和利时电液控制技术
摘要：汽轮机问世以来，其调节系统经历了液压调节系统、模拟电液调节系统和数字电液调节系统三个发展阶段，简 称液调、模拟电调和数字电调。其中电液控制技术是 DEH 的关键技术难题，发电站中的控制系统和仪器仪表设备，它指挥着 发电站中各种大小设备有机、协调地运转。传统的液压调节保安系统，无法满足电站综合自动化的控制要求，和利时的电液 控制技术，为电站的汽轮机的 DEH 控制系统解决了电、液转换的技术难题。 关键词：电液控制；DEH；汽轮机；自动化；
The hollysys electro-hydraulic control technology
（杭州和利时自动化有限公司, 浙江杭州 310018）
侯林鹏
（
Hou Linpeng Hangzhou Hollysys CO.,LTD, Hangzhou 310018, China
）
Abstract: Since the advent of the turbine regulating system, through the hydraulic control system, simulation of
electrohydraulic governing system and digital electro hydraulic control system of three stages of development, referred to as liquid transfer, simulation of electric harmonic deh. The electro-hydraulic control technology is the key technical problem in DEH, control system of power station and instrument, it directs the various power plant size equipment organic, coordinated operation. The traditional hydraulic control security systems, can not meet the control power plant integrated automation, electric hydraulic control technology of Hollysys, DEH control system for the power station steam turbine to solve the technical problems of electric, liquid conversion. Key words: Electro-hydraulic control ;Turbine; DEH ;Auto-control
1 电液控制技术的发展
汽轮机行业 DEH 电液控制技术的发展 （1）汽轮机调节系统的发展阶段 汽轮机问世以来，其调节系统经历了液压调节 系统、模拟电液调节系统和数字电液调节系统三个 发展阶段，简称液调、模拟电调和数字电调。 （2）液压系统的特点 液压系统具有驱动力大、定位精度高、动态响 应快、可靠性高等优点，并具有一定的信号综合、 放大能力，是汽轮机理想的控制系统，至今仍广泛 应用在汽轮机控制系统中，是汽轮机控制系统的基 本组成部分。 （3）电液调节系统的出现 随着机组容量的增大，电站的自动化水平逐渐 提高，要求处理的信号越来越多，控制策略越来越 复杂，液压系统的信号处理能力逐渐不能满足要 求，逐渐被处理能力更强的电子电路所取代，于是 出现了模拟电调。 随着计算机技术的进步，人们发现，计算机软 件比电子电路具有更为强大的处理能力。而计算机 硬件比模拟电路具有更好的通用性和可靠性，适合
1.1
于批量生产和广泛应用。于是，计算机逐渐取代了 复杂的电子电路，形成更为强大的信号处理功能， 实现更为复杂的控制策略运算。于是，模拟电调发 展为数字电调。 （4）电调系统仍然离不开液调 不论是数字电调或是模拟电调，都是由电子电 路和液压系统组成的电液调节系统，仍然离不开液 压系统。 电子电路，具有信号综合能力强，能处理复杂 控制策略的优点；而液压系统具有驱动力大，定位 精度高，动态响应快，可靠性高等优点。二者结合， 便构成了综合指标最好的高性能控制系统，成为现 代汽轮机最为理想的控制系统。 1.2 和利时 DEH 电液控制技术的发展 从 1998 年开始，和利时公司成功地应用 DDV 阀，解决了低压透平油纯电调电液转换问题，使之 达到规范化和高性能，为低压透平油纯电调的广泛 应用和快速发展打下了基础。 和利时率先应用 DDV 阀，开发了低压透平油 纯电调，然后又将该阀应用于液压系统，开发了 DDV 阀型高压抗燃油纯电调。 两种纯电调都取得很 好的成功，2006 年，和利时又成功开发了自容式
油动机，成为和利时 DEH 系统的重要特色。 从 98 年至今，和利时在 DEH 的开发上作了大 量工作，也取得了很大成绩，这些成绩体现在专利 技术上。迄今为止，和利时关于 DEH 的专利技术 已有 20 余项。 1.3 和利时 DEH 电液控制技术的特点 电液控制技术的特点 HOLLiAS—DEH 主要由三部份组成：电子控 制柜、软件系统及液压伺服系统。 液压执行机构（油动机） ： 通过配汽机构去控 制调节阀的开度，一般由汽轮机厂提供。控制柜输 出的阀位控制信号，通过电液转换器来控制油动 机，因此与汽轮机厂之间存在一个如何控制的方案 问题和如何分界的接口问题。 关键要解决电液转换技术，和利时先后开发了 FM146 伺服板、低压透平油电液转换技术、DDV 阀抗燃油系统的应用，自容式油动机电液执行机 构。有了这些产品的组合和应用，使得和利时电液 控制技术自称一体，即能满足技术要求也能很好的 控制成本。 针对各主机厂家、各类型的汽轮机组，和利时 都能提供明确的解决方案和现场应用案例。以下三 种方案每种方案都有不同的特点和控制方式，三种 方案搭配已经完全覆盖了当今汽轮机 DEH 液压伺 服系统的控制技术。 低压透平油控制方案 高压抗燃油控制方案 自容式油动机控制方案 2.1 低压透平油系统 低压透平油系统控制技术 系统控制技术 （1）低压透平油纯电调的特点 低压透平油纯电调，具有如下特点： ■ 系统简洁，制造工艺符合汽轮机厂的设备 条件，制造成本低。 ■ 老机组改造时，可以利用机组原有的油动 机和液压油源。 ■ 液压系统易损件少，寿命长，运行维护费 用低。 ■ 采用常规的透平油液压油源，不需另配外 置式油源站。常规透平油油源主油泵由汽轮机主轴 驱动，其可靠性高于外置式油源站。 ■ 采用 MOOG 公司新近推出的 DDV 型电液伺服 阀，控制精度高，抗污染能力强。
2 和利时电液伺服控制技术
■ 不用抗燃油，环保特性好。 （2）以哈汽 100MW 汽轮机低压透平油纯电调（ 汽轮机低压透平油纯电调（优 化控制实例 化控制实例） 制实例） 100MW 汽轮机，只有一个油动机，不考虑配备 阀门管理功能。只要采取下列改造措施，便可构成 低压透平油纯电调。本方案的设计原则可推广到 200MW、50MW、25MW 等多种机型。 ■ 保留配汽杠杆，凸轮配汽机构。 ■ 将油动机改造为电液油动机。 ■ 拆去调速器，调速器滑阀，微分器等部套。 ■ 增设 DEH 控制器。 ■ 增设由电磁阀构成的遮断，挂闸，开主汽 门和喷油试验模块，可以实现全面远方操作，达到 高压抗燃油纯电调的自动化水平。
图 1 电液油动机原理图 电液油动机原理如图 1，其构成要点如下： ■ 机组原配油动机，拆去反馈滑阀，反馈杠 杆，保留油动机滑阀和油动机活塞。 ■ 增设 DDV 阀，作为正常控制接口。 ■ DDV 阀压力油进口增设过滤器，精度 50μ。 ■ 增设可调节流阀，用以调整油动机滑阀 0 位。该节流阀应这样设置，使 DDV 阀失电时，油动 机能自动关闭。可调节流阀的位置应能锁定。 ■ 活塞杆上增设双冗余 LVDT，作为反馈定位 作用。 ■ 增设卸荷阀，作为快关和遮断控制接口。 ■ DDV 阀，可调节流阀和卸荷阀做成一个液压 集成块，安装在前箱侧面适当位置。 ■ DDV 阀由 DEH 控制器中的伺服板控制，接受 总阀位信号，改变油动机位置，直到与 LVDT 反馈 信号平衡为止。 ■ 若有多个油动机，可共用一个滤油器。
电液油动机具有很高的灵敏度，其值高于原油 动机的最高灵敏度，并且在全行程范围内灵敏度的 数值相同。 （3）125MW 汽轮机低压透平油纯电调（ 汽轮机低压透平油纯电调（简易控制实 例） 125MW 汽轮机为中间再热式，具有 2 个高压油 动机和 2 个中压油动机，其中每个高压油动控制 2 个高压调节阀，共计 2 个高压油动机控制 4 个高压 调节阀，中压油动机则为每个油动机控制 1 个中压 调节阀。4 个油动机均接受二次脉动油压控制。二 次脉动油路为变油压系统，每个油动机均可调整其 始开油压和开足油压，以协调各油动机的运动关 系。
图 2 125MW 汽轮机低压透平油纯电调电液接口（电 液放大器型） 125MW 低压透平油纯电调，采用一个 DDV 阀控 制四个油动机的控制方式，不考虑配备阀门管理功 能，改造要点如下： ■ 完整保留机组原有的液压系统，各油动机 的运动关系由二次脉动油压 Pm2 来维系。 ■ 在二次脉动油路上外接一个 DDV 阀，DDV 阀 工作在排油方式，与原液压放大器的碟阀排油口并 联。 ■ 原配启动阀完成挂闸、开主汽门后，摇到 最高位，使 Pm2 控制油口完全关闭。 ■ 同步器摇到最高位，使液压放大器的碟阀 排油口在所有的工况中均处于关阀状态。 ■ DDV 阀接受 DEH 控制器总阀信号，改变二次 脉动油压 Pm2，以控制油动机，完成从冲转到带满 负荷的全行程控制。Pm2 油路上接有压力传感器， 用以构成 Pm2 反馈， 以获得良好的静态和动态特性。 ■ 甩负荷快关功能仍由超速限制滑阀执行， OPC 控制策略包含在 DEH 控制器中。 ■ 遮断控制仍由原液压系统的遮断控制回路 执行。
