CN103032421B - 换向液压系统及其控制方法、混凝土泵送设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种换向液压系统及其控制方法、混凝土泵送设备。该换向液压系统包括电控恒压泵（1）和与电控恒压泵（1）通过液压管路连接的分配机构，换向液压系统还包括连接在电控恒压泵（1）和分配机构之间的液压管路上的分配压力传感器（5），且分配压力传感器（5）通过控制装置（10）连接至电控恒压泵（1）的控制端。根据本发明的换向液压系统，能够减小调试工作量及调试过程中的人为误差，精确控制分配压力切断值。

Description

换向液压系统及其控制方法、混凝土泵送设备

技术领域

本发明涉及混凝土泵送设备，具体而言，涉及一种换向液压系统及其控制方法、混凝土泵送设备。

背景技术

在粘稠物料的泵送，例如混凝土泵送施工中，混凝土输送泵应用非常广泛。混凝土输水泵通常为双缸泵，两个输送缸内的活塞交替往复运动，使得混凝土不断从料斗吸入输送缸。混凝土分配阀用来控制混凝土输送泵中的料斗、混凝土缸、混凝土输送管之间的混凝土流动，一般有S管式、闸板式及蝶阀式几种结构形式，目前，S管式应用最为广泛。S管分配阀均采用液压驱动，常用的有恒压泵系统、齿轮泵系统。恒压泵系统中，根据恒压泵压力控制形式，又可分为电控恒压泵系统和非电控恒压泵系统，电控恒压泵系统由于适应范围广，应用日渐广泛。图1为常用的电控恒压泵系统的换向液压系统原理示意图。

该系统包含电控恒压泵1’、单向阀2’、溢流阀3’、球阀4’、压力表5’、蓄能器6’、电液换向阀7’、分配油缸8’和9’、控制器。电控恒压泵1’的压力切断设定值可通过控制电流大小的方式进行调节。

电控恒压系统的特点在于可根据产品工况和其它预设条件对分配压力进行调整。如可以根据工况（如混凝土标号等等）设置几档，每一档对应一种分配压力。也可根据其它系统的压力（如泵送液压系统压力或搅拌系统压力等）对分配压力进行调整。目前，最常用的是根据泵送系统压力或搅拌系统压力调整分配系统压力。该系统目前常用的控制方法如下：

检测泵送压力或搅拌压力，根据泵送压力或搅拌压力算出对应的分配压力切断值（即电控恒压泵的切断值），根据预设的电控恒压泵控制电流与分配压力切断值之间的关系，算出对应的电控恒压泵控制电流，调节电控恒压泵控制电流至所计算出的电控恒压泵控制电流。

这种方法存在如下缺陷：

（1）电控恒压泵控制电流与压力切断曲线为近似曲线，如图2所示，a为电流增大时的压力、电流曲线，b为电流减小时的压力曲线。由图可以看出，同样的电流，a、b对应的输送压力存在差距，因此，当根据电控恒压泵控制电流对切断压力进行调整时，实际获取的分配压力与实际所需的分配压力之间会存在一定偏差，导致分配压力控制精度较差。

（2）随着油温、流量的变化，控制电流对应的压力切断值也会有所不同。

（3）调试时，每一台都要对控制电流进行校对。

发明内容

本发明旨在提供一种换向液压系统及其控制方法、混凝土输送泵，能够减小调试工作量及调试过程中的人为误差，精确控制分配压力切断值。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种换向液压系统，包括电控恒压泵和与电控恒压泵通过液压管路连接的分配机构，换向液压系统还包括连接在电控恒压泵和分配机构之间的液压管路上的分配压力传感器，且分配压力传感器通过控制装置连接至电控恒压泵的控制端。

进一步地，换向液压系统还包括设置在电控恒压泵和分配机构之间的液压管路上的蓄能器，电控恒压泵的出口端设置有防止液压油回流的止回阀。

进一步地，换向液压系统还包括设置在电控恒压泵和分配机构之间的液压管路上溢流阀和/或截止阀。

进一步地，控制装置包括：比较模块，比较分配压力传感器检测到的分配压力与所需分配压力的大小；调节模块，根据比较模块输出的比较结果调节电控恒压泵的切断压力。

根据本发明的另一方面，提供了一种换向液压系统的控制方法，换向液压系统包括电控恒压泵、分配机构、分配压力传感器和控制装置，分配压力传感器通过控制装置连接至电控恒压泵的控制端，换向液压系统的控制方法包括：通过分配压力传感器检测电控恒压泵输出的实际分配压力；控制装置根据检测到的实际分配压力调节该电控恒压泵的切断压力，通过调整切断压力调整实际分配压力至所需分配压力。

