调速阀的改进

调速阀的改进

0配带电压阀基于电液比速的水利装置广泛应用于原油的流量控制中。根据工作原理，可分为低压补偿型和流量反馈型。国内外许多专家学者对调速阀进行了详细研究。彭欢等人本文作者提出一种基于压差-位移校正的两级插装式比例调速阀,其集成了压力传感器和位移传感器,通过主级进出口压差与主阀芯位移反馈,完成压差-位移校正并实现输出流量的精确控制。1比例方向阀组成如图1为本文作者所设计的比例调速阀工作原理图,由流量控制器、主级以及先导级组成。其中主级采用基于流量-位移反馈原理的插装阀,先导级采用直通式比例方向阀。该阀详细工作过程如下:油液经过主阀芯表面上的反馈槽进入控制腔,先导级关闭时,主级控制腔(上腔)压力p2流量控制器工作过程通过主级的流量q式中:K流经反馈槽可变液阻流量q式中:K主阀芯动态受力平衡方程为:式中:M为主阀芯质量,g;ue26f若忽略主阀芯所受液动力以及主级复位弹簧刚度影响,且主阀芯上下端面积满足式则系统处于稳定时,式(7)可近似简化为:由式(8)可知,当系统处于稳态时控制腔压力p主级与先导级之间流量连续性方程为:式中:V相对于先导级流量q即系统处于稳定状态时,通过反馈槽的流量q该阀出口输出总流量为:输出总流量q将式(10)、(11)代入到方程式(12)中,可得:将式(1)、(2)、(4)、(5)以及式(8)代入上式中可得到:将式(3)代入到上式中即可得到:流量控制器工作过程如下:由反馈位移量x'3各类主级过流面积在SimulationX中建立所设计比例调速阀仿真模型,如图2所示。在仿真模型中,两级阀均可等效为弹簧质量阻尼系统,利用活塞腔、独立节流边以及固定液阻等组成主级,通过可变节流阀加载;其中主级过流面积并未选用独立节流边模块中自带结构,而是通过实验测得的数据反推出实际主级过流面积,其曲线如图3所示,并将该曲线导入到仿真模型中。动力源采用恒压泵供油,油源压力的变化通过改变信号源模块来实现。此外,模型中也考虑了主阀芯液动力以及上端复位弹簧等因素。模型中主要参数设置为:主阀芯上、下端直径分别为20、14.14mm;主阀芯质量为120g,先导级质量为50g;主阀芯弹簧刚度为2N/mm,先导阀芯弹簧刚度为45N/mm;两级阀阻尼大小均设置为70N·s/m;计算步长设置为104不同压力响应的仿真结果图4所示分别为调速阀输出流量q图5为分别在压差5MPa和10MPa下该阀的静态控制特性曲线,从图中可看出两条曲线均具有较好的线性度,表明该阀能够较精确的控制输出流量。图6为流量阶跃曲线,在2s时输入流量信号150L/min,对压差分别为5、10、15MPa的阶跃曲线进行对比分析。3组曲线达到稳定值后其误差率分别为3.65%、2.78%、0.43%,到达稳定值的时间分别为1.29、0.88、0.76s。结果表明随着压差的增大,输出流量精确度增加,响应时间也缩短。图7为入口压力阶跃曲线,改变入口压力从0到10MPa,输入流量信号分别为20、50、100、150L/min。阀芯开启到稳定的响应时间分别为0.8、0.75、0.62、0.47s,稳定值与设定值之间的误差率分别为2.15%、3.72%、3.15%、1.13%。图8为负载阶跃曲线图,保持油源压力10MPa,改变可变节流口大小,使压差由9.5MPa减小至1.5MPa,输入流量信号为100L/min,从图中可看出,当负载发生突变时输出流量突然减小,0.62s直到达到稳态且输出流量基本保持不变。5流量传动阀(1)经过仿真分析,验证了基于压差-位移校正的两级插装式比例调速阀的正确性和可行性。(2)仿真结果表明该阀不仅具有较好的静态负载特性、抗负载干