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G型_桥溢流阀稳定性理论与试验研究[1]

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文章编号:1000-9930(2001)01-0033-04

G型π桥溢流阀稳定性理论与试验研究

胡燕平,　康煜华,　刘德顺,　郭迎福,　彭佑多

(湘潭工学院振动、冲击与诊断研究所,湖南湘潭411201)

摘要:对以G型π桥液阻网络为先导控制回路的溢流阀稳定性进行了理论分析,指出G型π桥溢流阀稳定性与先导回路液阻参数、先导阀的受压面积及弹簧刚度有关.根据劳斯稳定判据,建立了G型π桥溢流阀稳定的判定条件.通过试验研究,说明本文的理论分析结果与试验结果有较好的一致性,其研究成果为G型π桥溢流阀的动态设计提供了理论根据.图3,参7.关　键　词:液阻网络;溢流阀;稳定性

中图分类号:TH137 文献标识码:A

半桥液阻网络由两个液阻串联而成,

而作者提出

的π桥液阻网络由

3个液阻r1、r2、r3串联构成[1,2],根据可变和固定液阻的不同组合,作者在文献[1]中将π桥分为7种类型,分别用A、B、C、D、E、F、G表示,作

者在文献[3]中对以G型π桥为先导控制回路的溢流

阀的稳态特性进行了研究,得出了该阀的稳态调压偏

差根据液阻参数的不同配置可以为正、为零、也可以为

负的结论.通过对该阀的稳定性进行分析研究,得出了

该阀稳定的判定条件,为G型π桥溢流阀的动态设计提供了理论根据.

1　G型π桥溢流阀工作原理及其稳态特性

G型π桥溢流阀的工作原理如图1所示. 它由主阀和先导阀构成,其中r1、r2为先导控制

回路的两个固定液阻,先导阀口为可变液阻,用r3表

示,因此先导回路的液阻网络为G型π桥液阻网

络[3].该阀与以B型半桥为先导控制回路的溢流阀不同,它的稳态调压偏差ΔP根据液阻参数的不同配置,可以为正、为零、也可以为负,图2为该阀的试验曲线,其中曲线1的ΔP为正、曲线2的ΔP为零、曲线3的ΔP为负.文献[3]指出G型π桥溢流阀具有不同ΔP的稳态特性取决于参数表达式e:

e=c1a1g2+kdg1g2-c1a2(g1+g2),(1)

其中c1=bP3,式中:b为先导阀阀口系数;a1为p2作用在先导阀芯

左端有效面积,m2;a2为在先导阀芯中部P3起作用的

有效面积,m2;kd为考虑稳态液动力后先导阀等效弹

簧刚度,Nm-1.g1为液阻r1的液导,m5s-1N-1;g2为

液阻r2的液导m5s-1N-1.当e>0,Δp为正,e=0,Δp为零,e<0,Δp为负.

2　G型π桥溢流阀稳定性理论研究

试验研究说明,当G型π桥溢流阀的稳态调压偏

差Δp为正和零时,该阀是稳定的,当该阀的稳态调压

偏差Δp为负时,阀的控制压力随溢流量的增加只能

略有下降,否则阀会出现不稳定.研究稳定与不稳定的

收稿日期:2000-08-10;修订日期:2000-10-30基金项目:浙江大学流体传动与控制国家重点实验室开放基金资助项目(9707)作者简介:胡燕平(1957-),男,湖南邵东人,湘潭工学院教授,硕士,主要从事流体传动与控制方面的研究.第16卷第1期2001年　3月湘潭矿业学院学报J.XIANGTANMIN.INST.Vol.16No.1Mar.　2001判定条件,对G型π桥溢流阀的设计具有重要理论意义.图1所示的G型π桥溢流阀先导回路有3个液

阻,主阀口有一个液阻,分析该阀的动态特性时需建立

4个压力流量方程;有3个容腔,需建立3个流量平衡方程;有两个运动件(主阀芯和先导阀芯),需建立2个运动微分方程,因此共有9个方程,由于方程多,得不

出直观的方程解析解,也难以用解析式来分析阀的稳

定性,但可以用仿真和试验方法对阀的动态特性进行研究[4,5].考虑到阀的进口处的体积v1远大于v2和

v3,且主阀的振动频率也小于先导阀的振动频率,因此

主阀的振动对先导阀的稳定性没有多大的影响,有鉴

于此,在分析先导阀的稳定性时,可以不考虑主阀的振

动,从而使问题简化,而先导阀的稳定对整个G型π

桥溢流阀的稳定是起决定性作用的.对图1所示的先

导阀系统,可以建立下述6个方程.液阻的压力流量方程:q1=(p1-p2)g1,(2)

q2=(p2-p3)g2,(3)

q3=byp3 .(4)

