压裂液连续混配石油设备液压系统分析与优化

压裂液连续混配常规采用阀前负载敏感液压系统作为其液压动力系统,由于混配施工工艺不断改良细化,在大扭矩工况下多马达复合动作,液压系统流量饱和情况下流量优先向轻载分配。为解决这一问题,优选阀后负载敏感液压系统,在流量供给不足情况下,同比减少各负载流量供给,实现马达同步动作。基于AMESim仿真软件,分别搭建连续混配设备阀前及阀后负载敏感液压系统仿真模型,得到泵与马达压力、流量及功率变化曲线。仿真结果表明:阀后负载敏感系统中,负载敏感泵输出功率始终与负载所需功率相匹配;系统流量充足时,泵输出流量始终随着系统所需流量的变化而变化;系统流量不足时,阀后负载敏感阀可以实现流量共享,各马达负载同步动作。实验结果表明：仿真与实验数据差距小于3%,阀后负载敏感系统可以按照阀口开度比例分配各路负载流量,实现各负载平稳动作。     

混合负载敏感控制系统特性研究

负载敏感液压控制系统在多执行器复合工况下,液压泵容易出现流量饱和工况,使得系统的负载敏感特性较差。针对上述问题,设计一种混合型压力补偿液压控制系统,建立该系统的数学模型和AMESim仿真模型,进行理论和仿真分析。结果表明:混合型负载敏感压力补偿系统定差阀前置支路具有大流量优先特性,且液压泵出现流量饱和时,在满足流量优先的条件下,剩余流量能够按照比例进行分配,实现抗流量饱和。研究结果为负载敏感压力补偿系统的设计提供参考。     

基于AMESim的液压挖掘机LUDV系统仿真分析

负载独立流量分配(LUDV)因其抗流量饱和及节能广泛应用在液压挖掘机上,但因阀口开启或负载交替变换成为系统最高压力时,会产生一定的液压冲击。针对这一问题,分析LUDV控制原理,并根据LUDV系统以AMESim为平台建立模型,给定交替变化负载信号,对多路阀、补偿阀进出口压力流量特性进行仿真分析。结果表明:建立的模型是正确的;适当增加压力补偿阀弹簧刚度、适当减小补偿阀阀芯最大位移及适当扩大节流口直径可减弱液压冲击,提升系统的稳定性。     

电动挖掘机LUDV液压系统流量匹配研究

以某型电动挖掘机LUDV液压系统为研究对象,从减小溢流损失、提高节能的角度,结合异步电机调速性良好的特点,介绍一种液压系统流量匹配方法。液压系统采用泵阀同步控制方式,预设多路阀的主阀压差为1.4 MPa,手柄信号同时控制定量泵的转速和LUDV多路阀的过流面积。提出挖掘机工作机构所需流量的数学模型,建立了液压系统AMESim仿真模型并进行仿真分析。仿真结果表明:当挖掘机执行机构单一或者复合动作时,泵的输出流量为期望值,泵的出口压力比最高负载传感压力高1.4 MPa;当系统流量饱和时,主阀压差减小,各执行机构流量按需求流量成比例分配而不发生干涉。     

具有压差-位移检测装置的多路阀特性研究

相较负载敏感系统，采用泵阀协同压力流量复合控制系统时流量控制更加精准，系统压损更小。但采用压力传感器检测阀口前后压差、实时调节阀口开度来实现流量精准调节，当阀口压力高频波动时会引起阀芯振荡，从而导致压力冲击和流量不稳定。针对这种情况，提出一种提高系统阻尼比的压差-位移检测装置，实现在压力高频波动时抑制阀芯振荡以提高系统稳定性。利用AMESim软件建立电子压力补偿的控制系统模型并验证；建立具有该装置的控制系统仿真模型，通过仿真研究该装置对系统特性的影响。结果表明：该装置中的弹簧刚度、黏性阻尼系数、活塞质量对系统特性的影响依次减小；当负载频率小于50 Hz时，不采用压差-位移检测装置可以保证流量的稳定以及准确；当负载频率为50～80 Hz时，采用压差-位移检测装置的输出流量的波动减小了15%～30%;主阀芯的振荡减小了约85%。     