■ DEH 故障时，只需降低同步器定值，系统便 可回到液调方式运行，配上和利时开发的专利产品 同步器马达控制器， （专利号：ZL 99 2 10575.7 见 附表）仍可实现负荷闭环控制，继续执行电调功能。 ■ 若启动升速过程中发生 DEH 故障，可打闸 停机，然后用启动阀重新启动。 ■ 在二次脉动油路上设置的压力传感器，通 过伺服板闭环，组成 Pm2 反馈，可以改善系统的静 态和动态特性，可以消除油源压力波动新形成的寄 生反馈，以及由此引发的系统振荡。 ■ 配备 DEH 控制器，完成所需的控制策略运 算，给出总阀位信号。 ■ DDV 阀及其所需的附属设备，作成一个集成 块，安装在前箱在侧适当位置，由支架固定。 本方案为简易型纯电调，适用于上汽机型，已 在多台 125MW 机组得到应用。 （4）保安系统的处理 汽轮机电调改造的主要目的是克服原液压调 节系统存在的缺陷，完善控制策略，提高控制系统 的自动化水平，为实现协调控制（CCS）和自动发 电控制（AGC）创造条件。这个目的在调节系统的 改造中已经实现了。机组的液压保护系统，性能良 好，工作可靠，操作的机会较少，改造的必要性不 大。在中小型机组进行简易型 DEH 改造时，保安系 统可不进入改造，以减少改造工作量，节省费用， 但系统操作自动化水平较低。 2.2 高压抗燃油系统控制技术 （1）高压抗燃油纯电调的特点 高压抗燃油纯电调的特点 高压抗燃油纯电调是随着引进西屋汽轮机制 造技术而进入我国，因而广为人知。高压抗燃油纯 电调 DEH，克服了传统液压调节系统存在的缺陷， 能采用灵活的控制策略以适应多种运行工况自动 化控制的要求，为适应机炉协调控制（CCS）和自 动发电控制（AGC）打下基础。由于高压抗燃油纯 电调具有上述特点，因而被广泛应用于 300MW 以上 大型机组的控制系统。 抗燃油系统有如下特点： ■ 控制精度非常高、稳定，迟缓小。 ■ 使用 DDV 阀，避免 MOOG761 卡涩问题。 ■ 可以实现电子凸轮，阀门管理功能 ■ 系统结构庞大、复杂，制造成本高。 ■ 对油质清洁度要求很高，油品需要不断再 生，运行维护费用高。 ■ 电液伺服阀容易卡涩，需要常备备件，增
都能控制在正常的工作范围之内。 加了运行成本。 抗燃油系统结构原理如图 4 所示： ■ 需配备外置式液压油源，不但增加了设备 费用和运行维护费用，而且安全性不如透平油液压 油源。透平油液压系统与润滑系统共用油源，主油 泵由主轴驱动，只要汽轮机在转，就不会有失压问 题。 ■ 抗燃油有毒性，长期大量使用抗燃油污染 环境。 （2）高压抗燃油系统 高压抗燃油系统的组成 系统的组成 1) 油源 油箱、油位指示及发讯、加热器、油温测量、 滤油器、蓄能器、压力开关、再生装置、输油泵、 图4 抗燃油系统图 油泵总成。如图 3 所示： （3）抗燃油油动机 抗燃油油动机的 油动机的结构及工作原理 1）伺服机构-调节阀油动机
图3 抗燃油系统油箱 油箱本体设计为不锈钢材料，容积为 1150（950） 升，可满足 1 台大机和 2 台 50％小机的正常用油。 在油箱上装有一些液压部件：侧面主要有液位变送 器、压力表、HP 仪表盒等；顶上主要有液位开关、 油站出口组件、磁性滤油器、空气滤清器等。底部 则安装了一个远红外加热器。 2) 油泵 为保证供油系统的可靠性，系统配置了两台高 压变量柱塞泵，即一台泵工作，另一台泵备用。二 台泵布置在油箱的下方，以便于泵的检修和正压吸 入。 3） 油站滤油系统 为了让系统长期可靠的运行，在油站中设置了 滤油系统，进行在线体外油循环，以确保油质清洁 度。 滤油泵从油箱内吸油， 经过两个过滤精度为 1μm 的过滤器回油箱。滤油泵的启停可由 HP 仪表盒上 的就地按钮手动控制。该泵流量为 20L/min。 4） 油站冷却系统 系统除正常的回油冷却外，在油站中还设置了一套 独立的冷却系统，以确保在任何情况下，油箱油温
图5 抗燃油油动机原理图 如图 5 所示：高压调节阀油动机和操纵座 高压调节阀油动机为连续型执行机构，油缸均 设计为单侧进油开启调节阀，关闭则由操纵座的弹 簧力来完成，关闭时间<0.2 秒。 调节阀油动机组件由油缸、控制集成块、滤油 器、双冗余位移传感器（LVDT）组成。控制块上装 有电液伺服阀、卸载阀、回油单向阀、快关单向阀、 节流孔和测压接头等，并按各种阀所要求的油路连 接起来。控制块与油缸组装成一个整体，并最后安 装在操纵座上。 伺服系统在正常工作时，压力油通过节流孔进 入卸载阀的上腔，建立起安全油压，卸载阀关闭， 使油动机进入工作状态。当需要开大阀门时，DEH 送来增大阀门开度的控制信号至电液伺服阀，使其 通向负载的阀口打开，高压油进入油缸下腔，使活 塞向上运动，并带动调节阀开大。与此同时，固定 于活塞杆上的 LVDT 产生位移信号并反馈至伺服放 大器的输入端，直至与阀位开度指令相平衡，使电
液伺服阀回到中间位置，遮断其进油口和排油口， 于是活塞停止运动，调节阀停留在要求的开度位置 上，这便完成了一个调节过程。反之，若要关小阀 门时，电液伺服阀向相反方向运动，将活塞下腔接 通排油，于是活塞在弹簧力作用下将阀门关小。电 液伺服阀具有机械零位偏置，当失去控制电源时， 活塞下腔处于接通排油的状态，由弹簧力保证调节 阀关闭。 机组甩负荷要求调节阀快关时，OPC 信号使 OPC 电磁阀带电，快关油失压，安全油通过快关单向阀 泄压，于是卸载阀在活塞下腔的油压作用下向上抬 起，使活塞下腔工作油通过卸载阀流向活塞上腔和 经过回油单向阀流回油箱，调节阀在操纵座弹簧力 的作用下迅速关闭。同时，由于 OPC 信号还将伺服 放大器的输入置 0，使伺服阀将活塞下腔接通排油， 也起到快速关闭调节阀的作用。 当 OPC 信号消失后， 快关电磁阀失电，卸载阀复位，伺服系统又回到受 控于伺服阀的正常工作状态。 需要紧急停机时，安全系统动作，由高压遮断 模块形的二次安全油失压，或由遮断信号使快关电 磁阀带电，均能使卸载阀上的安全油泄压。同上理， 活塞下腔工作油通过卸载阀流向活塞上腔和通过 单向阀流回油箱，调节阀在操纵座弹簧力作用下迅 速关闭。 位移传感器（LVDT） ，位移传感器为线性可变差 动变压器（LVDT）型式，带二次仪表，供电电源 24VDC，输出 0—5V。每个油动机上共有二个 LVDT， 冗余配置，用支架安装在油动机活塞杆上，将油动 机位移变换为电信号，输入到 DEH 的伺服板，作为 位移反馈。
断模块工作的可靠性，遮断电磁阀共有 4 只，配置 形式为串——并联冗余结构。 遮断系统设计为带电遮断。机组正常工作时， 遮断电磁阀失电，阀芯处于断路状态，切断二次安 全油通过电磁阀的排油通道。当低压透平油保安系 统建立起一次安全油后，安全油压作用在隔膜阀的 活塞上，关闭二次安全油的泄油通道，压力油通过 节流孔建立起二次安全油压。在机组遮断状态下， 一次安全油失压，隔膜阀将高压二次安全油泄掉， 或由 DEH 使遮断电磁阀带电，通过电磁阀将高压二 次安全油泄掉，这样便使得各油动机的卸载阀动 作，关闭所有进汽阀门，实现机组遮断。 当需要对高压遮断模块进行在线试验时，可分 别让每一个遮断电磁阀带电，通过模块上压力开关 的信号，即可判断该电磁阀动作是否正常。 3）OPC 模块（快关电磁阀组件） OPC 模块的功能是建立调节阀油动机卸载阀上 的安全油压（快关油压） 。它由快关电磁阀、节流 孔、单向阀等组成。快关电磁阀为 2 只并联结构。 快关系统设计为带电动作。机组正常工作时， 快关电磁阀失电，阀芯处于断路状态，切断快关油 通过电磁阀的排油通道，压力油通过节流孔建立起 调节阀油动机安全油压。在机组需要快关调节阀 时，快关电磁阀带电接通排油通道，调节阀油动机 安全油失压，使各调节阀油动机的卸载阀动作，迅 速关闭所有调节阀。 在 OPC 模块中，二次安全油和调节阀油动机安 全油之间装有两个并联的单向阀，其作用是当二次 安全油失压时，调节阀油动机安全油通过单向阀泄 压。 2.3 自容式油动机控制技术 （1）自容式油动机的特点 自容式油动机的特点 主要有三个特点，节能、环保，还有集成； 节能设计主要有下面几个特点： 第一：就是采用蓄能器作为直接的油源，这样 可以既满足动态耗油的需求，又因为汽轮机组，油 动机只是动态开关时间的时候需要油量非常大，平 时动作的时候油量与它的动态耗能来相比的话，相 差非常大，大概有十几倍的关系。所以利用蓄能器 图6 AST、OPC模块原理图 直接的大油量的驱动油源。这样可以满足 2）如图 6 所示：AST 模块（抗燃油遮断电磁阀 作为一个 油动机动态耗的需求，同时又可以降低驱动的功 组件） 代现有的大功率电机泵组。这是蓄能器片。 AST 模块的功能是将低压透平油的一次安全油 率，替 二：用 DDV 阀或者是一些进口的电液伺服 转换为高压抗燃油的二次安全油。它由隔膜阀、遮 阀，第 它的静态耗油几乎可以忽略。 断电磁阀、节流孔、压力开关等组成。为了提高遮
第三：双侧油动机采用差动控制，只用伺服阀 的单边进行控制，这样只有单方向是耗油的。 第四：油动机内部采用了零泄漏密封的结构， 用的是软密封，不是标准的高压油动机的那种活塞 环的密封，减小内部泄露量。 第五：电机泵组按静态耗油量进行选型相比， 如果相比高压抗燃油系统的话，们比那个高压抗燃 油小十倍以下。 集成化的设计主要有三个方面：电液集成、结 构优化、设备集成。电液集成就是将伺服阀、驱动 器、执行机构、LVDT、电磁阀等这些控制部件。 结构优化上面，因为结构简单，设备小巧，油源和 油动机结构的尺寸可以优化，集成度相对稍高。由 于节能设计和环保设计使自容式油动机系统大为 简化，为实现油源站的小型化、分散化可以打下基 础。 （2）自容式油动机控制原理 如图 7 所示，自容式油动机液压系统采用了两 个电机泵组，两个电机泵组下面有截止阀和吸油的 油器，油液输出经过单向阀和高压滤油器之后，旁 边有溢流阀技术保护，再通过截止阀后向充油，这 里面有一个冲油电磁阀，这是为了让油泵间歇工作 所设置的。当油泵旋转将油液从油箱吸出之后，系 统将检测这个系统管路中压力管路的压力，如果未 达到使用的压力，电磁阀失电，切断回油，电磁阀 失电时切断回油，将压力油打入蓄能器中。
