CN113757196A - 一种长距离供液恒压控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长距离供液恒压控制方法。在长距离供液的末端并联一个比例节流阀或变量液压马达，采用闭环控制方法，检测液压支架输入端压力，将其与期望压力的差值输入PID控制器，通过调节比例节流阀开度或变量液压马达排量，实现液压支架输入端的恒压控制。本发明方法保持液压支架输入端的压力稳定，有效地降低系统的液压冲击，提高液压支架的速度和位置控制性能。

Description

一种长距离供液恒压控制方法
技术领域
本发明涉及了一种供油液控制方法，尤其是涉及了一种长距离供液恒压控制方法，尤其适用于煤炭开采中使用的长距离供液液压系统。
背景技术
目前我国综采工作面装备向大型化和重型化方向发展，整机长度达到几百米，因此需要长距离供液。目前液压支架电液系统存在的问题表现在：由于液压支架和动力源间的管道较长，长距离高压大流量供液动力源对工作面负载和流量需求响应滞后，造成液压支架输入端的压力和流量存在较大波动；长距离供液带来了系统压力损失大、冲击大，元件可靠性低和寿命短。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种长距离供液恒压控制方法，解决了液压支架和动力源间的管道较长而供液需求响应滞造成的液压支架输入端的压力和流量存在较大波动所导致的问题，解决了长距离供液带来了系统压力损失大、冲击大，元件可靠性低和寿命短的技术问题。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括泵站、电液阀组和液压支架，泵站的入口连接到油箱，在泵站的出口连接到电液阀组的入口端，电液阀组的出口端输出到液压支架；在电液阀组的出口和油箱之间并联一个比例节流阀或一个变量液压马达，比例节流阀或变量液压马达一端与电液阀组的出口管路连接，一端与油箱连接；且在液压支架的入口管路设有压力传感器，压力传感器用于检测液压支架的入口管路的压力，反馈到比例节流阀或变量液压马达。
所述的泵站为输出液压动力源的液压器件或者设备。
所述的液压支架为一种液压执行器。
所述的电液阀组用于控制液压支架，所述的电液阀组包含有用于控制液压支架流入流量的阀门。
本发明的恒压控制方法，恒压控制是由一个压力闭环控制实现。
根据液压支架的位置和速度需求，获得液压支架输入端的期望压力；通过在液压支架的入口管道设置的压力传感器检测当前管道压力，期望压力与当前管道压力对比获得压差，压差输入到PID控制器，通过PID控制器将压差转化为比例节流阀的开度控制量或变量液压马达的排量控制量，用开度控制量/排量控制量调节比例节流阀的开度或变量液压马达的排量进而改变流过比例节流阀或变量液压马达的流量，使得液压支架的入口处的油压始终保持恒压。
本发明所述的长距离是指距离大于五百米以上，适用于五百米长距离所导致的压力波动供油液不稳定问题。
所述的液压支架为煤炭开采液压系统中的液压执行器。
本发明的有益效果是：
本发明方法可维持液压支架输入端压力稳定，减小压力冲击，提高系统的可靠性和寿命，提高液压支架的速度和位置控制性能。
附图说明
图1为本发明的一种长距离供液恒压系统示意图。
图2为本发明的长距离供液恒压控制方法原理图。
图3为本发明的一种实施例。
图4为本发明的实施例的控制方法原理图。
图5为本发明的另一种实施例。
图6为本发明的另一种实施例的控制方法原理图。
图中：1-泵站，2-电液阀组，3-压力传感器，4-液压支架，5-比例节流阀/变量液压马达，6-油箱，7-比例节流阀，8-变量液压马达。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，具体实施的装置结构包括泵站1、电液阀组2和液压支架4，泵站1的入口连接到油箱6，在泵站1的出口连接到电液阀组2的入口端，电液阀组2的出口端输出到液压支架4，液压支架4的排油端连通到油箱6；
如图1所示，在电液阀组2的出口和油箱6之间并联一个比例节流阀或一个变量液压马达，比例节流阀或变量液压马达5一端与电液阀组2的出口管路连接，一端与油箱6连接；且在液压支架4的入口管路设有压力传感器3，压力传感器3用于检测液压支架4的入口管路的压力，反馈到比例节流阀或变量液压马达5。
本发明的恒压控制方法，其控制原理如下：
