管道升压回路的压力控制研究

　　0 引 言

　　对于工作环境要求严格的加压系统而言，在电动机开启和电动机停止工作的过程中，由于惯性作用会使系统压力出现变化，而如何调整电动机工作时间使这个变化维持在工作压力所要求的范围内是一个亟待解决的问题。特别是在高压环境下这个问题更加的严重，该文解决了在最高压力 100Mpa 的环境下保证压力控制精度在 ±0. 5%，达到了一个很高的控制精度。

　　1 系统工作原理

　　根据加压的一般方法可以设计一个在稳压和调压方面比较方便和精确的系统，以此设计的系统构成如图1 所示。

　　该系统的控制部分将在其他工程中完成，其它系统在工程应用中具有很大的实用性，因此可以作为一般的系统来考虑，设计的液压原理图如图2 所示。

　　图 2 系统原理图

　　打开手动截止阀，启动电动机带动液压泵开始工作，工作介质经滤油器单向阀进入管道，打入压力容器，随着压力容器内介质充满，开始对压力容器进行加压，压力容器上安装的传感器实时把容器内的压力传送到电控系统，该电控系统对电动机的转速进行控制。当容器内压力达到工作所需要的压力时控制电动机停止工作。蓄能器的功能是吸收系统液压冲击与当系统在短时间内需要大流量液压油源时作为辅助液压油源满足系统的工作要求。当进行液控截止阀门的操作时，系统所需的液压功率要求较大，而系统在进行电液比例压力调控时又是长时间的小流量状态，蓄能器的设置既满足了短时间大液压功率输出的要求，又避免了长时间使用小流量状态时溢流造成的油液超温现象的发生。

　　2 压力控制系统总体研究

　　2. 1 静态条件下系统分析

　　在管道升压过程中，通过下列公式计算出单位试验压力增加的理论注水量。单位试验压力增加对应注水量增加的理论计算公式:

　　式中 dv为增加的水量( m³) ; V 为试验管道的容积( m³) ; dp为增加的压力( kPa) ; D 为管道外径( mm) ; E 为阳式弹性系数( 2 ×10⁸) ; t 为管道壁厚( mm) ; ω为泊松系数( 0. 3) ; k 为水性模数( 2343961kPa) 。

　　由( 1) 式可知

　　液体在圆管中流动时，其沿程压力损失的计算公式为

　　其中λ 为沿程阻力系数; v 为液体的流速。

　　该公式为静态条件下压力损失计算公式。

　　其中 Δ 为管壁的绝对粗糙度，其只与管道的材料有关，一般可参考下列数值: 钢管为 0. 04mm，铜管为0. 0015 ～ 0. 01mm，铝管为 0. 0015 ～ 0. 06mm，橡胶软管为 0. 03mm。