[發明專利]全液壓伺服動態平衡排氣頭控制系統

無效

• 申請號: 200910023836.2
• 申請日: 2009-09-09
• 公開（公告）號: CN101660554A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 楊大祥;李培力;王冬梅
• 申請（專利權）人: 中國重型機械研究院有限公司
• 主分類號: F15B21/08
• 分類號: F15B21/08;G01M3/02;G01N3/12
• 代理公司: 西安慈源有限責任專利事務所
• 代理人: 鮑燕平

技術領域

本發明涉及液壓伺服控制技術的鋼管水壓試驗機的排氣頭控制，特別是全液壓伺服動態平衡排氣頭控制系統。

背景技術

鋼管水壓試驗機的排氣頭是鋼管水壓試驗機的一個重要部件，其主要功用是：①根據被試鋼管外徑規格，安裝相應的試壓模具及試壓專用密封圈，實現被試鋼管排氣頭端試驗用水的密封；②通過控制安裝于排氣頭上的排氣閥的動作，實現被試鋼管內空氣及時排除，保證試壓用水充填充分及試壓過程安全進行。

排氣頭必須能夠沿被試鋼管長度方向在鋼管上料出料位置和試壓位置之間前后移動，以便被試鋼管上料出料并滿足不同長度鋼管試壓的需要，實現鋼管試壓過程高效連續進行。

現有鋼管水壓試驗機排氣頭的移動，一般采用液壓馬達或電動機驅動絲杠螺母機構實現，并由絲杠螺母承受試壓過程試驗用水對排氣頭的作用力。試驗用水壓力的急劇變化及試壓過程鋼管的形變極易造成絲杠與螺母抱死，一旦出現該種現象，不但被試鋼管內的高壓試驗水無法安全卸壓，而且脫開抱死的絲杠與螺母十分困難，無法實現鋼管水壓試驗機的安全生產及便利維護。

鑒于該種狀況，最新的鋼管水壓試驗機排氣頭移動有改用油缸驅動的，但新設備中的油缸僅用于實現排氣頭在鋼管上料出料位置和密封工作位置之間的移動。鋼管試壓過程中，通過切斷油缸的進、排油通路，依靠油缸內密閉的油液的彈性變形力來平衡試驗用水對排氣頭的作用力，而不再對排氣頭的實際位置變化做任何控制。由于油缸及其進、排油通路無法達到絕對密封，而且油缸內可能混有空氣，這就會造成試壓前期油缸提供的平衡力不足，出現排氣頭較大幅度的退讓現象，加劇了鋼管與試壓專用密封圈間的相對摩擦，降低了密封圈的使用壽命，增加了設備維護及生產成本。當排氣頭退讓嚴重時甚至會出現試壓密封圈脫開被試鋼管而造成安全生產事故。

發明內容

本發明的目的是提供一種響應速度快、控制精度高、性能安全可靠，設備故障率低、維護操作安全簡便的全液壓伺服動態平衡排氣頭控制系統。

本發明的目的是這樣實現的，全液壓伺服動態平衡排氣頭控制系統，至少包括排氣頭位移傳感器、試驗用水壓力傳感器、控制機構和油缸機構，其特征是：依據排氣頭位移傳感器給出的位置信號，通過控制機構對油缸機構的控制實現排氣頭在密封工作位置與鋼管上、下料位置間的移動；通過控制機構檢測試驗用水壓力傳感器信號和油缸機構的平衡油缸壓力傳感器信號；實時動態平衡排氣頭在試壓過程所受到試壓用水的作用力，并根據排氣頭位移傳感器給出的實時位置信號，對排氣頭在試壓過程中的位置變化進行控制。

所述的油缸機構包括兩個活塞式空程移動油缸、一個柱塞式平衡油缸和油箱，兩個活塞式空程移動油缸實現排氣頭的空程移動，一個柱塞式平衡油缸實現排氣頭的動態平衡控制；兩個活塞式空程移動油缸分布在柱塞式平衡油缸的左右兩側；活塞式空程移動油缸和柱塞式平衡油缸均布置在排氣頭的一側。

所述的油缸機構也可以采用一個活塞式空程移動及平衡油缸和油箱，在活塞式空程移動及平衡油缸的活塞腔及活塞桿腔均有平衡油缸壓力傳感器，通過排氣頭位置傳感器信號，控制系統控制排氣頭實現空程移動，通過平衡油缸壓力傳感器提供的信號和試驗用水壓力傳感器信號，實現其動態受力平衡及位置控制。

所述的控制機構包括高壓油泵、伺服閥或高頻響比例閥、充液閥和PLC或計算機；伺服閥或高頻響比例閥的回油口連接油箱，一個工作油口連接柱塞式平衡油缸的柱塞腔；充液閥的低壓口連接油箱、高壓口連接柱塞式平衡油缸的柱塞腔；高壓油泵吸油口連接油箱、出油口與伺服閥或高頻響比例閥的供油口連接；PLC或計算機與高壓油泵、伺服閥或高頻響比例閥和充液閥的電路控制系統連接。

所述的油缸機構包括一個活塞式空程移動及平衡油缸和油箱；所述的控制機構包括高壓油泵、伺服閥或高頻響比例閥以及PLC或計算機，伺服閥或高頻響比例閥的回油口與油箱連接，兩路控制油口分別連接活塞式空程移動及平衡油缸的活塞腔和活塞桿腔；高壓油泵吸油口連接油箱，高壓出油口與伺服閥或高頻響比例閥的供油口連接；PLC或計算機與高壓油泵、伺服閥或高頻響比例閥的電路控制系統連接。

所述的活塞式空程移動油缸具體參數為：活塞直徑為125mm；活塞桿直徑為90mm；油缸行程為1800mm。

所述的柱塞式平衡油缸具體參數為：柱塞直徑為400mm；油缸行程為1800mm。

所述的通過控制機構檢測試驗用水壓力傳感器信號和油缸機構的平衡油缸壓力傳感器信號實時動態平衡排氣頭受力進行控制是：