容腔v2、v3的流量连续性方程:dp2dt=βev2(q1-a1󰂻y-q2),(5)

dp3dt=βev3(q2-q3+a2󰂻y),(6)

先导阀芯力平衡方程:

md2ydt2+fdydt+kdy=p2a1-p3a2.(7)

将方程(4)线性化得q3=c1y+c2p3,

其中　c2=0.5byp3.(8)式中:y为先导阀口轴向开口量,m;by为该阀口的液导,m5s-1N-1;m为先导阀芯质量,kg;f为先导阀芯的粘性阻尼系数,N・s/m;βe为液体的体积弹性模量,

N・m-2;v2、v3为压力为p2、p3的容腔体积,m3.将上述6个方程进行拉氏变换,并以先导阀芯位

移y为输出,p1为输入,得传递函数

G(s)=Y(s)P1(s)=

n0s+n1m0s4+m1s3+m2s2+m3s+m4,(9)

式中:m0=m,(10) m1=mu3c4+mu2c3+f,(11)

m2=u3a2

2+u2a21+

fu2c3+kd+ mu2u3g1

c4+mu2u3g2c2+u3c4f,(12)

m3=u2u3(a22c3+a21c4+fc3c4+ kdc4u2+kdc3u2-2a1a2g2-c1a2u2-fg22),(13)

m4=u2u3(c1a1g2+kdg1c4+kdg2c2-c1a2c3),

(14) n0=a1u2g1,(15)

n1=u2u3g1g2(a1-a2)+u2u3a1g1c2, (16)

其中:u2=βe/v2,u3=βe/v3,c3=g1+g2,c4=g2+c2.根据劳斯稳定性判据的充分必要条件,要使阀稳

定,则必须m0>0、m1>0、m2>0、m3>0、m4>0且

m1m2-m0m3>0,(17)

m1m2-m0m3>m21m4/m3.(18)

令Δ2=m1m2-m0m3,通过分析,m0>0、m1>0、

m2>0、Δ2>0恒成立,在结构参数变化的范围内,

m3>0和公式(18)也成立.引起不稳定的参数是m4,

因m4=u2u3(c1a1g2+kdg1c4+kdg2c2-c1a2c3),(19)该式右边第3项与其它项相比,其值很小,c2与g2相

比,也很小,因此可忽略与c2相乘的项,则式(19)变为

m4=u2u3(c1a1g2+kdg1g2-c1a2c3),(20)

当m4>0,阀稳定,当m4<0,阀不稳定,当m4=0,阀临界稳定.由于u2u3总是大于零,决定阀是否稳定

的参数为Δ:Δ=c1a1g2+kdg1g2-c1a2c3(21)

式(21)的Δ与式(1)的e实际上是完全相同的,因此,理论分析的结果说明:当G型π桥溢流阀的稳态调压偏差为正时,Δ>0,阀稳定,当G型π桥溢流阀的稳态调压偏差为零时,Δ=0,阀临界稳定,当G型π桥溢流阀的稳态调压偏

差为负时,Δ<0,溢流阀不稳定,G型π桥溢流阀的稳

态调压偏差ΔP为零的先导回路参数条件与该阀稳定

性的判据完全相同,都取决于先导控制回路的液阻参

数、先导阀芯的受压面积及先导阀的弹簧刚度.

3　G型π桥溢流阀性能试验及分析

G型π桥溢流阀的试验研究[6]说明,当溢流阀的

稳态调压偏差为正和零时,其动态特性良好,阀处于稳

定状态.图2为

G型π桥溢流阀的稳态特性.图3为液阻r2不同时的动态特性(图3a和图3b采样数据进行了滤波处理).从图中可看出,当G型π

桥溢流阀的稳态调压偏差为正或为零时其动态特性的

超调量小,稳定时间短.其中液阻r2的直径d2=1.4mm时的G型π桥溢流阀的稳定时间约为100ms.当G型π桥溢流阀的稳态调压偏差为负值时,其动态特性变

差,稳定时间加长,直至不稳定.图3c为d2=0.5mm34湘潭矿业学院学报2001年3月时G型π桥溢流阀的动态特性,显然其稳定时间已相

当长,再进一步减小d2的直径,则阀已不稳定. 在对G型π桥溢流阀的稳定性进行理论分析

时[7],忽略了主阀对稳定性的影响,并将液阻的压力流量方程线性化了,从而在理论分析结论与试验结果之

间存在一些偏差,即在稳态调压偏差为较小的负值时,理论分析认为阀已不稳定,而试验说明阀仍然是稳定

的,因此可以认为,本文的稳定性理论分析结论偏于保

守,在对G型π桥溢流阀进行动态设计时,只要式(21)

中的Δ>0,理论和试验研究说明,G型π桥溢流阀肯

定是稳定的.