负载敏感液压系统的防冲击技术研究

针对负载敏感液压系统在快操作时出现压力冲击的问题,以汽车起重机卷扬系统为载体进行防冲击技术研究。采用AMESim软件建立负载敏感液压系统的仿真模型,结合实验数据对仿真模型进行优化。通过仿真分析,找出导致压力冲击的根源。在此基础上,对液压系统进行优化设计。仿真结果和整机测试数据均表明:采用三通流量阀原理的防冲击阀,能有效降低液压系统压力冲击幅值,防冲击效果显著。     

压力补偿在高空作业车同步动作上的应用

针对高空作业车双缸同步控制精度不高和多执行器同时动作时出现流量不足的现象,采用压力补偿阀使双缸的负载相同,在多执行器同时动作时充当负荷均衡阀使系统对流量具有抗饱和性能。用电液控制阀调节执行器的速度以达到节能的目的。运用AMESim软件进行仿真,为优化压力补偿在系统中的运用提供了理论依据。     

阀后补偿负载敏感液压系统优化设计及AMESim仿真研究

针对传统阀后补偿负载敏感液压系统较低压力侧压力补偿阀工作时温升高、使用性能及寿命低等缺点,提出一种两个液阻并联分流的改进阀后补偿负载敏感液压系统。利用AMESim仿真软件建立该系统的模型并进行仿真研究。结果表明:在相同工况下,改进后的负载敏感系统能够根据需要灵活降低单个压力补偿阀上的能量损耗,提高系统及元件的性能和使用寿命。所得结论为阀后补偿负载敏感液压系统的优化设计提供了参考。     

基于AMESim的液压平衡阀动态特性

在AMESim液压系统仿真软件中建立了液压平衡阀的模型,并根据实际参数搭建了液压平衡回路的系统模型。对几种典型工况下平衡阀的动态特性进行仿真,得出不同主阀芯节流槽结构下平衡阀主阀芯的速度响应曲线、位移响应曲线、主阀流量响应曲线、主阀口压力响应曲线、液压缸速度响应曲线,对仿真结果进行对比分析,得出主阀芯节流槽结构对液压平衡阀动态特性的影响。     

全液压伞钻液压系统设计与仿真

针对全液压六臂伞钻能量损失较大的问题,设计了负载敏感液压操控系统,并建立了全液压伞钻负载敏感系统AMESim仿真模型,仿真验证了系统的负载敏感性能以及回转回路的调速性能,结果说明:负载敏感回路中流量与控制阀开口量相关;在多个负载同时工作时,系统压力和流量均为负载敏感阀所调定的压力和流量,验证了液压系统设计与参数设置的合理性。     

基于二次调节技术的液压绞车系统分析及性能研究

建立了由限压式变量泵供油、蓄能器储能、电液比例伺服阀控变量液压马达的液压绞车容积调速系统。利用AMESim软件,建立了液压绞车比例伺服控制系统仿真模型,利用该模型对系统的性能进行仿真研究。结果表明:该调速系统具有很好的速度跟踪特性、较高的速度控制精度以及较好的系统工作稳定性,同时具有显著的节能效果。     

基于自抗扰控制的直驱电液伺服系统仿真研究

针对直驱式电液伺服系统中存在的非线性特性和外部扰动导致系统流量供给不平衡问题,基于自抗扰控制理论,提出一种基于三阶线性自抗扰控制的液压缸位置控制方法,实现直驱式电液伺服系统电机转速与液压缸位置的闭环控制。同时针对传统系统建模不精确导致控制效果差的问题,在理论分析的基础上,结合电液伺服系统的性能和实际工况,基于AMESim建立直驱式伺服液压系统仿真模型。通过建立AMESim和Simulink的联合仿真模型,验证控制器的有效性。结果表明：该控制策略可以有效消除由于流量供给不平衡导致的液压缸在换向运动时出现位移波动,液压缸位移的平均绝对百分比误差为4.4%,较好地实现位置跟踪。在外负载扰动的情况下,系统具有较强的抗干扰能力,从而保证系统的稳定性。     

