CN103286250B - 锻造液压机泵组流量的控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锻造液压机的流量控制系统和控制方法，该控制系统包括不少于一台的双联泵，每台双联泵包括一台的大功率定量泵以及一台小功率泵，其中大功率定量泵的额定输出流量为小功率泵的额定输出流量的2倍，小功率泵中包括有至少一台比例变量泵，因此该控制系统配合本发明中的流量控制方法，可满足液压机快速提升供油量的同时，减小运行时输出流量对于液压机管路的冲击；由于大功率定量泵的额定输出流量是小功率泵的额定输出流量的2倍，因此可以通过不同数量的大功率定量泵和小功率泵的搭配来达到控制系统预设的输出流量，输出流量不存在无法精确达到的盲区，此外，本控制系统还包括有比例变量泵，控制系统可以实现输出流量的无级调节。

Description

锻造液压机泵组流量的控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种应用于泵组流量的控制系统；具体而言，是一种应用于大流量多双联泵的锻造液压机，进行流量控制的系统；此外，本发明还涉及到一种运用该控制系统进行流量控制的方法。

背景技术

随着金属压延行业的飞速发展，对于液压机的吨位需求也越来越高，特别的针对于要求工作速度高的快速锻造液压机，针对于大流量大吨位的液压机泵组流量控制系统以及相应的流量控制方法应运而生。

现有的锻造液压机一般采用包含有多组大功率比例变量泵的控制系统对液压机的输出流量进行控制，该控制系统对于输出流量的控制采用的技术方案是：利用大功率比例变量泵具有可根据液压机工作动作需求而比例调节泵的输出流量的优点，因此可将多个比例变量泵启动并进行调节，以实现输出流量的无级调节，减轻了大流量波动对系统管路的冲击，并且可以实现流量的无级调节，这样的控制系统的控制精度更高，适用于对于控制精度有较高要求的行业。

然而，该控制系统存在以下缺陷：

(1)大功率比例变量泵在提高输出流量时，动态响应比较慢，难以满足锻造液压机短时间内快速提高输出流量的工况要求。

(2)大功率比例变量泵的设计和调试的成本高：大功率比例变量泵由于制造工艺要求高，使用领域相对狭小，一般均集中于几个国外品牌的进口产品，比例变量泵需要在进行液压机设计时提前很长一段时间进行订购，并且该大功率比例变量泵的到达时间难以确定，如若无法按时达到，则将影响液压机在安装调试进度；此外，大功率比例变量泵及其相配套的斜盘装置以及比例阀在安装调试的过程中，每台比例变量泵都需要进行动态曲线的调试，这种调试需要经验丰富的工作人员专业从事，耗费时间长，效率低, 成本高。

(3)大功率比例变量泵的使用成本高：大功率比例变量泵相对于结构更加简单的大功率定量泵，在日常的生产使用过程中不容易进行维护，如果出现故障则不容易维修，后期的使用成本更高。

发明内容

本发明的第一个目的，是为解决现有技术的上述缺陷，而提供一种应用于锻造液压机泵组流量的控制系统；

本发明的第二个目的，是提供一种根据上述的应用于上述锻造液压机泵组流量的控制系统的控制方法。

一方面，本发明提供了一种锻造液压机的流量控制系统，包括：

不少于一组的用于控制该液压机主油管液压油流量输出的双联泵；

用于驱动所述双联泵的电机，以及用于控制所述电机启动的电机控制装置；

分别用于控制所述双联泵的两台泵流量输出的一号控制阀组和二号控制阀组；

用于测量所述流量控制系统的输出流量的流量测量装置；以及

用于设定控制系统的预设输出流量，以及显示和控制控制系统的输出流量的输入输出装置；

其特征在于：

所述每台双联泵均包括一台大功率定量泵以及一台小功率泵，其中大功率定量泵的额定输出流量为小功率泵的额定输出流量的2倍；各个双联泵中的小功率泵至少有一台为比例变量泵；所述流量控制系统还包括有用于调节比例变量泵输出流量的斜盘装置，以及用于控制该斜盘装置运行的比例伺服阀。