备一用，同时可以进行在线切换。假如一台泵或者 电机临时出现故障，关闭进油和者出油的截止阀， 电机泵立即可以拆掉，更换备件上去。同时也可以 进行高压滤芯的更换，这样比较方便。同时这个系 统中也配备冷却器和回油滤油器对系统油液温度 和精度进行控制。 伺服机构主要由标准油缸，伺服阀，液控单向 阀，电磁阀，插装阀等几项组成。油源过来的压力 油进入集成块直接作用在油动机的上腔，这形成一 个固定的油压和一个作用面积。活塞的下腔通过伺 服阀进行控制，这样们形成一个插动回路，如果压 力油通过伺服阀引入到活塞下腔，因为上下腔面积 不同,压力不同，会把油动机往上推。如果需要让油 动机往下动作的话，伺服阀接通排油，油动机通过 上腔压力油的作用可以将油动机的活塞推致底端。 液控单向阀在这里面起的作用就是当 OPC 电磁阀 带电一动作,控制油卸掉，将压力油通过插装阀引入 到活塞的下腔。同时液控单向阀因为控制油的失 去，在这段时间是封闭状态，这样就降低了因伺服 阀本身泄露导致的油源损耗，这样压力能够迅速地 冲进活塞下腔。通过插动控制原理，油动机可以快 速地关闭。这样的设计还有一个优点，差动回路用 了伺服阀的单边控制，由于伺服阀本身两面控制流 量是不一样的，将伺服阀的 A、B 口直接作用于油 动机的上下腔，如果系统相对小还好一点，如果油 缸尺寸很大的话，会产生非对称缸压力跃变问题。 如果用单边控制的话，就不会存在这种问题了。另 外插装阀的作用就是当油动机需要快速关闭的时 候，保证 0.2 秒之内可以让油动机关闭掉，遮断机 组进汽。 （3）现场运行达到的性能指标 100％连续可调节工作，闭环伺服控制系统， 具有高可靠性。 定位精度小于全行程的 0.1%。 重复率小于全行程的 0.1%。 控制死区小于全行程的 0.05%。 动态响应时间小于 20 毫秒，快关时间 0.2 秒。 图 7 自容式油动机液压原理图 压力控制范围 10~14Mpa。 当压力达到设定的高限，电磁阀带电将油压卸 荷。系统中的油液通过这个单向阀的保持，一直会 保持在这个蓄能器中，它会有一个间歇工作的循 3 控制方法和控制元件的选择和设计 环。电磁阀设计成失电充油这也为了一旦电磁阀出 3.1 电液位置伺服控制方案 电液位置伺服控制方案 现问题之后，不会影响机组正常运行。电磁阀失电 和利时电液控制技术全部基于位置伺服控制 之后，油泵可以通过溢流阀来维持系统的正常压 的方案进行设计。位置伺服控制是电液伺服控制技 力。设置了两个电机泵组，这是为了进行油泵的一 术中最常用的控制方案之一，控制目标是位移，也
就是油动机的实际位移，使之的控制精度能够小于 全行程的 0.1%，迟缓率小于 0.1%，动态响应时间 小于 20 毫秒，为了达到这些精确控制的指标，必 须设计高性能的伺服控制器、选择高性能的电液转 换器和行程反馈传感器（LVDT）。位置伺服控制 原理如图 8 所示：
图 8 电液位置伺服控制方框图 3.2 伺服控制放大 伺服控制放大器的开发和工作原理 放大器的开发和工作原理 伺服模块 FM146、SM461 是专为 DEH 开发的 伺服控制板，它与液压系统的伺服阀、油动机、 LVDT 组成“电压-位移”随动系统。伺服板还具有 自动校正零位幅值，紧急手动及油开关跳闸置输出 为零的功能。与和利时手操盘配合，确保在通讯或 者其它故障情况下，DEH 系统仍然可以有操作员控 制，确保电负荷和热负荷稳定，保证机组安全，将 对生产的影响降到最低。汽轮机 DEH 伺服单元与 就地的液压部套（伺服阀、油动机滑阀、油动机活 塞、油动机行程反馈 LVDT 等）配合，组成给定电 压与油动机行程的伺服随动系统，实现对油动机的 控制。和利时开发的 T80 透平控制器系列中，伺服 控制部分电路已经集成到控制器中，不必单独配伺 服控制器。 汽轮机 DEH 伺服单元将主控单元通过模拟量 输出的阀位给定信号转换为 0～5VDC 给定电压； 此给定电压与油动机行程 LVDT 电压的差值经调 节器（P、PI 等）处理后，输出到伺服阀，伺服阀 油口开度随之发生变化，使油动机向开，或关方向 运动，油动机行程最终跟随阀位给定信号变化。伺 服单元同时具有手动控制功能，在手动状态下，伺 服单元可接受手动增/减信号以改变给定电压。伺服 单元还具有自动整定零位幅度功能，以使油动机行 程指示与实际一致。伺服单元还具有自检报警功 能。 3.3 电液伺服阀的选择 针对不同的控制方案、场合和要求，应选择不 同类型的伺服阀用以满足控制需要，既要满足控制
精度、也要注意油液污染度的影响。 （1）伺服阀的重要指标 伺服阀重要的选择方式主要有阀口的形式、机 能、流量、频响等诸多因素，性能越优秀价格也越 高，从 1998 年，和利时主推 MOOG 公司生产的 DDV 阀应用于低压透平油控制系统， 现如今己经成 为行业的标配，实践证明，此中伺服阀是完全满足 生产和维护需求的。 2）伺服阀的开口形式选择 如图 9、图 10 所示，伺服阀一共有正开口、零 开口、负开口三种形式，为了精度和需求，DEH 主 要选择了零开口的伺服阀，这种阀一般是 3%的遮 盖量，即能保证了精度、减少了泄漏，也能满足相 应速度和流量的控制线性需要
图 9 伺服阀的开口形式图
图 10 伺服阀的流量特性图 （2）伺服阀的机能、 伺服阀的机能、流量、 流量、频响选择 伺服阀的机能是根据执行机构的控制要求来选 择的，油缸（油动机）主要是位置控制，所以选择 三位四通阀来控制油动机的行程，流量的选择依据 油缸的容积与时间的比值，计算系统的流量来决 定，伺服阀的频响特性是已经整个系统对响应时间 的要求来选择的，伺服阀口径越小频响越高，控制 速度越快。机能如图 11 所示、流量如图 12 所示、 频响如图 13 所示。
图 11 伺服阀阀芯机能（三位四通） 图 14 DDV 直动式伺服阀剖面图
图 12 D634 伺服阀压降-流量曲线
图 13 D634 伺服阀阶跃及频响特性曲线 （3）伺服阀的驱动形式 伺服阀的驱动形式选择 驱动形式选择 常见的伺服阀一般有两种驱动形式，直接驱动 和二级放大驱动，直接驱动的比如 DDV 或者电磁 比例阀、电磁伺服阀阀等，依靠电磁铁直接带动阀 芯驱动的伺服阀；二级放大驱动如 MOOG761 型喷 嘴挡板式，通过力矩马达驱动挡板，挡板位置移动 驱动主阀芯的形式。这两种形式各有优缺点：直接 驱动型，因无喷嘴所以抗污染能力强，带有阀芯实 际位置反馈，控制精度高，但响应速度和温度适应 范围不如喷嘴型，体积也较大；喷嘴挡板型最主要 4 影响 DEH 电液伺服控制系统性能 电液伺服控制系统性能的因素 性能的因素 的问题就是因为喷嘴直径很小，对油液污染非常敏 4.1 液压伺服方案设计因素 液压伺服方案设计因素 感，同时口径流量有限，大多用于高压抗燃油系统。 方案设计因素主要针对于低压透平油系统，低 其剖面结构如图 14、15 所示 压透平油系统 DEH 改造，汽机种类繁多，并且各 个厂家的系统设计、油动机制造、整体油路系统设 计都各有不同，必须针对具体的机组进行方案设
图 15 喷嘴挡板式伺服阀剖面图 （4）其它厂家的伺服阀 其它厂家的伺服阀和控制方案 伺服阀和控制方案 国内、外有很多液压厂家的伺服阀也逐步应 用与 DEH 行业，为行业带来了更多的选择和降低 成本的机会，如德国力士乐公司、美国威格士公司、 意大利阿多斯公司等等，都有高性能的伺服阀提供 使用。 根据油动机的控制方式不同，也有使用脉动油 压反馈方式的伺服阀，比如 Votih 阀和 CPC 阀，工 作原理是，指令输入到伺服阀，伺服阀产生一个脉 动油压（此油压是带有反馈的），脉动油压控制错 油门，错油门控制油动机，油动机采用油路或者杠 杆反馈的方式，反馈信号作用于错油门滑阀，从而 达到闭环控制的目的，此种控制方法的缺点是不能 直接控制油动机活塞杆的实际位移，从而控制精度 不能与带有 LVDT 反馈的系统相比较，同时又因为 带有错油门，这是一级放大原件，错油门的加工精 度、设计方式、油液污染等等，都是影响系统不稳 定的因素。
计，否则难以达成想要的结果，严重的导致无法起 机。拿哈汽型低压透平油系统简单为例，哈汽型油 动机是液力弹簧式的油动机，相比机械弹簧油动机 优点突出，如表 1 所示。 这里的液力弹簧和机械弹簧指的是油动机错 油门滑阀工作时用于平衡的方式。 图 16 液压等效原理图 此类油动机的设计方案必须依据上述控制原 理进行改造，在改造过程中如果出现错油门振荡问 题，需要对症处理：比如滑阀欠阻尼、管路有空气、 错油门阀口设计问题、油液污染等等。 高压抗燃油系统和自容式油动机系统由于可 以标准化设计、生产，与原机组液压系统无关联， 可以不用考虑原机组问题，改造方案简单、可靠。 4.2 控制环节过多的影响因素 控制环节过多的影响因素 不同的液压系统应考虑匹配不同的伺服控制 器，要求对控制方案有深入的研究，比如电反馈带 LVDT 系统，需要增加伺服板、LVDT 等电子元件， 将油动机行程反馈信号接入整个控制系统，从而达 表 1 机械弹簧和液力弹簧油动机对比 到控制需求，如果没有 LVDT 或者伺服板不能接入 此种油动机在 DEH 改造过程中相对是比较容 反馈信号，或者伺服阀无法与伺服板匹配，则都不 易的，只需要把原先具有油动机行程反馈功能的反 能达到控制目的。低压系统的伺服闭环控制方框图 馈滑阀或是反馈杠杆拆除，作用于反馈滑阀的压力 如图 17 所示： 油、脉动油、回油油口封堵，再把 DEH 液压部套 的油动机控制集成块的脉动油连接到原油动机的 脉动油口，油动机的改造工作基本完成了。但在工 程实施过程中此种油动机的振荡却时常出现。问题 原因多种多样，并且原因不容易查出，给工程实施 带来巨大的难度。 图 17 低压系统的控制方框图 油动机的动作是依靠错油门滑阀的上下移动， 使油液进入油动机活塞腔实现的。当油动机活塞在 中间某一位置时，错油门滑阀是工作在平衡位置 的。在此位置时，错油门滑阀的中间两个凸肩遮盖 住了活塞的上、下腔油口，一般哈汽滑阀制造的工 艺要去是控制边各有 0.2mm 的正遮盖量（即过封 度） ，油动机可以保持在全行程中的任意位置稳定。 图 18 抗燃油的控制方框图 错油门滑阀的平衡是依靠滑阀上、下两个端面作用 抗燃油系统和自容式油动机系统则直接去掉 力的平衡而保证的。 错油门这个环节，指令信号直接作用到伺服阀，伺 脉动油是由 DDV 阀的进油和反馈油口的进油 服阀直接控制油缸，反馈更直接、更快速、更可靠。 合流共同经过可调节流阀流出形成的中间油压。等 如图 18 所示。 效油路如图 16 所示： 4.3 油液污染因素 油液污染因素的影响 因素的影响 要达到伺服阀和比例阀系统的更高效、少故 障、长寿命和方便维护保养等目的，就要求阀的生
