[发明专利]全液压伺服动态平衡排气头控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及液压伺服控制技术的钢管水压试验机的排气头控制，特别是全液压伺服动态平衡排气头控制系统。

背景技术

钢管水压试验机的排气头是钢管水压试验机的一个重要部件，其主要功用是：①根据被试钢管外径规格，安装相应的试压模具及试压专用密封圈，实现被试钢管排气头端试验用水的密封；②通过控制安装于排气头上的排气阀的动作，实现被试钢管内空气及时排除，保证试压用水充填充分及试压过程安全进行。

排气头必须能够沿被试钢管长度方向在钢管上料出料位置和试压位置之间前后移动，以便被试钢管上料出料并满足不同长度钢管试压的需要，实现钢管试压过程高效连续进行。

现有钢管水压试验机排气头的移动，一般采用液压马达或电动机驱动丝杠螺母机构实现，并由丝杠螺母承受试压过程试验用水对排气头的作用力。试验用水压力的急剧变化及试压过程钢管的形变极易造成丝杠与螺母抱死，一旦出现该种现象，不但被试钢管内的高压试验水无法安全卸压，而且脱开抱死的丝杠与螺母十分困难，无法实现钢管水压试验机的安全生产及便利维护。

鉴于该种状况，最新的钢管水压试验机排气头移动有改用油缸驱动的，但新设备中的油缸仅用于实现排气头在钢管上料出料位置和密封工作位置之间的移动。钢管试压过程中，通过切断油缸的进、排油通路，依靠油缸内密闭的油液的弹性变形力来平衡试验用水对排气头的作用力，而不再对排气头的实际位置变化做任何控制。由于油缸及其进、排油通路无法达到绝对密封，而且油缸内可能混有空气，这就会造成试压前期油缸提供的平衡力不足，出现排气头较大幅度的退让现象，加剧了钢管与试压专用密封圈间的相对摩擦，降低了密封圈的使用寿命，增加了设备维护及生产成本。当排气头退让严重时甚至会出现试压密封圈脱开被试钢管而造成安全生产事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种响应速度快、控制精度高、性能安全可靠，设备故障率低、维护操作安全简便的全液压伺服动态平衡排气头控制系统。

本发明的目的是这样实现的，全液压伺服动态平衡排气头控制系统，至少包括排气头位移传感器、试验用水压力传感器、控制机构和油缸机构，其特征是：依据排气头位移传感器给出的位置信号，通过控制机构对油缸机构的控制实现排气头在密封工作位置与钢管上、下料位置间的移动；通过控制机构检测试验用水压力传感器信号和油缸机构的平衡油缸压力传感器信号；实时动态平衡排气头在试压过程所受到试压用水的作用力，并根据排气头位移传感器给出的实时位置信号，对排气头在试压过程中的位置变化进行控制。

所述的油缸机构包括两个活塞式空程移动油缸、一个柱塞式平衡油缸和油箱，两个活塞式空程移动油缸实现排气头的空程移动，一个柱塞式平衡油缸实现排气头的动态平衡控制；两个活塞式空程移动油缸分布在柱塞式平衡油缸的左右两侧；活塞式空程移动油缸和柱塞式平衡油缸均布置在排气头的一侧。

所述的油缸机构也可以采用一个活塞式空程移动及平衡油缸和油箱，在活塞式空程移动及平衡油缸的活塞腔及活塞杆腔均有平衡油缸压力传感器，通过排气头位置传感器信号，控制系统控制排气头实现空程移动，通过平衡油缸压力传感器提供的信号和试验用水压力传感器信号，实现其动态受力平衡及位置控制。

所述的控制机构包括高压油泵、伺服阀或高频响比例阀、充液阀和PLC或计算机；伺服阀或高频响比例阀的回油口连接油箱，一个工作油口连接柱塞式平衡油缸的柱塞腔；充液阀的低压口连接油箱、高压口连接柱塞式平衡油缸的柱塞腔；高压油泵吸油口连接油箱、出油口与伺服阀或高频响比例阀的供油口连接；PLC或计算机与高压油泵、伺服阀或高频响比例阀和充液阀的电路控制系统连接。

所述的油缸机构包括一个活塞式空程移动及平衡油缸和油箱；所述的控制机构包括高压油泵、伺服阀或高频响比例阀以及PLC或计算机，伺服阀或高频响比例阀的回油口与油箱连接，两路控制油口分别连接活塞式空程移动及平衡油缸的活塞腔和活塞杆腔；高压油泵吸油口连接油箱，高压出油口与伺服阀或高频响比例阀的供油口连接；PLC或计算机与高压油泵、伺服阀或高频响比例阀的电路控制系统连接。

所述的活塞式空程移动油缸具体参数为：活塞直径为125mm；活塞杆直径为90mm；油缸行程为1800mm。

所述的柱塞式平衡油缸具体参数为：柱塞直径为400mm；油缸行程为1800mm。

所述的通过控制机构检测试验用水压力传感器信号和油缸机构的平衡油缸压力传感器信号实时动态平衡排气头受力进行控制是：