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1、抽油机电液伺服模拟系统伺服阀前压力脉动的分析AnalysisofPressurePulsationBeforetheServovalveofElectro-hydraulicServoSimuletionSystemofwellPumpingUnit高纪念吴伟职黎光西安石油学院,西安,7100651第一作者:男,1940年生,教授摘要抽油机电液伺服模拟系统伺服阀前压力脉动的主要原因是油泵输出压力的脉动和伺服阀输出流量的变化1伺服阀前压力脉动和伺服阀输出流量的变化1伺服阀前压力脉动会影响抽油机悬点运动
2、规律的模拟精度且冲次愈高影响愈严重1抑制和减弱伺服阀前压力脉动的途径是合理选用液压滤波器件,对有蓄能器滤波和无蓄能器滤波两种工作过程中的伺服阀前村力脉动进行了数字仿真,仿真结果与理论分析基本相符1主题词ö[自由词]抽油机,控制系统,液压,压力脉动,伺服机构中图资料分类法分类号TE933在抽油机电液伺服模拟系统中,常假定伺服阀前柱塞泵的瞬时流量Qt为的压力是稳定的,即油源的供油压力Ps是常值1这对低冲次和精度要求不贩系统是可以近似采用的,但实际上伺服阀前的压力是脉动变化的,对高冲次和精度要求较高的系统
3、使用上述假定将会导致很的误差1本文旨在分析伺服阀前压力脉动的机理和影响并提出抑制脉动的途径和方法11伺服阀前压力脉动的机理抽油机电液伺服模拟系统的液压回路如图1所示,主要由油泵1、单向阀2、滤油器3、5、7、蓄能器4、冷却器6、溢流阀8、伺服阀9和液压缺10所组成1实图1系统液压回路际工程应用中阀控缸部分进油口P与油源部分出油口2m-1PdQt=RXtgB2ûsin(iA+wt)û(1)L之间都有一段较长的距离l1伺服阀前压力脉动(简4i=0式中:d——柱塞直径,mm;称阀前压力脉动)是指P口压力p
4、s的脉动变化情况,R——柱塞分布园半径,mm;其主要原因是油泵输出压力的脉动变化和伺服阀输出B——斜盘倾角,rad;流量的变化1m——排油柱塞数,当柱塞数Z为奇数时,111油泵输出压力脉动z±1m=;2液压传动中的油泵都是靠密闭工作空间容积的变2PA——柱塞间的夹角,A=;化而吸油和排油(即吸入和输出流量)的,其容积的变Z2Pn化是靠旋转和往复运动产生的,这种运动是循环的,具X——缸体角速度,X=;60有周期性,因此油泵输出流量都具有脉动性,其脉动程n——缸体每分钟转数römin1度取决于泵的型式和
5、结构参数1常用的CY系统轴向西安石油学院学报õ1997年1月õ第12卷õ第1期(J.ofXiqanPetro.Inst.Jan.1997Vol.12No.1)35其流量脉动系数R2P滤油器压力损失(单层网式滤芯)Q=2sin×100à4Z2QT油泵输出流量脉动,必然导致输出压力脉动,压力$PF=K2(7)脉动系数大大超过流量脉动系数且流量脉动的频率愈单向阀压力损失高,压力脉动的振幅愈大11(W+F$PD=M+FD)(8)A112伺服阀输出流量的变化上列各式中T为平均流速、FD为弹簧力1管路系统总压力
6、损失为假定滑阀理想零开口且对称、油缸零位对称1如$Pa=$Pl+$PD+$PD(9)果要求抽油机模拟系统的悬点运动规律按正弦变化,由于流速T和弹簧力FD都和阀前流量Qs成比例即油缸输出位移为关系,即Qs变大就会引起$pa长高,反之亦然,$pa变Sc=S0sin2Pft(2)化直接引起伺服阀前压力ps脉动1式中:S0——油缸有效行程的一半;伺服阀输出流量即系统流量,系统流量总是按系f——油缸往复运动的频率1统控制规律之需要而变化,即Qv变化是不可避免的1则伺服阀的输出流量Qv应按余弦变化,即因此引起伺
7、服阀前,压力脉动的两个主要原因(油泵输dScQv=ATc=Adt=AS02Pfcos2Pft出压力脉动和伺服阀输出流量变化)是抽油机电液伺2式中:A——油缸活塞有效面积,mm;服模拟系统固有的特性1Tc——油缸活塞运动速度,mös1从而可得伺服阀前流量Qs相应按余弦全液整流2伺服阀前压力脉动的危害后的液形变化,即Qs=AS02Pfûcos2Pftû(3)伺服阀输出流量为Qv变化导致Qs变化,Qs是通过溢流阀和管路系统1Qv=CWlXv(PS-PL)(10)的流阻引起阀前压力Ps脉动的1911211溢
8、流阀式中CA——流量系数;在该系统中溢流阀的功能主要是通过压力自动W——过流面积梯度;调整溢流流量Qn来保持压力p稳定的1由图1可知Xv——滑阀阀芯位移;Qn=Qt-(QA+Qs)(4)Q——流体密度;式中:QA——蓄能器流量;PL——负载压力1dps其中Xv是系统输入的控制信号,PL是随被控对象而QA=EV0(5)dt变化的,这两者都是应该按要求满足的;CA和W是由式中:V0——蓄能器的容积;滑阀结构参数而定的常量;只有伺服阀前压力Ps的脉E——油液的体积压缩系数1