4　结论

(1)从理论上分析了G型π桥溢流阀的稳定性,得出了G型π桥溢流阀稳定的参数条件,为G型π桥

溢流阀的动态设计提供了理论依据;(2)试验研究说明,G型π桥溢流阀的稳态调压偏差≥0时,该阀动态特性良好;(3)试验研究说明,G型π桥溢流阀的稳态调压偏差在一个较小的负值内时,该阀的动态特性仍然是稳

定的.

参考文献:[1]　胡燕平

,魏建华,吴根茂,等.π桥液阻网络理论与π桥溢流阀性能研究[J].机械工程学报,1999,35(2):28-32.[2]　HUYAN-PING,WEIJIAN-HUA,GUOYING-FU,etal.Thetheoryandapplicationofπbridgehydraulicresistancenetworks[J].Transactionofnonferrousmetalsofchina,1999,9(1):202-206.[3]　胡燕平,赵铁军.G型π桥溢流阀性能研究[J].机床与液压,1999,(4):12-13,17.[4]　胡燕平,彭佑多,康煜华.一种新型减压阀性能研究[J].湘潭矿业学院学报,1998,13(4):59-64.[5]　BOWNSDE,WANGLM.Thedigitalcomputationofpressureinhydraulicpipeswithsmallvolumeusinganiterativetechnique[J].Partc:JournalofMechanicalEngineeringScience,1990,204(4):29-35.[6]　HANDROUSHM,VILENIUSMJ.Flexiblesemi2experimentmodelsforhydraulicflowcontrolvalves[J].TransactionsoftheASME,1991,113(9):232-238.[7]　WASHIOS,NAKAMURAY,YUY.Staticcharacteristicsofapiston2typepilotreliefvalve.[J].Partc:JournalofMechanicalEngineering,1999,213(3):231-239.第16卷第1期胡燕平等:G型π桥溢流阀稳定性理论与试验研究35

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液压系统动态

液压系统动态

液压系统动态

液压系统动态分析讲义

第⼀章绪论

引⾔

对于⼀个系统⽽⾔，输⼊和扰动往往随时间改变，系统中变量都与时间有关。因此，系统特性的分析和设计必须考虑动态特性。

我们专业作为机械学科的分⽀，所研究对象的动态特性分析也是⼀个极为重要的问题。这门课程叫液压系统动态分析。顾名思义，是研究液压系统的动态特性。

液压系统要能正常⼯作，必须满⾜以下⼏⽅⾯的基本要求：(1) ⼯作循环要求：完成系统所要求的⼯作循环；

(2) 静态特性要求：主要性能参数满⾜系统⼯作的要求，如驱动负载能⼒，包括运动(⾏程、速度和加速度)和⼒(⼒矩)的要求；

(3) 动态特性要求：⼀般的液压系统应能满⾜系统⼯作时的动态特性要求，如不能产⽣振动、爬⾏或液压冲击，⼯作环节的切换快速平稳，动态误差⼩。在对液压系统的动态特性要求较⾼时，仅考虑静态特性进⾏设计是不够的，还必须进⾏动态特性分析。如果系统的动态特性不好，在动态过程中的⼯作情况就不能满⾜要求，甚⾄⽆法正常⼯作。由于对液压系统⼯作性能的要求不断提⾼，液压系统的动态特性已逐渐被⼈们所重视。

液压系统的动态特性使其动态过程中的特性。液压系统的动态过程可由很多原因引起，归纳起来有下述两个⽅⾯：(1) 控制过程：为实现系统所要求的动作，某⼀或某些元件要受控并改变状态。如启动、制动、运动⽅向或速度、压⼒的转换等。(2) 外界⼲扰

液压系统在产⽣动态过程以前，是在某⼀稳态状况下⼯作的，即系统中各参量相互间的关系都处于静平衡状态。系统产⽣动态过程时，这种平衡状态遭到破坏；动态过程结束时，系统由达到新的平衡状态。所以液压系统的动态过程时系统失去原来平衡状态到达新的平衡状态的过程。在这⼀过程中，系统中各参量都在随时间发⽣变化，这种变化过程性能的好坏，就是系统动态特性的优劣。

