液压作动系统阀泵联合控制技术探究

吴英华

摘 要：液压作动系统阀泵联合控制技术，结合了阀控制方案、泵控制方案的优点，有效地提高液压作动系统的控制效率、稳定性，降低流量和能源损耗，越来越受到社会各界的青睐。因此，文章针对液压作动系统阀泵联合控制技术进行了分析，以供参考。

关键词：液压作动系统；阀泵联合控制技术；方案

目前，国产的液压机控制通常采用单一的阀控制方案或者泵控制方案，对于阀控制方案，该种系统控制方案在实际应用的过程中，会以溢流或者节流的形式损失许多分液压能，并且能源利用效率较低，造成能源资源的浪费；对于泵控制方案，需要液压作动系统具有较高的动静态性能，所以单一的阀控制方案、泵控制方案在实践应用的过程中，并不能够满足实际需求，液压作动系统阀泵联合控制技术应运而生，泵控制方案和阀控制方案的结合，能够取长补短，有效的提高系统运行效率，降低流量和油量损失，降低能源浪费，由此可见液压作动系统阀泵联合控制技术的重要性。因此，文章针对液压作动系统阀泵并联控制技术的研究具有非常重要的现实意义，本单位GW系列钻机中的全液压型号在做这方面的技术升级工作。

1 液压作动系统阀泵并联控制技术

液压作动系统的阀泵并联控制指的是在采用节流阀进行执行器与液压泵的并联，泵控制支路和阀控制支路并行运行，向液压作动系统供油，系统的流量等于两个支路流量的总和。液压作动系统阀泵并联控制方案包括双向泵阀并联EHA、变频容量-旁路节流并联调速方案以及并联阀控液压马达调速方案，具体表现为：

1.1 双向泵阀并联EHA

EHA，即电动静液压作动器，和传统的液压作动器相比，具有生存率高、重量轻以及体积小等众多优点，阀泵并联EHA并联控制方案表现为：该种方案把泵的输出流量和阀的输出流量联合起来进行控制和执行，泵系统可以采用双向电动机带动双向定量泵、双向变量泵。当液压作动系统处于高响应状态时，由阀控制系统控制主要输出流量，实现对液压作动系统的动态调节，当液压作动系统稳定后，由阀控制系统根据实际状况补充流量，以此保证传动效率和结构的快速性；当液压作动系统处于低响应状态时，由泵控制系统起主要控制作用，阀控制系统起辅助控制作用，提高控制精度和控制效率。该种阀泵联合控制方案的缺点在于，当液压作动系统处于稳定状态或者低响应状态时，会存在一定的油量损耗和能量损耗，尤其是在采用变量泵时，不仅会增加油量和能源损耗，还会增加系统重量与体积。

1.2 变频容积-旁路节流并联调速控制方案

为了降低液压作动系统低速稳定性差的问题，提出了变频容积-旁路节流并联调速控制方案，该种并联控制方案利用泵加载，定量泵由变频电机控制，将在泵出口并联比例调速阀，泵流量和调速阀泄露量的差值为进入马达的流量。当液压作动系统处于高速状态时，关闭调速阀，由变频容积进行调速控制，控制马达的转速和电机的转速，对泵的流量进行调节；当液压作动系统处于低速状态时，变频电机处于低频工作状态，泵的运转速度相对较低，马达转速逐渐增高，调速阀口逐渐变小。

1.3 并联阀控液压马达调速控制方案

负载阶跃扰动会对液压调速系统产生一定的作用，对液压调速系统进行快速调节，并联阀控液压马达调速控制系统，该种控制方案的特点表现为：旁路会出现泄露量增加的现象，会导致系统阻尼增加，有效地提高系统的稳定性，但是，系统的刚度较低；路旁功耗效率比泵空系统低、比阀泵串联系统高；泵控马达的响频效率相对较高，在旁路上安装伺服阀，能够有效地降低旁路的泄露量。

1.4 阀泵并联分时变结构调速控制方案

阀泵并联分时变结构调速控制方案的过程表现为：当液压作动系统处于匀速状态时，由阀控制系统进行马达转速的调节，变量泵的排量处于恒定状态，避免负载对系统造成的影响，提高转速调节精度；当液压作动系统处于加减速状态时，阀系统和泵系统同时作用，通过两者的相互协调控制系统的减速和加速、响应速度、马达转速；当系统处于停车与启动状态时，主要由阀系统进行控制，泵系统辅助流量控制，以此提高流量控制效率。

2 液压作动系统阀泵串联控制技术

液压作动系统阀泵串联控制技术，是通过伺服器将执行器和液压泵串联在一起，以此控制执行器和液压泵的流量，这样既能够提高液压作动系统的响应速度，又能够实现执行器和比例方向阀的相互转换。液压作动系统阀泵串联控制技术主要包括：单向泵和阀串联控制方案、双向泵和阀串联方案以及基于能量调节的变速泵和阀串联控制方案，具体表现为：

2.1 单向泵和阀串联控制方案

该种液压作动系统泵阀串联控制方案采用调速电动机或者变量泵进行流量的调节，调速电动机控制方案和变量泵控制方案相比更有优势，具体表现为：该种控制方案输出的泵源压力和负载压力相近，能够有效的降低流量损失；调速电动机控制方案和斜盘调节控制方案相比，不仅结构简单，还能够降低功率损耗和减轻结构质量；泵采用单向旋转的方式，由阀控制泵的转向，和双向旋转泵相比，单向泵的惯量较小，同时提高了液压作动系统的频宽。

2.2 双向泵和阀串联控制方案

该种液压作动系统采用双向变量泵，并在双向变量泵上串联阀。当液压作动系统处于高频工作状态时，由阀系统控制，系统采用泵进行单项输出，油使用量和油压恒定，并且系统的响应速度快；当液压作动系统处于低频工作状态时，由泵系统进行控制，阀全开，这样既能够提高系统响应速度，又能够降低流量损失。

2.3 基于能量调节的变转速泵和阀串联控制方案

为了提高液压作动系统的响应速度和节省流量损失，提出了基于能量调节的变转速泵和阀串联控制方案，该种控制方案的原理表现为：当系统处于稳态时，由阀系统进行电机转速的控制；当系统处于减速状态时，通过降低阀开口大小和电机转速，能够提高系统的响应速度；当系统处于加速状态时，电机转速增加，阀开口量增大，泵的输出量也逐渐的增加，系统处于负载加速状态；当系统处于低速状态时，主要由比例方向进行负载速度的调节，降低电机的转速，保持流量的稳定性。该种阀泵串联控制方案，能够有效地提高系统减速的快速性、提高低速性能。

3 结束语

综上所述，液压作动系统阀泵联合控制技术包括并联控制方案和串联控制方案，并且两种控制方案还包括了多种控制方案，各种联合控制方案各有优缺点。因此，在实践应用的过程中，应该根据实际需求，选用合适的液压作动系统阀泵联合控制技术，实现液压作动系统运行的高可靠性、高效率性和高响应。

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