进一步地，控制装置包括比较模块和调节模块，控制装置根据检测到的实际分配压力调节该电控恒压泵的切断压力，通过调整切断压力调整实际分配压力至所需分配压力的步骤包括：通过比较模块比较检测出的实际分配压力与所需分配压力的大小；调节模块根据实际分配压力与所需分配压力的比较结果调节电控恒压泵的控制端，使电控恒压泵的输出分配压力与所需分配压力相匹配。

进一步地，调节模块根据实际分配压力与所需的分配压力的比较结果调节电控恒压泵的控制端，使实际分配压力与所需分配压力相匹配的步骤包括：当检测出的实际分配压力大于所需分配压力时，调节模块调节电控恒压泵的控制电流，使切断压力减小；当检测出的实际分配压力小于所需分配压力时，调节模块调节电控恒压泵的控制电流，使切断压力增大。

进一步地，换向液压系统还包括设置在电控恒压泵和分配机构之间的液压管路上的蓄能器，调节模块根据实际分配压力与所需的分配压力的比较结果调节电控恒压泵的控制端，使实际分配压力与所需分配压力相匹配的步骤还包括：在释放蓄能器内的蓄积能量后，使分配机构消耗蓄能器释放的蓄积能量，然后再次对电控恒压泵的输出分配压力进行检测。

进一步地，所需分配压力根据执行机构所需工作压力确定，执行机构包括泵送机构和/或搅拌机构。

根据本发明的再一方面，提供了一种混凝土泵送设备，包括换向液压系统，该换向液压系统为上述的换向液压系统。

应用本发明的技术方案，换向液压系统包括电控恒压泵和与电控恒压泵通过液压管路连接的分配机构，换向液压系统还包括连接在电控恒压泵和分配机构之间的液压管路上的分配压力传感器，分配压力传感器与分配机构并联设置，且分配压力传感器通过控制装置连接至电控恒压泵的控制端。分配压力传感器通过控制装置与电控恒压泵的控制端连接，就实现了反馈回路控制，可以通过控制装置根据实际测得的分配压力对分配压力进行调整，使分配压力满足使用需要，控制更加精确，能够有效减少调试工作量和调试过程中的人为误差。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中的换向液压系统的结构示意图；

图2示出了根据图1的换向液压系统的控制电流与压力切断曲线图；

图3示出了根据本发明的实施例的换向液压系统的结构示意图；以及

图4示出了根据本发明的实施例的换向液压系统的工作流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图3所示，根据本发明的实施例，一种换向液压系统包括电控恒压泵1和与电控恒压泵1通过液压管路连接的分配机构，换向液压系统还包括连接在电控恒压泵1和分配机构之间的液压管路上的分配压力传感器5，分配压力传感器5通过控制装置10连接至电控恒压泵1的控制端。

分配压力传感器5用于测量电控恒压泵1的实际分配压力，并将测量的实际分配压力输送至控制装置10，控制装置10根据分配压力传感器5检测的实际分配压力对电控恒压泵1的控制端进行相应调整，改变电控恒压泵1的控制端的控制电流，以此来改变电控恒压泵1的切断压力，使电控恒压泵1输出的实际分配压力最终满足所需分配压力。当电控恒压泵1的压力到达一定压力时，电控恒压泵1里面的切断阀切断电控恒压泵1的输出，使得电控恒压泵1不再输出压力，此一使得电控恒压泵1切断输出的压力即为上述的切断压力，当电控恒压泵1到达该切断压力值时，不再向外输出压力，进入零输出状态。该所需分配压力是指满足执行机构工作压力所需的分配压力，该所需分配压力为理论分配压力或目标分配压力，可以根据经验值或者根据执行机构压力传感器实际测得的执行机构工作压力来计算得出。

控制装置10包括比较模块11和调节模块12，比较模块11用于比较分配压力传感器5检测到的分配压力与所需分配压力的大小；调节模块12根据比较模块11输出的比较结果调节电控恒压泵1的切断压力，进而实现对电控恒压泵1的实际分配压力的调整。

分配压力传感器5通过控制装置10与电控恒压泵1的控制端进行连接，从而对电控恒压泵1的分配压力控制形成反馈回路控制，可以根据分配压力传感器5所反馈的实际分配压力与所需分配压力进行比较，根据比较结果对电控恒压泵1的控制电流进行实时控制，从而对分配压力进行调整，使分配压力满足使用需要。由于本实施例中的压力分配是直接将实际分配压力和所需分配压力进行比较，进而对切断压力进行调整，在调整过程中，无需对切断压力的实际值进行计算，只需要逐步调整切断压力，然后检测实际分配压力，使实际分配压力最终与所需分配压力相同即可，因此控制更加精确，能够有效减少调试工作量和调试过程中的人为误差。