⼀、研究对象、内容和意义

液压元件与系统都是我们的研究对象，具体可分为三类：

（1）具有内反馈机制的液压元件，如溢流阀、恒压泵等。这类元件通过其内部的反馈调节机制，控制压⼒、流量或者是功率为恒定值。对于液

±800kV特高压直流输电换流阀核相试验

±800kV特高压直流输电换流阀核相试验

第22卷 第4期 2021年4月 电 气 技 术 Electrical EngineeringVol.22 No.4Apr. 2021

±800kV特高压直流输电换流阀核相试验

郭绯阳1,2 张 涛1,2 吴 鑫1,2 李国楷1,2 杨云龙1,2

（1. 河南九域恩湃电力技术有限公司，郑州 450052；

2. 河南合众电力技术有限公司，郑州 450001）

摘要 近年来，随着特高压直流工程在远距离大功率输电方面的发展，提高直流输电工程的

可靠性成为保证电网安全稳定运行的前提和基础，换流阀低压加压核相试验作为分系统调试项目

对检验特高压直流输电工程质量至关重要。本文针对特高压直流工程±800kV换流站第一阶段分

系统调试期间的相关内容，详细阐述换流站极I、极II低端换流阀核相试验过程并进行理论分析，

通过试验参数计算、试验方案优化及试验波形的分析对比进行说明。另外，优化试验abc三相同

步电压获取方式，进一步降低试验误差。最后，提出一种验证触发延迟角的核相方法，为特高压

直流输电工程的建设和相关研究提供参考。

关键词：±800kV；特高压直流输电；换流阀；核相试验

Converter valve phase-check test of ±800kV

UHVDC transmission project

GUO Feiyang1,2 ZHANG Tao1,2 WU Xin1,2 LI Guokai1,2 YANG Yunlong1,2

(1. He’nan Jiuyu EPRI Electric Power Technology Co., Ltd, Zhengzhou 450052;

2. He’nan Hezhong Electric Power Technology Co., Ltd, Zhengzhou 450001)

Abstract In recent years, with the gradual development of ultra-high voltage direct current

开题报告--大型启闭机液压缸的设计

开题报告--大型启闭机液压缸的设计

毕业设计（论文）

开题报告

题目

大型启闭机液压缸设计

完成日期

大型启闭机液压缸设计

1 课题来源

本课题是在启闭机液压缸近几十年的发展成就和现阶段工程应用要求的基础上提出的。在我国水利水电工程中，液压启闭机最早应用于官厅水库高压闸门中，很长时间以来，受国内外工业技术水平的不高，启闭机液压缸的发展和应用受到了多种因素的制约，发展缓慢，造价是最重要的制约因素。改革开放后，一方面，国内外工业技术水平的快速发展；另一方面，国外先进技术和液压元器件产品大量进入国内外市场，加速了液压启闭机技术的发展，也更加拓宽了其应用的前景。2O世纪7O年代末，采用厚壁无缝钢管作坯料，经拉镗滚压一次加工成形液压缸内孔工艺的成功实践，使液压缸总成的自重大幅度减轻，从而使液压启闭机方案的技术经济指标大大优化，在工程中应用的优势骤增，工程实践经验的积累又较大的促使了该项技术的发展。

如今，由于液压启闭机与其他种类的启闭机相比有以下优点：技术先进，工艺合理，结构紧凑，经济性好；液压传动效率高；可实现无级调速；运行平稳、安全、可靠，维修方便；便于集中控制和自动化操作；有利于优化水工建筑物的总体布置。因此，液压启闭机在水利水电工程中的得到了更广泛的应用，几乎所有型式的闸门都可以用相应的液压启闭机来操作。但随着工程应用的规模的扩大，特别是大型水利水电工程，对大型启闭机液压缸设计提出了迫切的需要，要求启闭机液压缸朝着大尺寸、高承载力方向发展。在液压启闭机的构件中，液压缸是其核心部件，故液压缸的设计好坏直接关系到液压启闭机制造质量的优劣。

2 研究目的和意义

研究目的：如今液压启闭机的应用工程，特别是对于水利水电工程，都朝着大规模、重载荷的方向发展，因此对大型启闭机液压缸的设计和应用有着迫切需求。在液压启闭机的构件中，液压缸是其核心部件，故液压缸的设计好坏直接关系到液压启闭机制造质量的优劣。为满足现在工程应用的需要，此课题旨在在先前启闭机液压缸的研发和应用基础上，从设计参数出发，根据液压启闭机的使用工况，结合所学的液压传动与机械设计相关知识，从由缸体、端盖、活塞、活塞杆等零件入手，重点分析密封与缓冲装置，设计出结构合理、高承载力、安全适用的大型启闭机的液压缸，以满足大规模工程应用的需要。 研究意义：在满足大规模工程应用需求、减小工程预算、促进水利水电工程的发展等方面具有具有重要的意义。

(完整word版)三容水箱液位控制系统的PID

(完整word版)三容水箱液位控制系统的PID

(完整word版)三容水箱液位控制系统的PID

1 目录

目录 ...................................................................................................................... 1

摘要 ...................................................................................................................... 3

第一章 概论 ...................................................................................................... 5

1.1 课题来源 ................................................................................................ 5

1.2 水箱控制策略的研究 .............................................................................. 5

1。3 本文研究课题 ...................................................................................... 6

第二章 三容水箱系统简介及数学模型 ............................................................... 7

2。1 三容水箱系统的总体结构及工作原理 .................................................. 7