优选的，所述一号控制阀组与二号控制阀组结构相同，均包括有减压阀、一号插装阀、二号插装阀、三号插装阀以及方向控制阀；其中所述大功率定量泵的出油口所述一号插装阀的主油口B、三号插装阀的主油口F、减压阀的输入口以及方向控制阀的输入口连接；所述小功率泵的出油口与二号插装阀的主油口C、三号插装阀的主油口F、减压阀的输入口以及方向控制阀的输入口连接；三号插装阀的主油口F连通于所在的控制阀组的回油管，三号插装阀的主油口E与二号插装阀的主油口D连通，三号插装阀与连通于其控制口的方向控制阀、以及三号插装阀连接的油管组成方向控制回路；减压阀和二号插装阀及其连接的油管组成减压阀组回路；一号插装阀的主油口A连通于该控制阀组的出油口。

优选的，所述一号控制阀组和/或二号控制阀组安装有出油口压力检测装置。

优选的，所述电机控制装置的运行由所述输入输出装置控制。因此，所述控制系统可以通过所述输入输出装置集中显示和设定控制系统输出流量的同时还可以控制电机控制装置的工作，从而控制与电机控制装置相连的电机的运行，实现了控制系统的集中控制。

另一方面，本发明还提供了一种用于液压机的泵组流量控制系统的控制方法，包括如下步骤：

1)使用者预先设定所述控制系统的预设输出流量，以及大功率定量泵以及小功率泵的额定输出功率；

2)启动预设输出流量所需的双联泵的电机；

3)流量测量装置将测得的输出流量数据输入至输入输出装置，输入输出装置判断所述控制系统的输出流量：若控制系统的输出流量与预设输出流量的差值小于所述小功率泵的额定输出流量，则输入输出装置输出信号至电机控制装置，负载运行并调节比例变量泵，同时继续判断，以使所述控制系统的输出流量达到预设输出流量；若控制系统的输出流量与预设输出流量的差值大于小功率泵的额定输出流量并且小于大功率定量泵的额定输出流量，则输入输出装置输出信号至电机控制装置，负载运行2台包含有比例变量泵的小功率泵并进行调节，同时输入输出装置继续判断，以使控制系统的输出流量达到预设输出流量；若控制系统的输出流量与预设输出流量的差值大于所述大功率定量泵的额定输出流量，则电机驱动所述小功率泵负载运行至额定输出流量，并运行下一步骤；

4)流量测量装置将测得的输出流量数据输入至输入输出装置，输入输出装置判断所述控制系统的输出流量，若控制系统的输出流量与预设输出流量的差值小于所述小功率泵的额定输出流量，则输入输出装置输出信号至电机控制装置，增加运行1台比例变量泵负载并调节，同时输入输出装置继续判断，以达到预设输出流量；若输入输出装置判断输出流量与预设输出流量的差值大于小功率泵的额定输出流量并且小于大功率定量泵的额定输出流量，则输入输出装置输出信号至电机控制装置增加负载运行2台包含有比例变量泵的小功率泵并进行调节，同时输入输出装置继续判断，以使控制系统的输出流量达到预设输出流量；若所述差值大于所述大功率定量泵的额定输出流量，则输入输出装置输出信号至电机控制装置负载运行大功率定量泵至其额定输出流量，并对其他的双联泵实施步骤3)的运行过程。

因此，相对于现有技术，本发明具有的有益效果是：本控制系统包含有多组由同一台电机驱动的双联泵，该双联泵包括一台的大功率定量泵以及一台小功率泵，相较于完全采用大功率比例变量泵作为液压机主油管流量输出装置的搭配，本可以对于输出流量的提高更加迅速，更能够满足液压机输出流量快速大流量的需求；在运行大功率定量泵之前，先运行小功率泵，以减小大功率泵在运行时输出的流量对于液压机管路的冲击；由于大功率定量泵的额定输出流量是小功率泵的额定输出流量的2倍，因此可以通过不同数量的大功率定量泵和小功率泵的搭配来达到控制系统预设的输出流量，输出流量不存在无法精确达到的盲区，此外，本控制系统还包括有比例变量泵，由此，控制系统可以实现输出流量的无级调节；本控制系统减少了大功率比例变量泵的使用，而使用易于采购并且运输周期更容易保证的小功率的比例变量泵，因此液压机在安装调试的周期得以保证，设计和调试的成本更低；此外，由于本控制系统采用本发明的控制方法，因此可以尽可能的减少比例变量泵的使用，而替代成易于调试、保养和后期维护的定量泵，后期的使用成本更低。