L V D T
产厂家、液压系统的制造厂家和用户对油液进行良 好的过滤。随着对各种液压装置的功率要求不断提 高，对阀的控制精度的更高要求，壳体与阀芯的配 合间隙也就越来越小。 污染物颗粒如果比间隙大很多，则阀不会受到 影响。颗粒若比配合间隙小，它将流过间隙，对阀 不会产生损害。当污染物颗粒大小与配合间隙相当 时，则阀芯阀套表面就处于被挂擦损伤的临界状 态。阀芯运动时，由于污染物颗粒对阀件的刮擦作 用，阀体材料会产生细微的金属颗粒。同时由于阀 芯的切换，或是工作介质的流动冲击，一些比阀件 大的颗粒也会粉碎成微粒。这样造成的后果：泄漏 增大，阀芯卡紧，卡死，切换时间改变，阀体损坏， 阀的特性发生变化。未经过滤的油液会带来连锁反 应，造成更严重的污染物聚集。 系统运行时间一长，污染物颗粒就会在先导控 制阀口形成堵塞。 低压透平油系统由于调节系统油源与润滑系 统油源共存，同时透平油箱非常大，过滤系统不完 善，很容易导致如卡涩、抖动等诸多问题，表现到 机组运行时会出现滑负荷、负荷摆动，转速波动等 等，这都跟油液污染有关系，低压系统必须加强外 线滤油机的长期滤油，否则无法控制此类问题。 抗燃油系统和自容式油动机系统由于油箱小， 并且本身的油源与润滑系统分开，过滤系统相当完 善，所以是最可靠的运行保障。
参考文献： 参考文献： [1]邹永贵，高伟.300MW 机组 DEH 系统改造[J].汽 轮机技术，2002，44（5） ：304-306. [2]陈立明.汽轮机 DEH 控制系统常见故障原因分析 及处理措施研究[J].电力学报， 2011， 6 （26） ： 251-253. [3] Koso America ， Inc ． Xpac Installation and Operation Manual[M]．https://www.doczj.com/doc/095951063.html,，2007 [4] Woodward Governor Company ． Product Specification 82451[M]．https://www.doczj.com/doc/095951063.html,，1999 [5] Dmitry Drob． New All-digital Electro- mechanical Steam Turbine Control（DEMC） System[C]． The 15th Annual Joint ISA POWID/EPRI Control and Instrumentation Conference，2005 [6]于文库，李海涛，等.汽轮机 DEH 系统中电液转 换器性能的分析与比较[J].汽轮机技术，2006，6 （48） ：193-195，217. 清华 [7]倪维斗.自动调节原理与透平机械自动调节， 大学高等学院教材，1982
作者简介： 作者简介： 姓名：侯林鹏，男，1980 年 3 月 4 日 学历：本科，学士学位 职称：高级工程师（流体传动与控制） 研究方向：汽轮机电液伺服控制 单位：杭州和利时自动化有限公司装备自动化行业 5 结论 部 和利时电液控制技术经过 十 多年的专 业 化发 Email：hlplxl@https://www.doczj.com/doc/095951063.html, 展，已经形成了标准化、系列化的产品格局，同时 积累了大量的工程经验、培养了一批电子、液压专 业化的技术人员，对各类型的汽轮机组都有成熟的 解决方案。并且和利时不断创新，不断探索，在旋 转机械的电液伺服控制方面不断研发新产品、新方 案，以谋求最大限度的降低制造成本，提高控制品 质，为汽轮机的用户提供品质高效、技术成熟、价 格低廉的控制器产品和技术。
电液比例阀工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
电液比例阀是阀内比例电磁铁输入电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例压力、流量输出元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电形式进行反馈。电液比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，应用领域日益拓宽。近年研发生产插装式比例阀和比例多路阀充分考虑到工程机械使用特点，具有先导控制、负载传感和压力补偿等功能。它出现对移动式液压机械整体技术水平提升具有重要意义。特别是电控先导操作、无线遥控和有线遥控操作等方面展现了其良好应用前景。 2 工程机械电液比例阀种类和形式 电液比例阀包括比例流量阀、比例压力阀、比例换向阀。工程机械液压操作特点，以结构形式划分电液比例阀主要有两类：一类是螺旋插装式比例阀（screwin cartridge proportional valve），另一类是滑阀式比例阀（spool proportional valve）。 螺旋插装式比例阀是螺纹将电磁比例插装件固定油路集成块上元件，螺旋插装阀具有应用灵活、节省管路和成本低廉等特点，近年来工程机械上应用越来越广泛。常用螺旋插装式比例阀有二通、三通、四通和多通等形式，二通式比例阀主比例节流阀，它常它元件一起构成复合阀，对流量、压力进行控制；三通式比例阀主比例减压阀，也是移动式机械液压系统中应用较多比例阀，它主对液动操作多路阀先导油路进行操作。利用三通式比例减压阀可以代替传统手动减压式先导阀，它比手动先导阀具有更多灵活性和更高控制精度。可以制成如图1所示比例伺服控制手动多路阀，不同输入信号，减压阀使输出活塞具有不同压力或流量进而实现对多路阀阀芯位移进行比例控制。四通或多通螺旋插装式比例阀可以对工作装置实现单独控制。 滑阀式比例阀又称分配阀，是移动式机械液压系统最基本元件之一，是能实现方向与流量调节复合阀。电液滑阀式比例多路阀是比较理想电液转换控制元件，它保留了手动多路阀基本功能，还增加了位置电反馈比例伺服操作和负载传感等先进控制手段。它是工程机械分配阀更新换代产品。 出于制造成本考虑和工程机械控制精度要求不高特点，一般比例多路阀内不配置位移感应传感器，具有电子检测和纠错功能。，阀芯位移量容易受负载变化引起压力波动影响，操作过程中要靠视觉观察来保证作业完成。电控、遥控操作时更应注意外界干涉影响。近来，电子技术发展，人们越来越多采用内装差动变压器（ＬＤＶＴ）等位移传感器构成阀芯位置移动检测，实现阀芯位移闭环控制。这种由电磁比例阀、位置反馈传感器、驱动放大器和其它电子电路组成高度集成比例阀，具有一定校正功能，可以有效克服一般比例阀缺点，使控制精度到较大提高。 3 电液比例多路阀负载传感与压力补偿技术
1、液压控制系统是由哪些组成部分的？ 指令元件，比较元件，反馈元件，放大元件，执行元件，被控对象，能源装置及其他辅助装置 2、液压控制系统工作的基本原理： 以液压速度控制系统为例说明，当指令电位器给出一个指令信号ur时，通过比较器与反馈信号uf比较，输出 偏差信号Δu，偏差信号经伺服放大器输出控制电流i，控制电液伺服阀运动，电液伺服阀输出流量、压力来控 制液压伺服缸，推动工作台运动。 3、将偏差电压信号放大并转换为电流信号的放大器，称为伺服放大器。 4、液压控制系统的能量传递效率，是高还是低？（低） 5、液压控制系统的主要优点和缺点是什么？ 优点：①加速性好，结构紧凑，质量小；②系统刚度大，定位准确，控制精度高；③控制系统频带宽，响应 速度快；④散热性能好；⑤润滑性能好，系统寿命长。 缺点：控制系统的制造成本。①抗污染性能差；②温升对系统稳定和密封性能有不利影响；③制造精度要求 高，成本较高；④能源供给不方便，进一步提高了液压 1、液压控制阀在液压控制系统中的作用是什么？ 液压控制阀是一个集能量转换、功率放大和系统控制的原件。故作为能量转换器、功率放大器、控制器。 2、常用的液压控制阀有哪三种？（圆柱滑阀式，喷嘴挡板式，射流管式） 3、正开口四通滑阀，与零开口阀相比较，在零位时各个阀系数有何不同之处？ 与零开口四通阀阀系数比较： 正开口阀流量增益大一倍，正开口阀稳态特性曲线线性度好，正开口阀泄漏量大。 4、零开口四通滑阀，当处于零位工作时，各个阀系数（流量增益、压力增益、流量压力系数）以及阻尼比处于最大值还是最小值？零位工况点，是工况最好的点还是最差的点？（最差） 流量增益最大，流量-压力系数最小，压力增益最高，系统阻尼比最小。 5、圆柱滑阀的边、通的概念是什么？从控制性能看，哪种圆柱滑阀最好，哪种最差？ 根据圆柱滑阀控制边（节流菱边）的数目不同，可分为单边、双边和四边滑阀。从加工性能来看，单边阀加工工艺最简单，四边阀加工工艺最难。从控制性能来看，四边阀最好，单边阀最差。 6、按反馈形式的不同，两级电液伺服阀中有位置反馈、负载压力反馈和负载流量反馈三种。 7、零开口四通阀，零位阀系数的计算公式：，， 8、作用在阀芯上的液动力分为哪两种？其中哪种液动力的方向恒为使阀芯关闭的方向？（稳态液动力） 分为稳态液动力和瞬态液动力。 9、四通滑阀与三通滑阀的阀系数相比较，有何不同之处？ ①流量增益Kq：零开口阀是正开口阀的一半；开口型式相同，流量增益相同；②流量压力系数Kc：三通阀是四通阀的2倍；正开口是零开口的2倍；③压力增益Kp：三通阀是四通阀的一半；通道数相同，压力增益相同
