本發(fā)明是涉及一種液壓驅(qū)動的對旋風(fēng)機的控制系統(tǒng)及其控制方法，屬于對旋風(fēng)機控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

對旋風(fēng)機是由安裝在同一軸線上，旋轉(zhuǎn)方向相反的兩級葉輪組成的風(fēng)機。由于流過對旋風(fēng)機的氣流在第1級后形成的旋轉(zhuǎn)速度，由第2級反向旋轉(zhuǎn)消除，因此省去了前、后導(dǎo)葉，具有結(jié)構(gòu)緊湊、風(fēng)機內(nèi)阻小、流量大、壓升高、效率高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于隧道、礦井、航空等領(lǐng)域。

目前對旋風(fēng)機的兩級葉輪分別由兩臺相同的電動機驅(qū)動，但采用電動機驅(qū)動的對旋風(fēng)機存在體積大，質(zhì)量重，特別是在移動使用中不方便等缺陷問題。中國專利文獻CN201220233668.9中公開了一種礦用抽出式液壓驅(qū)動的對旋風(fēng)機。由于與輸出功率相同的電動機相比，液壓馬達的重量是電動機重量的1/30～1/20，體積是其1/50～1/30，因此采用液壓馬達驅(qū)動的對旋風(fēng)機相較于電動機驅(qū)動的對旋風(fēng)機，體積僅為其1/3，重量為其1/2，大幅度縮小了外形尺寸和降低了整機重量，適宜狹窄區(qū)域的使用，顯著提高了對旋風(fēng)機的可移動性和適用范圍，以及具有在易燃易爆區(qū)域的安全性等諸多優(yōu)點。

雖然理論上，在液壓系統(tǒng)中的兩個相同的液壓馬達，在同等流量的條件下完全可以達到一致的輸出轉(zhuǎn)速，但在實際使用工況中，因受到自身液壓馬達，液壓泵及液壓閥的制造精度等影響，以及為滿足現(xiàn)實空間位置需求而安裝的液壓管路的差異，均對液壓系統(tǒng)中的兩個相同的液壓馬達的實際轉(zhuǎn)速造成巨大影響，致使兩個液壓馬達的輸出轉(zhuǎn)速無法達到或接近一致，兩級葉輪的轉(zhuǎn)速偏差，將會導(dǎo)致對旋風(fēng)機的啟動過程時間長，啟動困難，容易發(fā)生“喘振”現(xiàn)象等問題，以致成為液壓驅(qū)動的對旋風(fēng)機推廣應(yīng)用的瓶頸難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種液壓驅(qū)動的對旋風(fēng)機的控制系統(tǒng)及其控制方法，以解決兩級葉輪的轉(zhuǎn)速同步問題，促使液壓驅(qū)動的對旋風(fēng)機的廣泛應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種液壓驅(qū)動的對旋風(fēng)機的控制系統(tǒng)，包括兩級葉輪及分別驅(qū)動兩級葉輪的兩個液壓馬達；其特征在于：還包括邏輯控制器及兩級葉輪的轉(zhuǎn)速檢測器和兩個比例閥，兩級葉輪的轉(zhuǎn)速檢測器的信號輸出端均與邏輯控制器的信號輸入端相連接，邏輯控制器的信號輸出端分別與兩個比例閥的信號輸入端相連，兩個比例閥的信號輸出端分別與其對應(yīng)的液壓馬達的信號輸入端相連。

一種實施方案，所述兩個比例閥還同時與1個液壓泵的輸出端相連，當然也可分別連接一個液壓泵。

作為優(yōu)選方案，在所述液壓泵與兩個比例閥中的至少一個比例閥之間設(shè)置有溢流閥。

所述轉(zhuǎn)速檢測器安裝在待檢測的葉輪上或驅(qū)動該葉輪的液壓馬達上或安裝在所述葉輪與所述液壓馬達之間的傳動裝置上。

所述轉(zhuǎn)速檢測器可采用現(xiàn)有的紅外測速儀、激光轉(zhuǎn)速測速儀等以進行直接測速，也可以采用轉(zhuǎn)速傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器或氣壓傳感器等(可參閱文獻：三明學(xué)院學(xué)報，第29卷第2期p61-64，2012年4月)以進行間接測速。