换向液压系统还包括设置在电控恒压泵1和分配机构之间的液压管路上的蓄能器6，电控恒压泵1的出口端设置有防止液压油回流的止回阀2。该止回阀例如为单向阀。电控恒压泵1将液压能量蓄积至蓄能器6，使蓄能器6内蓄积的压力（即实际分配压力）与分配机构所需的理论分配压力相同，然后电控恒压泵1切断压力输出，此时可以打开电磁阀，使蓄能器6释放蓄积能量，使得分配压力满足执行机构工作所需的分配压力需要，以便为执行机构提供足够的分配压力，保证执行机构的正常工作。此种情况下，由于电控恒压泵1不再输出压力，当蓄能器6释放蓄积能量时，所释放的压力大于电控恒压泵1的工作压力，因此，需要在电控恒压泵1的输出端设置止回阀2，以防止液压油由于蓄能器6的能量释放而回流至电控恒压泵1。此外，蓄能器6还可以用来作为缓冲装置，来吸收分配机构动作过程中的冲击作用力，从而保护整个液压系统。

换向液压系统还可以包括设置在电控恒压泵1和分配机构之间的液压管路上的溢流阀3和/或截止阀4。溢流阀3在这里主要起到对换向液压系统的保护作用。在一般情况下，当电控恒压泵1的分配压力过大时，分配压力传感器5能够及时检测到分配压力，并通过控制装置10对电控恒压泵的分配压力进行调节，以防止电控恒压泵的分配压力超出换向液压系统的安全范围。当分配压力传感器5或者控制装置10出现问题时，换向液压系统一旦压力过大，就可以通过溢流阀3溢流，从而对换向液压系统进行保护。截止阀4可以在系统停止后将液压油卸入回油箱中。截止阀4这里例如为球阀。

分配机构包括换向阀、第一分配油缸8和第二分配油缸9，分配机构通过换向阀来控制第一分配油缸8和第二分配油缸9的摆动动作。换向阀这里例如为电液换向阀7，此处该电液换向阀7为三位四通电液换向阀。

在混凝土机械中，执行机构包括泵送系统和/或搅拌系统，通过在泵送或搅拌系统中安装的执行机构压力传感器，可以测量泵送或搅拌系统压力。控制器可以根据泵送或搅拌系统的执行机构压力传感器所测得的压力计算换向液压系统所需的分配压力，也即理论分配压力，换向液压系统根据该理论分配压力对电控恒压泵1的控制电流进行调整，从而改变电控恒压泵1的切断压力，最终使电控恒压泵1的实际分配压力与该理论分配压力相同。此时，切断压力虽然可能由于存在误差等原因而导致与实际分配压力并不相同，但最终获取的实际分配压力由于不断的调整最终还是能够满足理论分配压力（也即所需分配压力）的需要。如果执行机构不发生改变，则该切断压力的压力切断值无需进行调整，如果执行机构的工作压力发生变化，则分配压力传感器5继续参与分配压力的调整，最终仍然使电控恒压泵1的实际压力分配与理论分配压力相符合。

结合参见图4所示，在换向液压系统开始工作时，泵送或搅拌系统压力传感器检测泵送机构或搅拌机构的工作压力，并反馈给控制装置10，通过控制装置10计算出执行机构工作所需的理论分配压力，然后分配压力传感器5检测输送蓄能器6内蓄积的液体压力（即分配压力），并将该分配压力反馈至控制装置10，控制装置10接收到分配压力传感器5所检测到的实际分配压力后，通过比较模块11来比较该实际分配压力与执行机构工作所需的理论分配压力的大小，并根据比较结果对分配压力进行调整。当分配压力传感器5测得的实际分配压力小于所需分配压力时，则通过控制装置10的调节模块12调节电控恒压泵的控制电流的大小，从而调大分配压力，直至该实际分配压力与理论分配压力相同。当分配压力传感器5测得的实际分配压力大于所需分配压力时，则通过控制装置10的调节模块12调节电控恒压泵的控制电流的大小，从而调小分配压力，直至该实际分配压力与理论分配压力相同。通过分配压力传感器5测得的实际分配压力不断对电控恒压泵1的分配压力进行调整，就可以使电控恒压泵1的实际分配压力最终满足所需分配压力。当调整到所需分配压力之后，就可以保持电控恒压泵1的实际分配压力至所需分配压力，直至检测到的实际分配压力再次不能满足所需分配压力的要求。

在调整过程中，会有蓄能器6释放能量的过程。在释放能量的过程中，由于蓄能器6对分配机构的分配作用，分配能量不断作用在分配机构上，分配压力会不断下降，分配机构动作完成后，蓄能器6压力下降至一定值，电控恒压泵1再次对蓄能器6进行充能，蓄能器6再次充压到理论分配压力。所以检测实际分配压力应排除蓄能器6释放及充压过程中的压力变化，而只检测蓄能器6充压完成后的压力。由于止回阀2的保压和反向截止作用，在分配机构没有换向前，即蓄能器6没有进行一次压力释放过程，在不考虑泄漏的情况下，即使此时对电控恒压泵1进行调整，分配压力也不会下降电控恒压泵。所以，每次对电控恒压泵1的分配压力进行调整后，需等分配完成一次以上动作后再检测实际分配压力。