电液控制技术及其应用 作者：机械电子工程10级机自103班王名洲 [摘要] 20世纪70年代以来，随着人们对各类工艺过程的深入研究，电液比例控制技术作为连接现代微电子技术和大功率工程控制设备之间的桥梁，已经成为现代控制工程的基本技术构成之一。在实际生产中，电液比例控制技术涉及流量、压力、速度、转速、位移等，能随控制信号连续成比例地控制。电液比例控制技术起源于20世纪，并且经过了电液控制技术、电液比例控制技术以及电液伺服技术等发展阶段。电液比例技术覆盖很多工程机械，如起混凝土搅拌运输车液压系统,电液比例控制技术的广泛应用让工程简单化、高效化、信息化、安全化。[关键词] 电液控制技术控制工程机械混凝土搅拌运输车机电一体化0.前言 在当前的形式下，电液控制技术已经成为工业机械、工程建设机械及国防极端产品不可或缺的重要手段。以挖掘机、推土机、振动压路机等为代表的工程机械对国家基础设施建设起到了至关重要的作用，而火炮控制系统、导弹运输车中的电液控制技术则推动了我国国防实力的提升。电液控制技术在机床加工、交通运输、汽车工业等部门也有非常广阔的应用。他对我国国民经济的推动作用不可估量。 就所学机械电子工程专业来讲，电液控制技术与其密不可分。电液控制技术的调控精密度对于机械控制有着重要的意义。在电子计算机大行其道的今天，将电控、液压与机械紧密结合在一起，才是机械电子工程的发展新方向。 1.电液控制技术概述 1.1电液控制技术发展历程 液压技术早在公元前240年的古埃及就已经出现。在第一次工业革命时期，液压技术的到快速发展，在此期间,许多非常实用的发明涌现出来,多种液压机械装置特别是液压阀得到开发和利用,使液压技术的影响力大增。18世纪出现了泵、水压机及水压缸等。19世纪初液压技术取得了一些重大的进展, 其中包括采用油作为工作流体及首次用电来驱动方向控制阀等。第二次世界大战期间及战后,电液技术的发展加快。出现了两级电液伺服阀、喷嘴挡板元件以及反馈装置等。20世纪50～60年代则是电液元件和技术发展的高峰期,电液伺服阀控制技术在军事应用中大显身手,特别是在航空航天上的应用。这些应用最初包括雷达驱动、制导平台驱动及导弹发射架控制等,后来又扩展到导弹的飞行控制、雷达天线的定位、
1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？ 答：因为液压控制阀将输入的机械信号（位移）转换为液压信号（压力、流量）输出，并进行功率放大，移动阀芯所需要的信号功率很小，而系统的输出功率却可以很大。 2、什么是理想滑阀？什么是实际滑阀？ 答：理想滑阀是指径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。实际滑阀是指有径向间隙，同时阀口工作边也不可避免地存在小圆角的滑阀。 3、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么？ 答：阀的工作点是指压力-流量曲线上的点，即稳态情况下，负载压力为p L ， 阀位移x V 时，阀的负载流量为q L 的位置。零位工作点的条件是 q=p=x=0 L L V 。 4、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时，应如何选定阀的系数？为什么？ 答：流量增益 q q = x L V K ? ? ，为放大倍数，直接影响系统的开环增益。流量-压力系 数 c q =- p L L K ? ? ，直接影响阀控执行元件的阻尼比和速度刚度。压力增益 p p = x L V K ? ? ，表示阀控执行元件组合启动大惯量或大摩擦力负载的能力，当各系 数增大时对系统的影响如下表所示。 稳定性响应特 性稳态误差 q K c K p K 5、什么是稳态液动力？什么是瞬态液动力？ 答：稳态液动力是指，在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用力。瞬态液动力是指，在阀芯运动过程中，阀开口量变化使通过阀口的流量发生变化，引起阀腔内液流速度随时间变化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。 6、什么叫液压动力元件？有哪些控制方式？有几种基本组成类型？ 答：液压动力元件（或称为液压动力机构）是由液压放大元件（液压控制元件）和液压执行元件组成的。控制方式可以是液压控制阀，也可以是伺服变量泵。有四种基本形式的液压动力元件：阀控液压缸、阀控液压马达、泵控液压缸和泵控液压马达。 7、何谓液压弹簧刚度？为什么要把液压弹簧刚度理解为动态刚度？ 答：液压弹簧刚度 2 e p h t 4A K V β =，它是液压缸两腔完全封闭由于液体的压缩性所
流量增益： )/(4.1870 10 7010814.362.025 3s m p W C K s d q =?????==-ρ 流量——压力系数： ( ) )/(1008.7107.83210814.310514.3323 123 32 62s pa m W r K c c ??=???????==----μπ )(107.8101087036s pa ??=??==--ρυμ 压力增益： )/(1097.1107.84.1113 m pa K K K c q p ?=?==- P39 习题2 )/(67.1601005.01052 3 30s m U q K c q =???==-- )/(1095.5107060210523 122 30s pa m p q K s c c ??=????==--- )/(108.210 95.567.111 12 000m pa K K K c q p ?=?==- P65 习题1 ??? ? ??++= 1222 s s s D K X h h h m q V m ωζωθ
)/(107.610 645 6 s m rad D K m q ??=?=- ( ) )/(98.402 .010310 6107444 2 68 2 s rad J V D t t m e h =??????==--βω t t e m ce h V J D K βζ= tm c ce C K K += ( ) s m q q n t /10327.61066.695.0%95344--?=??== ()( ) s m q q q q n t n /1034.0%95327.6667.634-?=-=-=? () pa s m p q C n tm ??=??=?=--/1043.210 1401034.03 125 4 () pa s m K ce ??=?+?=---/1043.21043.2105.13121216 28.01032.010********.24 8612=?????== ---t t e m ce h V J D K βζ ? ?? ? ??++?=14156 .01618107.625 s s s X V m θ P66 习题4 t X x m p ωsin = t X x m p ωωcos =? t X x m p ωωsin 2-=? ? t m X f t m ωωsin 2-=
液压控制系统大作业（指导书） 流体控制及自动化 2013年5月
《液压控制系统》大作业 题目1： 某机械的回转部分采用液压伺服控制系统，其动力元件为电液伺服阀控制对称液压缸形式。已知回转部分的转动惯量J=600 2 m Kg?，液压缸直线运动转换为旋转运动的传动比N=0.5（m）。液压缸行程为200mm。选取工作压力为14MPa。 （1）油缸作正弦运动：Y=0.05Sin(10t)m；画做出负载轨迹； （2）选取满足最佳匹配要求的电液伺服阀额定空载流量Qo和液压缸活塞有效面积A。 （3）选取电液伺服阀，写出电液伺服阀的传递函数。 （4）取 β=700*106 Pa，计算液压固有频率； e 伺服阀样本给出： 型号额定压力额定流量额定电流 FF106-63 21MPa 63L/min 15mA 40Hz FF106-100 21MPa 100L/min 40mA 40Hz 选阀并写出伺服阀传递函数（阀线圈并联连接）。 题目2： 某俯仰控制机构采用电液伺服阀控制对称液压缸形式的位置控制系统，已知俯仰机构的转动惯量J=700 2 m Kg?，液压缸直线运动转换为旋转运动的传动比N=0.25m。要求液压缸的最大行程为L=±100 mm。选工作压力为12MPa，要求给出： （1）油缸作正弦运动：Y=0.02Sin（10t）（m/s），做出负载轨迹； （2）选取满足最佳匹配要求的电液伺服阀额定空载流量Qo和液压缸活塞有效面积A。 （3）选取电液伺服阀，写出电液伺服阀的传递函数。 （4）取 β=700*106 Pa，计算液压固有频率； e 题目3： 某电液位置控制系统，采用电液伺服阀控制对称液压缸，系统的供油压力为
pm32型 电液控制系统 操作指南 MARCO系统分析和开发有限公司 目录 前言 1. 安全规程 2. pm32电液控制系统原理 3. pm32电液控制系统元件 4. pm32电液控制系统功能 5. pm32控制器操作指南 6. XALZ 界面操作指南 7. 综采工作面自动化 8. pm32电液控制系统维护指南
