发电机和用比例换向阀控制水轮发电机相比,其动态调节过程基本一致,油缸动作连续平滑,电磁阀完个可以代替比例阀用于水轮发电机的控制,以降低成本。数百台调速器的实际应用也充分证明了这一点。

5 结束语

电磁换向阀的位移一电压关系特性在9.6~14 V之间有一段近似线性区间,充分利用这一特性,对液压油缸进行线性控制,获得了比较满意的效果,有效地解决了用开关控制方式时的油击现象,提高了可靠件,同时可获得与采用比例阀控制近似的调节品质,有效地降低了小型水轮机微机调速器的成本。实际使用中,由于电磁换向阀的通流量比相同通径的比例阀大一个等级,应选用较小通径的电磁换向阀。

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