变频液压泵控调速调压开环实验及其结果分析

　　1 理论基础

　　本文中提出了在系统中加一个阻尼的方法, 与容腔一起调节可以起到阻容滤波的作用, 从而在一定程度上降低了压力脉动的幅值。加阻尼和定差减压阀后变频液压泵控调速调压实验系统液压原理图 1 所示。定差减压阀和一般的阻尼还是有区别的, 它的液阻流量系数是随着流量的改变而改变的, 实验中所用的阻尼孔径分别为 0.6mm、0.8mm、1.0mm 相当于模拟了系统的三种调压状态, 与容腔一起调节系统, 起到阻容滤波和泄荷的作用, 从而在一定程度上降低了压力脉动的幅值, 达到更好控制之目的[1]。

　　2 恒流试验

　　2.1 恒流变量

　　当油缸活塞推到保压位时, 溢流阀关死, 用三种阻尼孔分别作为泵的模拟负载; 亦可将溢流阀设定一定值, 同时将二者作为模拟负载来研究。这里只对前者做了分析说明。当 p_p升高时, 泄漏量 k_lpp_p必然增加, 要保证输出流量 Q_p恒定, 则 q_pn_p必须升高, 即泵的转速必须升高; 相反当 pp下降时, 泄漏量 k_lpp_p会减少, 若要输出流量 Q_p不升高则要降低泵的转速 n_p。另外还可直接给出泵的输出流量追踪某一给定值, 原理同上, 需要将泵的输出流量与给定量做对比来决定是提高还是降低泵的转速[2]。

　　从图 2 可以看出, 低于额定频率时, 频率转速理论试验曲线基本吻合。由于电动机效率损耗和定量泵的泄漏等原因, 实验曲线转速与理论曲线转速稍有出入,高频高压段尤其明显。当频率超过额定范围时, 噪声逐渐变大, 转速趋于平缓, 直至不再增加。值得一提的一点是, 本课题从试验角度出发, 将变频器频率调至60Hz,此此时电动机转矩下降, 压力不再上升, 噪声增大, 变频器已经有过流保护的必要。此时通过设定电子过电流保护的电流值可防止电动机过热, 可以得到最优的保护特性。但连接多台电动机时, 电子过电流保护功能不起作用。

　　图 3a 为阻尼 0.6mm 时的频率流量拟合曲线, 由图可见, 在频率小于 30Hz, 流量低于 1.5L/min 时, 系统处于非常稳定状态, 变频调流能精确运行; 高于 30Hz, 流量脉动逐渐增大, 频率高于 30Hz 时, 开环流量趋于发散状态, 说明 0.6mm 的阻尼尚不够理想。

　　图 3b 为阻尼 0.8mm 时的频率流量拟合曲线。由图可见, 在频率小于 50Hz, 流量低于 2.5L/min 时, 系统比较稳定, 变频调流能精确运行, 流量脉动也处于容许范围之内; 高于 50Hz, 流量大于 2.5L/min 时, 流量脉动逐渐增大, 开环流量略呈发散状态。可见 0.8mm 的阻尼已经达到调节标准, 偏差量不超过 1%。