前言 随着上世纪80年代电子技术，现场控制技术和信息技术的快速发展，煤矿井工 开采迫切需要利用先进的控制技术，改变其落后的生产工艺和控制水平。煤矿井工 生产的核心是综采工作面，如何大幅度提升综采工作面现代化和自动化控制水平成为当时煤矿现代化的首要任务。 在综采工作面装备中，液压支架占据着核心的位置，一方面液压支架要保障对工作面的有效支护，另外一方面又要作为推进动力，保障工作面推进效率。如何提高液压支架对工作面的支护质量，如何提高采煤工作面的推进速度，成为煤矿现代化控制的重要要求。 在电液控制系统应用之前，液压支架采用手动操纵阀的控制方式，经历了本架手动控制，邻架手动控制，邻架液压先导控制的发展过程，手动控制方式的改进主要集中在控制的安全保障上，没有涉及到控制质量和控制效率的提高。 在上个世纪70年代末，英国人第一次提出了液压支架电液控制的概念，采用控制器，传感器和液压主阀替代手动操作阀，控制液压支架动作，保障对工作面顶板和煤壁的支护质量，提高工作面的推进速度。 随着电液控制系统在煤矿生产上的不断发展，支架电液控制系统已经超出了起初的控制范畴，从单纯控制液压支架，逐渐延伸到三机控制，泵站控制，采煤机等设备控制。从本世纪初开始，网络技术逐步引进到煤矿生产中来，在融合电液控制系统后，实现了综采工作面自动化，实现了综采工作面设备高效管理，实现综采工作面生产过程优化控制。 在1996年，液压支架电液控制系统随着德国DBT公司成套综采设备进入到中国，应用在当时的神府矿区。经过5年的使用和适应，电液控制系统高效性，高可靠性的优势逐渐显现出来，为国内各大煤矿所接受。随着marco公司pm3型电液控制系统进入中国，通过和国内支架厂配套，解决了成套设备进口价格昂贵的劣势，尤其在2003年之后，以marco公司pm3系统为代表的液压支架电液控制系统在国内逐渐推广开来，电液控制系统应用也逐渐从简单的地质结构扩展到复杂的地质结构，从高端客户逐渐扩展到了绝大多数的煤矿用户，从支架控制扩展到综采工作面自动化。 液压支架电液控制系统在控制层面上由三部分组成， 1. 单个液压支架层面上的机电一体化控制， 2. 工作面层面上的现场总线控制 3. 顺槽层面上的SCADA控制(生产过程控制).
电液比例阀是阀内比例电磁铁输入电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例压力、流量输出元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电形式进行反馈。电液比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，应用领域日益拓宽。近年研发生产插装式比例阀和比例多路阀充分考虑到工程机械使用特点，具有先导控制、负载传感和压力补偿等功能。它出现对移动式液压机械整体技术水平提升具有重要意义。特别是电控先导操作、无线遥控和有线遥控操作等方面展现了其良好应用前景。 2 工程机械电液比例阀种类和形式 电液比例阀包括比例流量阀、比例压力阀、比例换向阀。工程机械液压操作特点，以结构形式划分电液比例阀主要有两类：一类是螺旋插装式比例阀（screwin cartridge proportional valve），另一类是滑阀式比例阀（spool proportional valve）。 螺旋插装式比例阀是螺纹将电磁比例插装件固定油路集成块上元件，螺旋插装阀具有应用灵活、节省管路和成本低廉等特点，近年来工程机械上应用越来越广泛。常用螺旋插装式比例阀有二通、三通、四通和多通等形式，二通式比例阀主比例节流阀，它常它元件一起构成复合阀，对流量、压力进行控制；三通式比例阀主比例减压阀，也是移动式机械液压系统中应用较多比例阀，它主对液动操作多路阀先导油路进行操作。利用三通式比例减压阀可以代替传统手动减压式先导阀，它比手动先导阀具有更多灵活性和更高控制精度。可以制成如图1所示比例伺服控制手动多路阀，不同输入信号，减压阀使输出活塞具有不同压力或流量进而实现对多路阀阀芯位移进行比例控制。四通或多通螺旋插装式比例阀可以对工作装置实现单独控制。 滑阀式比例阀又称分配阀，是移动式机械液压系统最基本元件之一，是能实现方向与流量调节复合阀。电液滑阀式比例多路阀是比较理想电液转换控制元件，它保留了手动多路阀基本功能，还增加了位置电反馈比例伺服操作和负载传感等先进控制手段。它是工程机械分配阀更新换代产品。 出于制造成本考虑和工程机械控制精度要求不高特点，一般比例多路阀内不配置位移感应传感器，具有电子检测和纠错功能。，阀芯位移量容易受负载变化引起压力波动影响，操作过程中要靠视觉观察来保证作业完成。电控、遥控操作时更应注意外界干涉影响。近来，电子技术发展，人们越来越多采用内装差动变压器（ＬＤＶＴ）等位移传感器构成阀芯位置移动检测，实现阀芯位移闭环控制。这种由电磁比例阀、位置反馈传感器、驱动放大器和其它电子电路组成高度集成比例阀，具有一定校正功能，可以有效克服一般比例阀缺点，使控制精度到较大提高。 3 电液比例多路阀负载传感与压力补偿技术 节约能量、降低油温和提高控制精度，同时也使同步动作几个执行元件运动时互不干扰，现较先进工程机械都采用了负载传感与压力补偿技术。负载传感与
电液调节系统原理及应用电液调节系统原理及应用 葸国隆
摘要 本文就汽轮机数字电液控制系统的组成、控制功能及其实现做了说明，并介绍常见项目实施过程出现的部分故障及处理方法；同时对EH油系统、电液伺服阀、ETS系统也做了介绍。 关键词：数字电液汽轮机转速电液伺服阀汽轮机保护 Abstract This text did the introduction to the Digital Electric Hydraulic steam turbine Control System, control function and implementation, and introduced the error and fault appears in the common item implementation process and the method;Also did introduction to the EH oil system, the electricity liquid servovalve and ETS system at the same time. Keywords: DEH STEAM TURBINE SPEED SERVOVALVE ETS
目录 前言........................................................................... ３ 第一章DEH概述 .............................................................. ４ 1.1DEH的发展经历.......................................................... ４ 1.1.1 MHC .......................................................................... ４ 1.1.2 EHC .......................................................................... ４ 1.1.3 DEH .......................................................................... ５1.2DEH系统的组成.......................................................... ６1.3DEH的控制方案.......................................................... ８1.4ETS ................................................................... １０1.5TSI ................................................................... １２ 第二章液压执行机构........................................................ １３ 2.1DEH的硬件组成各部分功能.............................................. １３ 2.1.1 DEH常用的电液转换器........................................................ １４ 2.1.2 LVDT ....................................................................... １５第三章油系统.............................................................. １６ 3.1低压透平油系统........................................................ １６3.2供油装置的主要部件.................................................... １７3.3自容式电液执行器...................................................... １８3.4汽轮机的自动保护系统.................................................. １９ 第四章DEH调试 ............................................................ ２０ 4.1LVDT .................................................................. ２０ 4.1.1 LVDT的安装调试............................................................. ２０4.2拉阀试验.............................................................. ２２4.3汽轮机冲转............................................................ ２４ 总结......................................................................... ２６