附图说明

图1是本发明中的控制系统的实施例的系统框图；

图2为控制系统的双联泵1、电机2以及控制阀组3的部分的液压原理图；

图3为控制系统中的控制阀组3的液压原理图；

图4为本发明中的控制方法的流程示意图。

图中：

1、双联泵；1-1、大功率定量泵；1-2、小功率泵；1-21、比例变量泵；1-22、小功率定量泵；

2、电机；

3、控制阀组；3-1、一号控制阀组；3-2、二号控制阀组；3-31、斜盘装置；3-32、比例伺服阀；3-41、减压阀；3-42、一号插装阀；3-43、二号插装阀；3-44、三号插装阀； 3-45、方向控制阀；3-5、压力检测装置；

4、电机控制装置；

5、流量测量装置；

6、输入输出装置。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参考图1至图3，一种锻造液压机的流量控制系统，包括：

不少于一组的用于控制该液压机主油管液压油流量输出的双联泵1；

用于驱动所述双联泵1的电机2，以及用于控制所述电机2启动的电机控制装置4；作为一种实施例，具体来说，电机控制装置4可以为由电机启动与停止按钮、断路器交流接触器、热继电器、时间继电器以及电机启动电路中的多种组成的电机控制电路。

用于控制所述双联泵1的流量输出的控制阀组3，分别用于控制所述双联泵1的两台泵流量输出的一号控制阀组3-1和二号控制阀组3-2；

用于测量所述流量控制系统的输出流量的流量测量装置5；具体来说，流量传感器能够准确测量油液的瞬时流量或积累流量，并将流量测量数据转换为电信号的装置，此信号电压的频率与流体的流量(流速)成正比；

用于设定控制系统的预设输出流量，以及显示和控制控制系统的输出流量的输入输出装置6；电机控制装置4接收输入输出装置6的信号，并根据该信号对电机2进行控制。作为一种实施例，具体来说，输入输出装置6是由触摸屏以及与之互通的可编程序控制器，使用者通过触摸屏预先设定所述控制系统的预设输出流量值，并将该预设输出流量值传送给与之互通的可编程序控制器，可编程序控制器通过其内部程序对预设输出流量以及控制系统的输出流量进行比较判断后根据不同的判断结果对电机控制装置4输出相应的信号；使用者可通过触摸屏观测流量测量装置5反馈回的实时的输出流量，并可通过可编程序控制器进行下一步的操作；作为另一种实施例，输入输出装置6为工控机。优选的，所述电机控制装置4的运行也由所述输入输出装置6控制。

所述每台双联泵1均包括一台大功率定量泵1-1以及一台小功率泵，其中大功率定量泵1-1的额定输出流量为小功率泵的额定输出流量的2倍；各个双联泵1中的小功率泵至少有一台为比例变量泵1-21，其他的小功率泵可以为小功率定量泵1-22；更具体的说，电机2驱动通过联轴器连接的大功率定量泵1-1以及一台小功率泵同时工作；一号控制阀组 3-1的进油口与所述大功率定量泵1-1的出油口连通，二号控制阀组3-2的进油口与所述小功率泵的出油口连通；作为一种优选方案，所述一号控制阀组3-1和/或二号控制阀组 3-2安装有出油口压力检测装置3-5。所述流量控制系统还包括有用于调节比例变量泵1-21 输出流量的斜盘装置3-31，以及用于控制该斜盘装置3-31运行的比例伺服阀3-32。