如图2所示，根据液压支架的位置和速度需求，获得液压支架4输入端的期望压力；通过在液压支架4的入口管道设置的压力传感器3检测当前管道压力，期望压力与当前管道压力对比获得压差，压差输入到PID控制器，通过PID控制器将压差转化为比例节流阀的开度控制量或变量液压马达的排量控制量，用开度控制量/排量控制量调节比例节流阀的开度或变量液压马达的排量进而改变流过比例节流阀或变量液压马达的流量，使得液压支架4的入口处的油压始终保持恒压，或者缓慢上升或者缓慢下降，最终实现电液阀组2和液压支架4之间长距离管路的供液恒压控制。
具体实施的液压支架4为煤炭开采液压系统中的液压执行器。
管道的流量需求响应滞后时间t取决于管道长度L和油液流速v，表示为：
Figure BDA0003175116980000031
则当液压支架和动力源间的管道较长的长距离为100m油液流速为5m/s时，管道的流量需求响应滞后20s。
管道的压力波动可由下式表示：
Figure BDA0003175116980000032
其中B为油液体积模量，
Figure BDA0003175116980000034
为压力波动量，q1为管道输入端流量，q2管道输出端流量。q3为减小比例节流开度或变量液压马达排量的输出流量，V为管道的体积，表示为：
V＝πr2L
其中r为管道半径。
当液压支架和动力源间的管道较长的长距离为100m时候，管道的流量需求响应滞后20s。在这20s当中，当液压支架所需流量即管道的输出流量q2发生变化时，根据上述管道压力变化公式可知，此时管道存在
Figure BDA0003175116980000033
的压力波动，管道越长，管道的流量需求响应滞后越长，则管道越长管道压力波动越剧烈。
当液压支架所需流量q2增大时，采用压力传感器10检测当前管道压力，假设为10Mpa，期望压力为11Mpa，则PID控制器输出负的控制信号，减小比例节流开度或变量液压马达排量以减小比例节流开度或变量液压马达的输出流量，从而减小管道压力波动；
当液压支架所需流量q2减小时，假设压力传感器10检测当前管道压力为11Mpa，期望压力为10Mpa，则PID控制器输出正的控制信号，增大比例节流开度或变量液压马达排量使比例节流开度或变量液压马达的输出流量增大，从而减小管道的压力波动。
图3和图4为本发明的一个实施例。液压支架4输入端管道并联一个比例节流阀7，PID控制器将期望压力和当前管道压力的压差转化为比例节流阀开度，调节通过比例节流阀的流量，实现压力的恒压控制。
图5和图6为本发明的另一个实施例。液压支架4输入端管道并联一个变量液压马达8，PID控制器将期望压力和当前管道压力的压差转化为变量液压马达排量，调节通过变量液压马达的流量，实现压力的恒压控制。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，所述实施例仅为本发明的一种实施例，而不是全部的实施例。在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种长距离供液恒压控制方法，包括泵站(1)、电液阀组(2)和液压支架(4)，泵站(1)的入口连接到油箱(6)，在泵站(1)的出口连接到电液阀组(2)的入口端，电液阀组(2)的出口端输出到液压支架(4)；其特征在于：在电液阀组(2)的出口和油箱(6)之间并联一个比例节流阀或一个变量液压马达，比例节流阀或变量液压马达(5)一端与电液阀组(2)的出口管路连接，一端与油箱(6)连接；且在液压支架(4)的入口管路设有压力传感器(3)，压力传感器(3)用于检测液压支架(4)的入口管路的压力，反馈到比例节流阀或变量液压马达(5)。
2.根据权利要求1所述的一种长距离供液恒压控制方法，其特征在于：
根据液压支架的位置和速度需求，获得液压支架(4)输入端的期望压力；通过在液压支架(4)的入口管道设置的压力传感器(3)检测当前管道压力，期望压力与当前管道压力对比获得压差，压差输入到PID控制器，通过PID控制器将压差转化为比例节流阀的开度控制量或变量液压马达的排量控制量，用开度控制量/排量控制量调节比例节流阀的开度或变量液压马达的排量进而改变流过比例节流阀或变量液压马达的流量，使得液压支架(4)的入口处的油压始终保持恒压。
3.根据权利要求1所述的一种长距离供液恒压控制方法，其特征在于：
所述的液压支架(4)为煤炭开采液压系统中的液压执行器。
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