《电气控制与PLC》课程习题 第1章习题 1-1 试述单相交流电磁铁短路环的作用。 1-2 低压电器常用的灭弧方法有那些？ 1-3 试比较刀开关与负荷(铁壳)开关的差异及各自的用途。 1-4 选择接触器时，主要考虑交流接触器的那些主要额定参数？ 1-5 两个110V的交流接触器同时动作时，能否将其两个线圈串联接到220V电路上?为什么？ 1-6 中间继电器与交流接触器有什么差异？在什么条件下中间继电器也可以用来启动电动机？1-7画出断电延时时间继电器电磁线圈和各种延时触点的图形和文字符号。 1-8 热继电器主要由哪几部分电气符号？用途与熔断器是否相同？直流电机的保护电路能否使用热继电器？ 1-9 空气式时间继电器的延时时间如何调节？JS7-A型时间继电器触头有哪几类？ 1-10试比较交流接触器线圈通电瞬间和稳定导通电流的大小，并分析其原因。 1-11 组合开关与万能转化开关的结构有何异同？各有什么用途？ 1-12 叙述熔断器的额定电流和熔体额定电流的不同之处。 1-13 过流继电器能否用于绕线式交流异步电动机的过载和短路保护？鼠笼式交流异步电机的过载和短路保护使用过流继电器吗？为什么？ 1-14 两台电动机不同时起动，一台电动机额定电流为14.8A，另一台电动机额定电流为6.47A，试选择同时对两台交流电机进行短路保护的熔断器额定电流及熔体的额定电流。 1-15 在电动机主回路装有DZ20系列断路器，电动机主回路是否可以不装熔断器？分析断路器与刀开关控制、保护方式的不同特点。 1-16 电动机的起动电流很大，在电动机起动时，能否按电动机的额定电流整定热继电器的动作电流？为什么？ 1-17 说明熔断器和热继电器保护功能的不同之处。 1-18 一台长期工作的三相交流异步电动机的额定功率13Kw，额定电压380V，额定电流25.5A，试按电动机额定工作状态选择热继电器型号、规格，并说明热继电器整定电流的数值。 第2章习题 2-1 叙述“自锁”、“互锁”电路的定义。 2-2 什么是保护接地？什么是保护接零？ 2-3 在电气控制线路中采用低压断路器作电源引入开关，电源电路是否还要用熔断器作短路保护？控制电路是否还要用熔断器作短路保护？ 2-4 分别写出电机正、反转控制电路中两个接触器线圈通电的逻辑表达式。 2-5 在接触器正反转控制电路中，若正、反向控制的接触器同时通电，会发生什么现象？ 2-6 利用断电延时型时间继电器设计三相交流异步电动机的Y－Δ起动控制线路。 2-7 用控制流图分析图2.3.4所示自耦补偿起动控制电路的工作原理。 2-8 分别叙述多地控制和多条件控制电路的特点和不同之处，并分别叙述其用途。
电液伺服控制系统的应用研究 【摘要】电液伺服控制是液压技术领域的重要分支。多年来，许多工业部门和技术领域对高响应、高精度、高功率—重量比和大功率液压控制系统的需要不断扩大，促使液压控制技术迅速发展。特别是控制理论在液压系统中的应用、计算及电子技术与液压技术的结合，使这门技术不论在元件和系统方面、理论与应用方面都日趋完善和成熟，并形成一门学科。目前液压技术已经在许多部门得到广泛应用，诸如冶金、机械等工业部门及飞机、船舶部门等。我国于50年代开始液压伺服元件和系统的研究工作，现已生产几种系列电液伺服产品，电液伺服控制系统的研究工作也取得很大进展。 【关键词】电液伺服控制应用 1、电液控制系统的特点、构成及分类 电液控制系统是一门比较年轻的技术，它的发展和普遍应用还不到50年，然而，凭借它的优点却形成了流体传动与控制的一个重要分支，并成为现代控制工程的基本技术构成之一。 1.1电液控制系统的特点 1) 液压执行元件的功率--重量比和转矩--惯性矩比(或力--质量比)大，具有很大的功率传递密度，可以构成体积小、重量轻、响应速度快的大功率控制单元。 2) 液压系统的负载刚度大，精度高。由于液压杠、执行元件的泄漏很少，液体介质的体积弹性模量又很大，故具有较大的速度--负载刚性，即速度--力或转速--力矩曲线斜率的倒数很大，因此有可能用于开环系统。用于闭环系统时则表现为位置刚度大，其定位精度受负载变化的影响小。 3) 液压控制系统可以安全，可靠并迅速地实现频繁的带负载启动和制动，进行正反向直线或回转运动和动力控制，而且具有很大的调速范围。 电气或电子技术和液压传动及控制相结合的产物--电液控制系统兼备了电气和液压的双重优势，形成了具有竞争力和自身技术特点。 当然，在某些场合下，指令和反馈元件也可全部采用机械、气动或液压元件，此时，即称为机械--液压控制系统和气动--液压控制系统。 1.2 电液控制系统的构成 工程实际中系统的指令及放大单元多采用电子设备。电机械转换器往往是动圈式或动铁式电磁元件和伺服电机、步进电机等。液压转换及放大器件可以是各类开关式，伺服式和比例式器件实际上是一功率放大单元。液压执行元件通常是液压缸和液压马达，其输出参数只能是位移、速度、加速度和力或者转角、角速
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 机电液系统实验测试技术 大作业（二） 设计方案：电液伺服阀性能测试系统 学院：机电工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 时间：
哈尔滨工业大学 目录 前言 (2) 系统组成及功能 (2) 电液伺服阀测试系统原理 (2) 电液伺服阀特性测试 (3) 静态测试 (3) 动态测试 (9) 传感器选型 (10) 体会与心得 (10) 参考文献 (11)
1.前言 电液控制伺服阀简称伺服阀,相对于普通液压系统中的常规阀来说,伺服阀是一种高级的、精密的液压元件。伺服阀既是信号转换元件,又是功率放大元件。在电液伺服控制系统中,伺服阀将系统的电气部分与液压部分连接起来,实现电液信号的转换与放大,对液压执行元件进行控制,具有控制精度高、响应速度快、信号处理灵活、输出功率大和结构紧凑等优点。为了更好地利用电液伺服阀,必须对它进行充分的实验。 2.系统组成及功能 电液伺服阀测试系统主要由泵站系统、测试台、计算机测控系统等组成。小泵额定压力为21 MPa,流量10 L/min;大泵额定压力为7 MPa,流量90 L/min。测试台设计成两个工位,即电液伺服阀静态测试工位和动态测试工位。测控系统主要包括:电源开关电路、信号调理器、Avant测试分析仪、控制软件(液压CAT控制测试软件)和计算机系统。测控系统实施对液压能源、液压测试台的控制,实现对电液伺服阀某项或多项液压参数测试的油路转换,同时采集各项所需的液压参数,经软件处理获得符合电液伺服阀试验规范要求的曲线、数据、报表等。实现了对电液伺服阀的动、静态特性的实时显示及描绘,并自动进行相关数据分析和处理。 3.电液伺服阀测试系统原理
电液系统 摘要：电液系统具有相应快速、控制灵活等优点而广泛应用于现代工业中，对促进工业发展具有重要的作用。本文从电液控制系统的建模以及电液元件（伺服阀、比例阀）研究状况、电液系统的未来发展趋势三方面进行了阐述。 关键词：电液系统；建模；比例阀；伺服阀；发展趋势 1前言 18世纪欧洲工业革命时期，多种液压机械装置特别是液压阀得 到开发和利用，19世纪液压技术取得进展，包括采用油作为工作流 体和采用电来驱动方向控制阀，20世纪50-60年代是电液元件和技术发展的高峰期，在军事应用中得到广泛应用[1]。液压技术是以液体为工作介质，实现能量传递、转换、分配及控制的一门技术。液压系统因其响应快、功率体积比较大、抗负载刚度大以及传递运动平稳等优点而广泛应用于冶金、化工、机械制造、航空航天、武器装备等领域[2]。随着液压技术与微电子技术、传感器技术、计算机控制等技术的结合，电液技术成为现代工程控制中不可或缺的重要技术手段和环节。电液技术既有电气系统快速响应和控制灵活的优点，又有液压系统输出功率大和抗冲击性好等优点[3]。 韩俊伟对电液伺服系统的发展历史、研究现状和系统集成技术的应用进行了全面阐述，通过介绍电液伺服系统在力学环境模拟实验系统中的应用，分析了电液伺服系统的集成设计，比较了我国在电液伺服系统技术研究中的优劣势，指出电液伺服系统的未来发展趋势与挑
战[4]。许梁等从电液元件、电液控制系统、现代电液控制策略三方面对电液系统进行了阐述，指出了电液发展趋势[5]。陈刚等从电液元件、电液控制系统、计算机在电液系统中应用、现代控制理论的电液技术方面对电液系统进行了阐述，对于现代控制理论的电液技术，从PID 调节、状态反馈控制、自适应控制、变结构控制、模糊逻辑控制、神经网络控制进行了探究[6]。本文从电液系统的建模、电液元件（比例阀、伺服阀）、发展趋势研究进行综述。 2系统的建模 伺服系统是一个由多个环节构成的复杂的动力学系统，而且是一种典型的非线性时变系统。一方面由于阀口固有的流量一压力非线性、液体可压缩性、电液转换、摩擦特性、阔的工作死区等非线性，以 及阻尼系数、流量系数、油液温度等的时变性[7]；另一方面由于系 统的负载及所处的现场环境的变化，导致电液伺服系统参数变化大、非线性程度高、易受外界干扰。在工作过程中容易出现非线性振动、噪声、冲击和爬行等异常现象，而且其诱因不易确定，影响设备的 稳定运行[8]。对电液系统进行准确建立模型是分析电液系统的基础。电液伺服系统本身是非线性系统 ,传统上对电液伺服系统非线性问 题的处理方式是在稳态工作点处进行泰勒级数展开。如果把工作范围限制在工作点附近,高阶无穷小就可以忽略 ,并可以把控制滑阀的 流量方程局部线性化,变量的变化范围小 ,线性化的精确性就高 ,阀 特性的线性度高,所允许的变量变化范围就大[9]。当电液伺服系统工作在远离系统的工作点时,使增量线性化模型难于奏效 ,可能得到错
