大流量水路阀门测试系统的设计与实现

摘要

目前,国内研制的阀门测试系统大多是针对小流量的,以液压油为工作介质的阀门。本文以工控机和PLC为控制核心,构建了一整套大流量水路阀门的性能测试系统,为测试新型水路阀门性能参数提供了可靠的实验手段。论文主要完成了以下工作:
　　1、根据水路阀门测试系统的技术要求,设计了气路及水路管道系统,提出了气液混合压力控制策略。管路系统主要包括:两个20m3的大型压力筒、四个气路流量调节阀、两台离心泵、一台柱塞泵和高压气源。实验时,采用四个气路流量调节阀分别控制被试阀进出口处两个20m3的大型压力筒的进排气,从而控制两个压力筒内部压力差。同时控制两离心泵和柱塞泵将被试阀出口处压力筒内部的水泵至被试阀进口处压力筒内,增加系统有效试验水量储备。从而使得系统在保证水路阀门测试所需大流量的同时,能够精确控制被试阀两端的压差。
　　2、借助AMESim仿真软件,构建了阀门测试系统的模型,通过数值模拟确定了系统参数,验证了控制策略的可行性。对于气液混合仿真系统,气液交界面的模型建立是一难点问题。本文采用气动缸和液压缸来模拟气液交界面处的气压力和液压力,通过两缸活塞杆的刚性连接来实现两种介质间的压力传递。
　　3、气动流量调节阀是本系统实现精确压差控制的关键执行机构,为解决其在实际使用过程中的迟滞问题,本文采用Knocker迟滞补偿方法,控制流量调节阀在需要动作的方向上提前动作,从而消除气动流量调节阀动作的滞后问题,提高系统压力控制精度,消除系统震荡。同时为降低Knocker迟滞补偿方法带来的阀门动作频率过快带来的负面影响,根据系统允许误差,设定一个阈值。当被试水路阀门两端压差误差在阈值内时,取消Knocker迟滞补偿。
　　4.、完成了整套阀门测试系统的编程及调试工作。试验结果验证了本文所提设计方法及控制策略的有效性。

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1 绪 论

1.1课题来源

1.2 引言

1.3 阀门测试系统的研究现状

1.4 本课题的研究意义

1.5 本文研究内容及组织结构

2 水路阀门测试系统总体设计

2.1系统压力控制方法简介

2.2 系统功能及性能指标

2.3 系统总体方案设计

2.4分系统设计选型设计

2.5 本章小结

3 系统仿真与控制算法的优化

3.1 液压系统仿真软件简介

3.2 系统简化模型

3.3基于AMESim的水路阀门测试系统液压仿真

3.4 控制方案与仿真结果

3.5 本章小结

4控制系统的实现与测试结果

4.1控制算法介绍

4.2 PLC自动控制流程

4.3上位机监控程序流程

4.4 实验结果

4.5 本章小结

5 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

致谢

参考文献

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