本发明的换向液压系统及其控制方法尤其适用于双缸泵送系统。

根据本发明的实施例，一种混凝土泵送设备包括换向液压系统，该换向液压系统为上述的换向液压系统。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：换向液压系统包括电控恒压泵和与电控恒压泵通过液压管路连接的分配机构，换向液压系统还包括连接在电控恒压泵和分配机构之间的液压管路上的分配压力传感器，分配压力传感器与分配机构并联设置，且分配压力传感器通过控制装置连接至电控恒压泵的控制端。分配压力传感器通过控制装置与电控恒压泵的控制端连接，就实现了反馈回路控制，可以通过控制装置根据实际测得的分配压力对分配压力进行调整，使分配压力满足使用需要，控制更加精确，能够有效减少调试工作量和调试过程中的人为误差。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种换向液压系统，包括电控恒压泵(1)和与所述电控恒压泵(1)通过液压管路连接的分配机构，其特征在于，所述换向液压系统还包括连接在所述电控恒压泵(1)和所述分配机构之间的液压管路上的分配压力传感器(5)，且所述分配压力传感器(5)通过控制装置(10)连接至所述电控恒压泵(1)的控制端，所述控制装置(10)包括：

比较模块(11)，比较所述分配压力传感器(5)检测到的分配压力与所需分配压力的大小；

调节模块(12)，根据比较模块(11)输出的比较结果调节所述电控恒压泵(1)的切断压力。

2.根据权利要求1所述的换向液压系统，其特征在于，所述换向液压系统还包括设置在所述电控恒压泵(1)和所述分配机构之间的液压管路上的蓄能器(6)，所述电控恒压泵(1)的出口端设置有防止液压油回流的止回阀(2)。

3.根据权利要求1所述的换向液压系统，其特征在于，所述换向液压系统还包括设置在所述电控恒压泵(1)和所述分配机构之间的液压管路上的溢流阀(3)和/或截止阀(4)。

4.一种换向液压系统的控制方法，其特征在于，换向液压系统包括电控恒压泵(1)、分配机构、分配压力传感器(5)和控制装置(10)，所述分配压力传感器(5)通过所述控制装置(10)连接至所述电控恒压泵(1)的控制端，所述换向液压系统的控制方法包括：

通过分配压力传感器(5)检测电控恒压泵(1)输出的实际分配压力；

控制装置(10)根据检测到的实际分配压力调节该电控恒压泵(1)的切断压力，通过调整切断压力调整实际分配压力至所需分配压力，

所述控制装置(10)包括比较模块(11)和调节模块(12)，所述控制装置(10)根据检测到的实际分配压力调节该电控恒压泵(1)的切断压力，通过调整切断压力调整实际分配压力至所需分配压力的步骤包括：

通过比较模块(11)比较检测出的实际分配压力与所需分配压力的大小；

调节模块(12)根据实际分配压力与所需分配压力的比较结果调节电控恒压泵(1)的控制端，使电控恒压泵(1)的输出分配压力与所需分配压力相匹配。

5.根据权利要求4所述的换向液压系统的控制方法，其特征在于，所述调节模块(12)根据实际分配压力与所需的分配压力的比较结果调节电控恒压泵(1)的控制端，使电控恒压泵(1)的输出分配压力与所需分配压力相匹配的步骤包括：

当检测出的实际分配压力大于所需分配压力时，调节模块(12)调节电控恒压泵(1)的控制电流，使切断压力减小；

当检测出的实际分配压力小于所需分配压力时，调节模块(12)调节电控恒压泵(1)的控制电流，使切断压力增大。

6.根据权利要求4所述的换向液压系统的控制方法，其特征在于，所述换向液压系统还包括设置在所述电控恒压泵(1)和所述分配机构之间的液压管路上的蓄能器(6)，所述调节模块(12)根据实际分配压力与所需分配压力的比较结果调节电控恒压泵(1)的控制端，使电控恒压泵(1)的输出分配压力与所需分配压力相匹配的步骤还包括：

在释放蓄能器(6)内的蓄积能量后，使分配机构消耗蓄能器(6)释放的蓄积能量，然后再次对电控恒压泵(1)的输出分配压力进行检测。

7.根据权利要求4所述的换向液压系统的控制方法，其特征在于，所述所需分配压力根据执行机构所需工作压力确定，该执行机构包括泵送机构和/或搅拌机构。

8.一种混凝土泵送设备，包括换向液压系统，其特征在于，所述换向液压系统为权利要求1至3中任一项所述的换向液压系统。