液壓技術創新及發展趨勢研究

張弛?李越?韓磊

摘 要：隨著應用電子技術、計算機技術、信息技術、自動控制技術、新材料等的發展，液壓系統和元件在技術水平上有很大提高。本文從液壓現場總線技術、自動化控制軟件技術、水壓元件及系統、液壓節能技術等方面，介紹液壓技術創新及發展趨勢。

關鍵詞：液壓技術；創新；節能；發展趨勢

1.液壓現場總線技術

1.1現場總線技術的定義

現場總線是連接智能化儀表和自動化系統的全數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。現場總線控制系統簡化為工作站和現場設備兩層結構，它可以看作是一個由數字通訊設備和監控設備組成的分布式系統，從計算機角度看，現場總線是一種工業網絡平臺；從通信角度看，它是一種新的全數字、串行、雙向、多路設備的通信方式；從jI程角度看，它是一種工廠結構化布線。

1.2現場總線技術的特點

（1）經濟性。這是應用單位使用總線產品和供應商提供產品的第一前提，即以降低總線系統的使用成本為目的。

（2）按IEC61131-3標準的柔性化程序，易學、易懂，可操作性強。

（3）可靠性、可維護性。現場總線技術采用總線代替一對一的I/O連線。對于大規模I/O系統來說，減少了由接線點造成的不可靠因素，同時系統具有在線故障診斷，報警記錄功能；可完成現場液壓系統的遠程參數設定、修改等參數化工作，增強了系統的可維護性。

（4）友好的人機對話界面，方便進行液壓系統的參數修改和故障監控。

（5）滿足人身安全、電磁兼容、抗沖擊及抗震動的重要標準。

（6）相對于傳統的液壓比例控制系統更具有其價格競爭優勢。

2.自動化控制軟件技術

在多軸運動控制中，采用SPS編程控制技術。在這種情況下，以PC機為基礎的現代控制技術有著自己的用武之地。自動化控制軟件將SPS的工作原則、操作控制兩項任務集于一身。操作監控技術在伺服驅動中已經發展得比較成熟，并且具有強大的功能和功率。大量的應用實踐已經證明，以微機軟件為基礎的控制方案在不同類型的液壓控制中也是非常有效的。將液壓控制回路（控制閥、變量泵）和執行機構（液壓缸、液壓馬達）進行不同的變型與組合配置，可以提供多種不同特性的控制方案。因此，這樣的液壓運動控制也可以當作坐標軸的電氣運動控制來對待和處理。各種液壓控制方案可在基于PC機的自動化控制系統下接受控制。自動化控制系統的適時性已經達到了毫秒級，一個圖像跳動的傳輸控制時問可短到10ms。這樣的速度完全可以做到與常用的液壓控制系統同步，可以完成對液壓系統的功能控制。在液壓軸控制的運算中，現代化的PC微處理器運算速度很快，完全可以與伺服控制技術中的伺服運算器相媲美。

3.水壓元件及系統

3.1水壓傳動技術概述

用水作介質的液壓元件古而有之。當今洗車店里都裝備的帶容積式泵的高壓清洗機就是水液壓設備。后來在所謂“水壓機”的介質中添加了以滿足各方面性能要求的乳化液添加物。在某種意義上，液壓技術的發展是一個元件與工作介質互相適應和協調發展的歷史。液壓介質性能水平的提高對于現代液壓技術的發展功不可沒。現在所謂的水液壓元件企圖用普通水或天然海水作為介質，所有技術難點就都集中到了元件本身。液壓元件的發展越來越依賴于材料科學和制造技術的進步，這在水液壓元件中體現得尤為突出。在現代技術條件下，造出能在密封、白潤滑、抗蝕等性能方面適應純水甚至海水介質的液壓元件是可能的，當然，由于無法同時改進介質的相關特性，水液壓裝置的性能，特別是性價比較高之元件和介質都經過多年“磨合”和優化的傳統液壓裝置會大打折扣，一般也只能在水的冰點以上才能運行。水上和水下作業的船只和裝置上，以及用高壓水工作的設備中（如高壓水清洗、切割設備、消防設備和藝術噴泉等），使用直接從外界吸水和向外排水的開式循環的水液壓系統有其必要性和合理性。

3.2水壓傳動技術特點

（1）資源豐富，來源廣泛，再利用率高。

（2）水是一種無毒無污染資源，對人體和環境無害。有利于提高工作環境的舒適性和安全性，可以從根本上消除油壓傳動系統泄漏和排放而造成的環境污染。

（3）阻燃性好，安全性高。特別適合高溫、核輻射和明火等場合下的應用，有效地解決油壓傳動所帶來的易燃、易爆、油蒸汽對人體的危害問題以及核輻射造成的液油變質和放射性污染等問題。

（4）處理技術與工藝簡單，系統的運行與維修費用低。

3.3水壓傳動技術的應用及展望

隨著科學技術的進步，水壓產品及技術取得了較大的進展，目前，不僅水壓泵形式增多了，符合ISO/CETOP連接尺等各標準規格的各種閥已經形成了產品系列，配套用的液壓缸、油箱、接頭零件、密封件等也一應俱有，而且在專家的指導下，用戶可以根據自己的需求進行系統配組。正式推出了多種工作壓力為l6～21MPa的作為成套機械和設備用的獨立產品（動力站和控制閥）。在歐、美水壓傳動開始廣泛進入食品工業、醫藥、化學、造紙木材加工、海上作業、核能工業、消防工程、地質鉆探、環境工程等一些對安全、清潔、環境無害要求較高的行業。

4.液壓節能技術

液壓傳動系統能量損失包括各元件中運動件的機械摩擦損失、泄漏損失、溢流損失、節流損失、輸入和輸出功率不匹配的無功損失幾方面。機械摩擦損失、泄漏損失所占比例與所選元件本身的機械效率、容積效率、介質粘度、回路密封性以及系統組成的復雜程度有關；溢流損失、節流損失所占比例與回路和控制形式有關；而輸入和輸出功率不匹配的無功損失所占比例與控制策略有關。因此節能是液壓技術的重要課題之一，隨著節能和環保要求的日益高漲，有效活用能源和降低噪聲已成為液壓行業的重要目標。綜觀國內外液壓技術發展歷程，無時無刻不伴隨節能的需要及創新。

5.結語

目前，除了產品和技術不斷創新之外，還有一點是讓用戶能很方便選用創新技術和產品。從而使他們自身的設備或產品得到更新換代或創造更高的附加值和效率。因此，為客戶提供優化的技術方案十分重要。