请参考图3，所述一号控制阀组3-1与二号控制阀组3-2结构相同，均包括有减压阀3-41、一号插装阀3-42、二号插装阀3-43、三号插装阀3-44以及方向控制阀3-45；其中所述大功率定量泵1-1与所述一号插装阀3-42的主油口B、三号插装阀3-44的主油口F、减压阀3-41的输入口以及方向控制阀3-45的输入口连接；所述小功率泵的出油口与二号插装阀3-43的主油口C、三号插装阀3-44的主油口F、减压阀3-41的输入口以及方向控制阀3-45的输入口连接；三号插装阀3-44的主油口F连通于所在的控制阀组3的回油管，三号插装阀3-44的主油口E与二号插装阀3-43的主油口D连通，三号插装阀3-44与连通于其控制口的方向控制阀3-45、以及三号插装阀3-44连接的油管组成方向控制回路；减压阀3-41和二号插装阀3-43及其连接的油管组成减压阀组回路；一号插装阀3-42的主油口A连通于所在的控制阀组3的出油口。控制阀组3的工作原理是这样的：当控制阀组 3处于初始状态时，方向控制阀3-45连通的三号插装阀3-44的控制口油压很小或无压力，液压油由三号插装阀3-44的主油口F进入三号插装阀3-44时，三号插装阀3-44的阀芯上浮，由大功率定量泵1-1/小功率泵输入的液压油从通过三号插装阀3-44的主油口G排出至回油管，该控制阀组3连通的大功率定量泵1-1/小功率泵对所述控制系统不产生流量输出；当所述输入输出装置6控制所述方向控制阀3-45产生位置变换时，三号插装阀3-44 的控制口的油压增大，大功率定量泵1-1/小功率泵输入的液压油通过一号插装阀3-42的主油口A输出，从而使控制系统产生流量输出；当控制阀组3内的油压过高时，减压阀3-41 打开，减压阀3-41连通的二号插装阀3-43的控制口油压变小，二号插装阀3-43的阀芯上浮，控制阀组3输入的液压油通过二号插装阀3-43的主油口D输入至三号插装阀3-44的主油口E，液压油通过三号插装阀3-44的主油口G排出至回油管，控制系统不产生流量输出。

另一方面，请参考图4，本发明还提供了一种用于液压机的双联泵流量控制系统的控制方法，包括如下步骤：

1)使用者预先设定所述控制系统的预设输出流量，以及大功率定量泵1-1以及小功率泵1-2的额定输出功率；

2)启动预设输出流量所需的双联泵1的电机2；

3)流量测量装置5将测得的输出流量数据输入至输入输出装置6，输入输出装置6判断所述控制系统的输出流量：若控制系统的输出流量与预设输出流量的差值小于所述小功率泵的额定输出流量，则输入输出装置6输出信号至电机控制装置4，负载运行并调节所述比例变量泵1-21，同时继续判断，以使所述控制系统的输出流量达到预设输出流量；若控制系统的输出流量与预设输出流量的差值大于小功率泵1-2的额定输出流量并且小于大功率定量泵1-1的额定输出流量，则输入输出装置6输出信号至电机控制装置4，负载运行2台包含有比例变量泵1-21的小功率泵1-2并进行调节，同时输入输出装置6继续判断，以使控制系统的输出流量达到预设输出流量；若控制系统的输出流量与预设输出流量的差值大于所述大功率定量泵1-2的额定输出流量，则电机2驱动所述小功率泵1-2负载运行至额定输出流量，并运行下一步骤；

4)流量测量装置5将测得的输出流量数据输入至输入输出装置6，输入输出装置6判断所述控制系统的输出流量，若控制系统的输出流量与预设输出流量的差值小于所述小功率泵1-2的额定输出流量，则输入输出装置6输出信号至电机控制装置4，增加运行1台比例变量泵1-21负载并调节，同时输入输出装置6继续判断，以达到预设输出流量；若输入输出装置6判断输出流量与预设输出流量的差值大于小功率泵1-2的额定输出流量并且小于大功率定量泵1-1的额定输出流量，则输入输出装置6输出信号至电机控制装置4增加负载运行2台包含有比例变量泵 1-21的小功率泵1-2并进行调节，同时输入输出装置6继续判断，以使控制系统的输出流量达到预设输出流量；若所述差值大于所述大功率定量泵1-1的额定输出流量，则输入输出装置6输出信号至电机控制装置4负载运行大功率定量泵1-1 至其额定输出流量，并对其他的双联泵1实施步骤3)的运行过程。

显然，本领域技术人员可以想到的，液压机控制系统的输出流量属于一种动态的物理量，其在实际应用中，均存在与预设输出流量的偏差，具体而言，只要控制系统的输出流量与预设输出流量的偏差在0.6％的范围之内，即可认为控制系统的输出流量达到预设输出流量。

Claims (4)