。 电液伺服控制系统的设计与仿真 引言 电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、控制精确性高等突出优点，因而在航空航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到广泛应用。随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。随着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真要求的不断提高，传统的利用微分方程和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。因此，利用AMESim、Matlab／Simulink等仿真软件对电液伺服控制系统进行动态仿真，对于改进系统的设计以及提高液压系统的可靠性都具有重要意义。 1 液压系统动态特性研究概述 随着液压技术的不断发展与进步和应用领域与范围的不断扩大，系统柔性化与各种性能要求更高，采用传统的以完成执行机构预定动作循环和限于系统静态性能的系统设计远远不能满足要求。因此，现代液压系统设计研究人员对系统动态特性进行研究，了解和掌握液压系统动态工作特性与参数变化，以提高系统的响应特性、控制精度以及工作可靠性，是非常必要的。 液压系统动态特性简述 … 液压系统动态特性是其在失去原来平衡状态到达新的平衡状态过程中所表现出来的特性，原因主要是由传动与控制系统的过程变化以及外界干扰引起的。在此过程中，系统各参变量随时间变化性能的好坏，决定系统动态特性的优劣。系统动态特性主要表现为稳定性（系统中压力瞬间峰值与波动情况）以及过渡过程品质（执行、控制机构的响应品质和响应速度）问题。 液压系统动态特性的研究方法主要有传递函数分析法、模拟仿真法、实验研究法和数字仿真法等。数字仿真法是利用计算机技术研究液压系统动态特性的一种方法。先是建立液压系统动态过程的数字模型——状态方程，然后在计算机上求出系统中主要变量在动态过程的时域解。该方法适用于线性与非线性系统，可以模拟出输入函数作用下系统各参变量的变化情况，从而获得对系统动态过程直接、全面的了解，使研究人员在设计阶段就可预测液压系统动态性能，以便及时对设计结果进行验证与改进，保证系统的工作性能和可靠性，具有精确、适应性强、周期短以及费用低等优点。 仿真环境简介 基于Matlab平台的Simulink是动态系统仿真领域中著名的仿真集成环境，它在众多领域得到广泛应用。Simulink借助Matlab的计算功能，可方便地建立各种模型、改变仿真参数，有效解决了仿真技术中的问题。Simulink提供了交互的仿真环境，既可通过下拉菜单进行仿真，也可通过命令进行仿真。虽然Simulink提供了丰富的模块库，但是在Matlab／Simulink下对液压系统进行建模及仿真需要做很多简化工作，而模型的简化使得仿真结果往往出现一定的误差。AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulation of Engineering Systems)是法国IMAGINE公司开发的一套高级仿真软件。它是一个图形化的开发环境，用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。AMESim的特点是面向工程应用从而使其成为
液压技术习题 第一章绪论 １．液压传动系统是由；；； 和五部分组成的。 第二章流体传动基础 一、名词解释 1、理想液体： 2、层流流动： 3、紊流流动： 4、粘性： 5、定常流动： 6、流线： 7、迹线： 8、流管： 二填空 1.流体动力学的三大方程是：1 ；2 ； 3. 。 ２．方程F = ρq（β2v2-β1v1）为方程，F为，β2、β1为系数，在状态下β= 1，v2、v1为液体流经出口和进口的。 ３．沿程压力损失的计算公式为；在层流状态下，沿程阻尼系数为 ，Re叫做，它是用来判别的。 ４．定常流动时，流体内的各个参量均为。 ５．液压油的粘度表示方法有μυ和E，它们分别叫做粘度，粘度和粘度，20号机械油的运动粘度在温度为500 C时为~ cst ６．续性方程的数学表达方式为，它表示液体流动过程中的守恒。- ７．体在光滑的金属圆管中流动，管道直径为 d 流动速度为v 它可能有地种流动 状态，即和，通常用数来判别，该数为Re = . 四、计算题 1 某液压泵流量为q = 16 l/min,且安装在油面以下，如图所示。已知油的密度为ρ=900kg/m3,运动粘度υ=11×10-6m2/s，油管直径d=18mm，若油箱油面位置高度不变，油面压力为1个标准大气压（1个标准大气压=1.03×105pa）,从油箱底部到油泵吸油口处的管子总长L=2.2m，油箱油面到油泵吸油口中心高度h=0.9m,若仅计管中沿程损失，求油泵吸油口处的绝对压力。（重力加速度为g = 10 m/s2）。
2 .如图所示：液压泵从油箱内吸油，油面压力为1个标准大气压，已知吸油管直径为d = 6 cm ,流量q = 150 l/min ，油泵吸油口处的真空度为0.2 × 105 N/m 2，油的运动粘度为υ= 30×10-5 m 2 /s,ρ= 900kg/m 3,弯头处的局部阻尼系数ζ1= 0.2，管子入口处的局部阻尼系数ζ2 = 0.5，管道长度等于H ，试求泵的安装高度H 。 ３．如图所示：已知：D=150mm ，d=100 mm ，活塞与缸体之间是间隙配合且保持密封，油缸内充满液体，若F = 5000N 时，不计液体自重产生的压力，求缸中液体的压力。 第三章 动力元件 １．如下图所示基本回路是由 泵和 马达组成的 回路。 当泵的转速N b 排量为V b 效率为1。 ２．液压泵的作用是把电动机输入的 能转换成 能，它是液压系统中 的 机构。 ３．液压泵完成吸油压油所必备的条件有： ａ ；ｂ ；ｃ 。 ４．. 某液压泵的排量为10ml/r,工作压力为10Mpa,转速为1500r/min,泄露系数λB =2.×10-6ml/pa.s,泄漏量△q=λB p 工机械效率为0.9,试求: 1).泵的实际输出流量.2).泵的容积效率和总效率.3).输入和输出功率,4)理论和实际输入转矩。
某工厂数控加工机床工作台位置控制系统的设计 1.设计要求及相关参数 工作台质量 工作台最大摩擦力:最大切削力, 工作台最大行程工作台最高速度, 工作台最大加速度 位置误差,速度误差. 由于工作台行程比较大，采用伺服阀控液压马达系统。控制原理图如下 ： 指令装置 伺服放大器 电液伺服阀 液压马达 减速齿轮 滚珠丝杠 工作台 反馈传感器 ui + _uf ue △i QL Θm Θm ’ Xp 阀控液压马达位置控制系统结构框图 2根据静态计算确定动力元件参数 2.1 负载力的计算 为了简化，在此认为摩擦力f F 是个定值，取最大摩擦力f F =2000N,惯性力按最大加速度考虑： 。假定系统是在最恶劣的负载条件下工作，则总的负载力为 2.2选择供油压力为 2.3计算液压马达排量 设齿轮减速比 ,丝杠导程 1.2/t cm r =,则所需液压马达动力矩为： /235000.012/4 3.14 3.3L t T Ft n N m π==??=? f 2000F N =1000t M kg =500c F N =0.5m S =max V 0.08/m s =2max 1/a m s =0.05p e m <±1v e mm 取 ,由于 ，所以液压马达 弧度排量为6733/23 3.3/2 6.510810/m L s D T p m rad -==???=? 液压马达每转排量为 2.4确定伺服阀 液压马达最高转速为 所以负载流量为 。 此时伺服阀压降为 。 考虑到系统泄漏等的影响，将 增大15%，取 ,根据 和 ，额定流量为8L/min 的伺服阀满足要求，选用QDY1-C63伺服阀,额定电流为. 3.选择位移传感器增益 ,放大器增益 待定。 4.计算系统的动态参数 因为负载特性为惯性，因此液压马达-传递函数为: 221/2(1) m m h L h h D s s θ?θω ω=++ 工作台质量折算到液压马达轴的转动惯量为： 2242 2221000(0.012)9.210442t t M t J kg m n ππ-?===??? 考虑到齿轮、丝杠和液压马达本身的质量，取 ，并取液压马达的容积 。则： 假定阻尼比仅由阀的流量-压力参数产生，则阻尼比： c e t h M t K J D V βζ= 2/3L s p p =L L m T p D =7 6322 3.14810510/m m q D m r π--==???=?max /20.08/0.012800/min n nv t r ==?=6 max 510800/604/min L m Q q n L -==??=676max / 6.510 3.3/810 2.110v s L s L m p p p p T D Pa -=-=-=?-?=?L Q 4.6/min L Q L =L Q L p 100 /f K V m =a K 2 0.012t J kg m =?310t V cm =I=30mA
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