放油式和补油式电液比例同步系统的仿真对比分析

　　0　引言

　　近年来,国内外大型水利枢纽、电站和水库使用液压启闭机与日俱增,已逐步取代了卷扬式启闭机。其主要原因在于液压传动容易获得大的力或力矩;易于实现无级调速和过载保护;工作平稳,冲击小,自润滑性好,磨损小,只要定期检查和保持系统清洁度,就可长期稳定地运行[1]。液压启闭机运行实践表明:单吊点闸门启闭技术已非常成熟;而双吊点弧形闸门液压启闭机的同步控制,仍然是水利水电技术研究方面的一个重要课题[2]。尽管大部分闸门的同步控制是成功的,但也有一部分大中型宽跨度的液压启闭机的双缸同步问题未获得根本解决,阻碍了液压技术在水利工程中的应用。为解决双吊点弧形闸门液压启闭机不同步问题,需对同步控制进行改进,考虑到水利水电工程严格的可靠性要求,应用电液伺服阀虽然能得到很好的同步精度,但是电液伺服阀抗污染能力差,不适应水利水电工程的恶劣条件。而电液比例阀是介于普通液压阀的开关式控制和电液伺服控制之间的一种控制方式,它的控制性能优于开关式控制,控制精度和响应速度低于电液伺服控制。虽然它比电液伺服阀的频率响应低,但其造价较低、抗污染能力高、性能好,在水利水电工程中具有很好的应用前景。

　　1　比例位移同步控制系统的结构及工作原理

　　液压系统工作时,当负载相等且输入流量保持恒定时,活塞作匀速运动。当输入流量不变而负载变化,或负载不变而输入流量发生变化时,活塞运动就要偏离稳态而出现瞬态过程。由于在实际运行过程中,两活塞运动经常处于动态过程,由此导致速度不同,最终造成两液压缸位移不同,在液压启闭机上表现为上升(下降)高度不相等,即闸门发生倾斜。

　　图1为电液比例位移同步控制系统的原理图,电液比例阀的Y口和Z口分别和两节流阀的出口并联后接液压缸Ⅰ和液压缸Ⅱ的有杆腔,电液比例阀油路便成为某一油缸的另一个油路,通过放油(补油)使该液压缸的速度减慢(加快),使两液压缸位移差逐渐为0[3]。系统的工作原理为(以放油式为例):液压泵流出的压力油液,分流后经节流阀进入液压缸,调节节流阀使两支路流量大致相同,因而两液压缸位移和速度大致相同。当外负载发生变化时,两节流阀的出口流量不同,位移和速度就会不同。例如液压缸Ⅰ的位移大于液压缸Ⅱ的位移,此时,位移传感器检测出两个液压缸的位移信号,并反馈给电液比例放大器,在其内部进行比较,将偏差信号放大后传给电液比例阀的右侧比例电磁铁,使阀的右位工作,则液压缸Ⅰ的进油腔通过比例阀与油箱相通(阀的S口封死,液压缸Ⅱ的油液将不能通过电液比例阀),使液压缸Ⅰ的速度减慢,使两液压缸位移相同,即实现位移同步。