电液比例控制在水压机中的应用

　　1 前言

　　天津钢管公司1 、2 、3 三条套管线水压机是从美国BRONX TAILER公司引进的，原理是通过控制液压系统液压油的压力，使封闭在钢管内乳化液压力变化，达到所需要的检测压力，并以此来检测钢管所能承受的静压强度。水压机电液控制系统的工作状态直接影响系统的检测精度。因此，深入分析研究控制系统的调整方法和信号的传递关系是解决设备故障、提高设备精度、提高检测精度及稳定性的关键。水压机压力检测系统主要是由液压系统、乳化液水系统、电气控制系统三部分组成。

　　2 比例压力阀的控制原理

　　比例控制的原理主要是由电流的变化来控制比例电磁铁，以此产生电磁力的变化，使阀口间隙变化从而使系统压力变化。

　　2．1 喷嘴、挡板

　　将喷嘴、挡板标准间隙设定为0．10-0．13 mm，电磁铁得电将挡板拉向喷嘴，产生一个小液压间隙，喷嘴挡板的开口减小，于是在喷嘴口产生压力，此压力与电磁力大小相等时相平衡。

　　2．1．1 电磁初始状态

　　没有电磁力时：液压油从第一级210目过滤网流至主阀芯，因复位弹簧的作用，使压力增至0．54 MPa，经第二级100目过滤网后作用在喷嘴外侧的挡板上，这时因静压力在喷嘴挡板上产生1．02 MPa的压力，多余油液克服球形单向阀0．034 MPa的作用力从泄油口回油箱。

　　有电磁力时：随着电流的增加，电磁力增加，使挡板拉向喷嘴，二者间隙减小，使得控制油压力增加，叶形弹簧的反作用力也增加。电流作用在比例电磁铁上，随电流增加间隙减小，控制压力增加，在电流大于220 mA时，输入电流和系统压力二者呈线性关系，压力随电流变化而变化，而系统所需正常工作压力为12．5 MPa，则输入电流值对应为350 mA。此时，比例阀所流过的流量为100 L／min，达到系统所需最佳压力。

　　2．1．2 受力状态及工作原理

　　受力状态：P电磁 =P叶形弹簧+P液

　　阀件结构图见图1。

　　图1 阀结构图

　　当开口间隙减小→P叶形弹簧增加→提升主阀心的力增加→系统压力升高。

　　2．1.3 液压间隙

　　CGE一06压力比例阀的开口间隙按标准尺寸设定后，其间隙的调整由输入电流的变化来控制比例电磁铁。然后，产生电磁力的变化，使开口变化。间隙尺寸追随输入电流的变化，从而实现电流与压力的比例关系的转换。当系统压力超过设定值时，主阀心开启，多余的油液经主阀心泄回油箱。同时电路参数要求输入电流低于380 mA。此时，系统压力不会超过系统设置的最大压力，即Pmax=14 MPa。其关系见图2。