1.一种锻造液压机的流量控制系统，包括有

不少于一台的用于控制该液压机主油管液压油流量输出的双联泵；

用于驱动所述双联泵的电机，以及用于控制所述电机启动的电机控制装置；

分别用于控制所述双联泵的两台泵流量输出的一号控制阀组和二号控制阀组；

用于测量所述流量控制系统的输出流量的流量测量装置；以及

用于设定控制系统的预设输出流量，以及显示和控制控制系统的输出流量的输入输出装置；

其特征在于：

每台所述双联泵均包括一台大功率定量泵以及一台小功率泵，其中大功率定量泵的额定输出流量为小功率泵的额定输出流量的2倍；各个双联泵中的小功率泵至少有一台为比例变量泵；所述流量控制系统还包括有用于调节比例变量泵输出流量的斜盘装置，以及用于控制该斜盘装置运行的比例伺服阀；

所述一号控制阀组与二号控制阀组结构相同，均包括有减压阀、一号插装阀、二号插装阀、三号插装阀以及方向控制阀；所述大功率定量泵的出油口分别与一号控制阀组中的一号插装阀的主油口(B)、二号插装阀的主油口(C)、三号插装阀的第一主油口(F)、减压阀的输入口以及方向控制阀的输入口连接；所述小功率泵的出油口分别与二号控制阀组中的一号插装阀的主油口(B)、二号插装阀的主油口(C)、三号插装阀的第一主油口(F)、减压阀的输入口以及方向控制阀的输入口连接；三号插装阀的第一主油口(F)连通于所在的控制阀组的回油管，三号插装阀的第二主油口(E)与二号插装阀的主油口(D)连通，三号插装阀与连通于其控制口的方向控制阀以及三号插装阀连接的油管组成方向控制回路；减压阀和二号插装阀及其连接的油管组成减压阀组回路；一号插装阀的主油口(A)连通于该控制阀组的出油口。

2.根据权利要求1所述的流量控制系统，其特征在于：所述一号控制阀组和/或二号控制阀组安装有出油口压力检测装置。

3.根据权利要求1所述的流量控制系统，其特征在于：所述电机控制装置的运行由所述输入输出装置控制。

4.一种基于权利要求1-3任一项所述流量控制系统的控制方法，包括如下步骤：

1)使用者预先设定所述控制系统的预设输出流量，以及所述大功率定量泵以及小功率泵的额定输出功率；

2)根据双联泵的预设输出流量，启动电机，所述电机为驱动双联泵的电机；

3)流量测量装置将测得的输出流量数据输入至输入输出装置，输入输出装置判断所述控制系统的输出流量：若控制系统的输出流量与预设输出流量的差值小于所述小功率泵的额定输出流量，则输入输出装置输出信号至电机控制装置，负载运行并调节所述比例变量泵，同时继续判断，以使所述控制系统的输出流量达到预设输出流量；若控制系统的输出流量与预设输出流量的差值大于小功率泵的额定输出流量并且小于大功率定量泵的额定输出流量，则输入输出装置输出信号至电机控制装置，负载运行2台包含有比例变量泵的小功率泵并进行调节，同时输入输出装置继续判断，以使控制系统的输出流量达到预设输出流量；若控制系统的输出流量与预设输出流量的差值大于所述大功率定量泵的额定输出流量，则电机驱动所述小功率泵负载运行至额定输出流量，并运行下一步骤；

4)流量测量装置将测得的输出流量数据输入至输入输出装置，输入输出装置判断所述控制系统的输出流量，若控制系统的输出流量与预设输出流量的差值小于所述小功率泵的额定输出流量，则输入输出装置输出信号至电机控制装置，增加运行1台比例变量泵负载并调节，同时输入输出装置继续判断，以达到预设输出流量；若输入输出装置判断输出流量与预设输出流量的差值大于小功率泵的额定输出流量并且小于大功率定量泵的额定输出流量，则输入输出装置输出信号至电机控制装置增加负载运行2台包含有比例变量泵的小功率泵并进行调节，同时输入输出装置继续判断，以使控制系统的输出流量达到预设输出流量；若所述差值大于所述大功率定量泵的额定输出流量，则输入输出装置输出信号至电机控制装置负载运行大功率定量泵至其额定输出流量，并对其他的双联泵实施步骤3)的运行过程。