電液比例流量閥_液壓頂升同步控制系統(tǒng)

1．液壓頂升同步控制系統(tǒng)的組成與原理

(1)工作原理。常用兩個(gè)相同作用面積的雙活塞桿缸串聯(lián)的同步控制方法如圖23所示。制造精度、泄漏等因素，會(huì)影響同步精度，產(chǎn)生同步積累誤差后，不容易即時(shí)消除，另外泵供油壓力較高，對(duì)液壓泵不利。

在該方法基礎(chǔ)上，采用PIC閉環(huán)控制系統(tǒng)即以液壓缸位置信號(hào)作為反饋控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)同步的技術(shù)，對(duì)大多數(shù)液壓頂升同步控制系統(tǒng)是比較適用的。設(shè)某不可吊裝鋼結(jié)構(gòu)組裝后連同支梁需頂升至運(yùn)輸高度，采用4個(gè)頂升液壓缸，選擇其中一個(gè)液壓缸為主令液壓缸，其余為從令液壓缸。其系統(tǒng)原理如圖24所示。

柱塞的位移由液壓缸上的開度儀讀出，并將其信號(hào)反饋到可編程序控制器中，由可編程序控制器判斷各從令缸的位移是否與主令缸的位移一致。如果發(fā)現(xiàn)從令缸的位移與主令缸的位移偏差達(dá)到某值時(shí)便開始糾偏，即由可編程序控制器的判斷信號(hào)確定各從令缸的位移是大于還是小于主令缸的位移。如果從令缸的位移大于主令缸的位移，則由可編程序控制器發(fā)出控制信號(hào)，調(diào)小該從令缸缸旁閥塊上比例調(diào)速閥開度的大小；反之，如果從令缸的位移小于主令缸的位移，則調(diào)大相應(yīng)比例調(diào)速閥的開度。如果從令缸的開度達(dá)到了極限值，可以通過調(diào)節(jié)主令缸對(duì)應(yīng)的比例調(diào)速閥開度進(jìn)行糾偏，通過連續(xù)調(diào)節(jié)，逐步實(shí)現(xiàn)4個(gè)缸的同步頂升。當(dāng)主令缸柱塞達(dá)到極限位置或達(dá)到既定高度時(shí)，可編程序控制器發(fā)出控制信號(hào)，液壓缸停止運(yùn)動(dòng)。這樣就構(gòu)成一個(gè)實(shí)時(shí)的閉環(huán)同步控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主從令缸的同步運(yùn)動(dòng)。

(2)系統(tǒng)組成及功能。液壓頂升同步控制系統(tǒng)主要有3部分組成：

1)負(fù)載環(huán)節(jié)。由頂升液壓缸和支梁及不可吊裝結(jié)構(gòu)物組成。

2)比例環(huán)節(jié)。由比例調(diào)速閥組成。

3)控制環(huán)節(jié)。由開度儀、放大器、電磁換向閥、液控單向閥、溢流閥、截止閥和可編程序控制器等組成。圖25所示是系統(tǒng)的控制框圖，腳標(biāo)1、2分別表示主令液壓缸控制系統(tǒng)和從令液壓缸控制系統(tǒng)，y是液壓缸柱塞位移，X_v是電磁鐵的輸出位移，u是加在比例閥電磁鐵線圈的電壓，K_q是比例閥的流量增益，K_c是比例閥的流量壓力系數(shù)，G_v(s)是閥以及放大器等的傳遞函數(shù)，G_L(s)是指負(fù)載環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，p_c是系統(tǒng)外來(lái)的干擾信號(hào)。可以在框圖中加入各種反饋，如升降平臺(tái)升降速度的直接反饋、流量Q的反饋以及在閥環(huán)節(jié)中閥心位移X的小閉環(huán)反饋等。

當(dāng)液壓系統(tǒng)或其他機(jī)構(gòu)發(fā)生故障，位置誤差達(dá)到某一設(shè)定值時(shí)可編程序控制器發(fā)出控制信號(hào)，起動(dòng)電氣報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)位置誤差達(dá)到極限值時(shí)，可編程序控制器向電氣系統(tǒng)發(fā)出停機(jī)信號(hào)，緊急停機(jī)。在缸旁閥塊上設(shè)置有液控單向閥和直動(dòng)式溢流閥，可以實(shí)現(xiàn)4個(gè)液壓缸在全行程的任意位置停留，并避免因管路破裂而使液壓平臺(tái)失穩(wěn)，防止液壓沖擊對(duì)液壓缸的損壞。液壓鎖增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使各液壓缸在液壓泵停止供油時(shí)依然可以在行程中任意位置長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定停留。

該系統(tǒng)在一般運(yùn)行過程中所有的電氣輸入信號(hào)，包括液壓泵電動(dòng)機(jī)起停、鎖定缸的起停、平臺(tái)的升降等按鈕旋鈕開關(guān)，液壓控制器、壓力繼電器、濾油發(fā)訊器等作為開關(guān)量直接送人可編程序控制器中，由可編程序控制器輸出的繼電器觸點(diǎn)信號(hào)直接供給各執(zhí)行元件，由控制邏輯決定啟停各執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于可編程序控制器采用了光隔離措施，輸出端采用了繼電器隔離，電源采用了寬范圍高性能的開關(guān)穩(wěn)壓電源，使整機(jī)的工作穩(wěn)定可靠。

2．優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用

采用將比例調(diào)速閥安裝在各個(gè)液壓缸的缸旁，各制作一個(gè)獨(dú)立缸旁閥塊，同時(shí)在每個(gè)缸旁閥塊上設(shè)置有液控單向閥和直動(dòng)式溢流閥，可避免因管路破裂而使液壓升降平臺(tái)失穩(wěn)，防止液壓沖擊對(duì)液壓缸的損壞，即使在液壓泵停止工作卸載時(shí)也能保持液壓缸的穩(wěn)定性，使用安全可靠。

液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)有兩臺(tái)液壓泵，通過可編程序控制器的程序控制使其自動(dòng)交替運(yùn)行，互為備用。這樣既避免了傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)備用液壓泵因長(zhǎng)期擱置不用而生銹、破損，而主泵因頻繁使用磨損嚴(yán)重，也給液壓泵及電動(dòng)機(jī)的維修帶來(lái)了方便，使頂升過程不會(huì)困維修而無(wú)法運(yùn)行。

該液壓頂升同步控制系統(tǒng)曾成功應(yīng)用于自重為100t船舶的裝卸和起重量為200t起重機(jī)的同步頂升。系統(tǒng)除同步控制精度、穩(wěn)定性和安全性能夠滿足一般同步頂升工程需要外，還具有較好的經(jīng)濟(jì)性。