基于负载敏感技术的新型注入头液压驱动系统设计

针对某特殊应用场合的轻型小功率注入头,设计一套基于负载敏感技术的定量泵开式液压驱动系统。通过标定负载敏感阀的自身压力,对注入头最大提升力、最大下注力进行限定;利用先导压力控制阀对负载敏感阀的远程压力调节,实现注入头所需提升力、下注力的实时远程控制;通过远程比例手控阀对负载敏感阀阀芯的控制,实现注入头提升速度及下注速度的比例调节。将负载敏感技术应用于注入头液压驱动系统,解决了传统注入头液压驱动系统能耗高、维护困难、成本高等难题,为轻型小功率注入头的液压驱动系统设计提供了一种新思路。     

基于负载敏感技术的液压助力转向系统研究

针对传统液压助力转向系统的压力和流量损失问题,设计了基于负载敏感技术的液压助力转向系统。基于仿真软件AMESim对负载敏感泵和液压助力转向系统进行了建模。仿真结果表明:当在直线行驶工况下,该系统以低压、小流量的待机状态输出;当有转向需求时,系统能根据转阀开启阀度,快速调节泵出口的压力和流量,并且能够满足助力需求。基于负载敏感技术的液压助力转向系统在车辆行驶过程中能减小能量消耗,达到节能的目的。     

配流阀结构特征对微型高压柱塞泵流量输出特性的影响

为满足航空泵高功率密度化要求，微型高压柱塞泵采用阀配流方式能够有效减少泄漏，提高容积效率。针对影响微型高压柱塞泵流量输出特性的主要因素，建立阀配流微型高压柱塞泵数学模型，通过AMESim搭建不同结构的单向阀配流模型，将球阀、锥阀、平板阀等不同形式的单向阀芯进行不同组合结构的建模及仿真试验，对微泵的余隙容积、斜盘倾角、负载压力及单向阀的弹簧刚度、阀芯质量等影响因素进行仿真分析。结果表明：在现有结构下，吸液阀和排液阀均为平板阀时是最优配流阀组合形式；微泵在变转速工况下容积效率稳定，阀芯质量对配流阀迟滞性影响较小；增大斜盘倾角及减小负载压力和余隙容积能够有效改善配流阀开启滞后角，进而提高容积效率。     

负载敏感液压系统节能设计及AMESim仿真分析

阀后补偿负载敏感液压系统中关键元件压力补偿阀通过阀前后补偿压差来调节流量,因而会造成一定的能量损失,降低系统效率的同时元件使用性能及寿命也大大降低。鉴于此,提出一种以串联液阻分压来降低补偿压差的节能阀后补偿负载敏感液压系统。利用AMESim仿真软件建立仿真模型并进行仿真分析。结果表明：在相同的工况下,改进后的负载敏感系统,能够降低工作时压力补偿阀的能量损耗,提高系统及元件的性能及使用寿命。所得结论为阀后补偿负载敏感液压系统的优化设计提供了参考。     

稳态液动力对多路阀阀芯操纵力的影响

利用AMESim平台搭建多路阀铲斗联负流量控制系统,在不同负载条件下仿真得到输出流量与阀芯行程之间的关系,并以此确定FLUENT仿真模型在不同阀芯行程下的进口油液速度。基于FLUENT仿真,发现随着阀芯行程的增大,阀芯上的稳态液动力先增大后减小,方向与阀芯运动方向相反,使阀口趋于关闭,且负载越大,稳态液动力越小。通过误差分析发现,在计算阀芯操纵力时,忽略稳态液动力,会导致较大的计算误差。所以在建立阀芯的静态力平衡方程时,有必要将稳态液动力考虑在内。