所述比例閥為電控或液控。

所述信號為數(shù)字量或模擬量。

所述控制系統(tǒng)實現(xiàn)兩級葉輪同步的控制方法，包括如下步驟：

S1)邏輯控制器分別計算或獲取兩級葉輪的實時轉(zhuǎn)速值；

S2)邏輯控制器對兩級葉輪的實時轉(zhuǎn)速值與設(shè)定的標準轉(zhuǎn)速值進行大小比較；

S3)邏輯控制器根據(jù)比較結(jié)果，分別輸出相應(yīng)比例閥的開啟度調(diào)節(jié)信號。

因通過調(diào)節(jié)比例閥的開啟度，可調(diào)節(jié)液壓馬達的轉(zhuǎn)速，因而可實現(xiàn)對相應(yīng)葉輪轉(zhuǎn)速的調(diào)整。

假設(shè)設(shè)定的葉輪標準轉(zhuǎn)速值為RSn，一級葉輪的實時轉(zhuǎn)速值為RS1，二級葉輪的實時轉(zhuǎn)速值為RS2，調(diào)控一級葉輪的比例閥記為比例閥Ⅰ，調(diào)控二級葉輪的比例閥記為比例閥Ⅱ，邏輯控制器根據(jù)比較結(jié)果，對比例閥Ⅰ和比例閥Ⅱ的開啟度的具體調(diào)節(jié)方法如下：

a)RS1＞RSn，RS2≥RSn，減小比例閥Ⅰ的開啟度，比例閥Ⅱ的開啟度由h)或i)決定；

b)RS1＝RSn，RS2≥RSn，比例閥Ⅰ的開啟度不變，比例閥Ⅱ的開啟度由h)或i)決定；

c)RS1＜RSn，RS2≥RSn，增大比例閥Ⅰ的開啟度，比例閥Ⅱ的開啟度由h)或i)決定；

d)RS2＜RS1＜RSn，比例閥Ⅰ的開啟度不變，增大比例閥Ⅱ的開啟度；

e)RS2＝RS1＜RSn，同時增大比例閥Ⅰ和比例閥Ⅱ的開啟度；

f)RS1＜RS2＜RSn，增大比例閥Ⅰ的開啟度，比例閥Ⅱ的開啟度不變；

g)RS2＜RSn，RS1≥RSn，增大比例閥Ⅱ的開啟度，比例閥Ⅰ的開啟度由a)或b)決定；

h)RS2＝RSn，RS1≥RSn，比例閥Ⅱ的開啟度不變，比例閥Ⅰ的開啟度由a)或b)決定；

i)RS2＞RSn，RS1≥RSn，減小比例閥Ⅱ的開啟度，比例閥Ⅰ的開啟度由a)或b)決定。

對葉輪標準轉(zhuǎn)速值的設(shè)定可根據(jù)需要進行靜態(tài)設(shè)定和動態(tài)設(shè)定。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：

本發(fā)明通過實時檢測葉輪轉(zhuǎn)速并及時進行調(diào)整，從而確保了液壓驅(qū)動的對旋風(fēng)機的兩級葉輪實現(xiàn)同步或類同步啟動且工作時的轉(zhuǎn)速能達到或接近一致，可有效避免液壓驅(qū)動的對旋風(fēng)機因轉(zhuǎn)速偏差所導(dǎo)致的啟動時間長、啟動困難及“喘振”現(xiàn)象的發(fā)生；同時，本發(fā)明還可通過對葉輪標準轉(zhuǎn)速值的動態(tài)設(shè)定，可實現(xiàn)對液壓馬達轉(zhuǎn)速的無級調(diào)節(jié)；因此，本發(fā)明可顯著提升液壓驅(qū)動的對旋風(fēng)機的工況適應(yīng)能力及運行效率，明顯拓寬了液壓驅(qū)動的對旋風(fēng)機的使用范圍及高效運行范圍，可促進液壓驅(qū)動的對旋風(fēng)機的廣泛應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的一種液壓驅(qū)動的對旋風(fēng)機的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步詳細描述。

實施例

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種液壓驅(qū)動的對旋風(fēng)機的控制系統(tǒng)，包括一級葉輪1a、二級葉輪1b、驅(qū)動一級葉輪1a的液壓馬達Ⅰ2a、驅(qū)動二級葉輪1b的液壓馬達Ⅱ2b、邏輯控制器3、一級葉輪的轉(zhuǎn)速檢測器4a、二級葉輪的轉(zhuǎn)速檢測器4b、比例閥Ⅰ5a、比例閥Ⅱ5b、液壓泵6、溢流閥7，一級葉輪的轉(zhuǎn)速檢測器4a的信號輸出端和二級葉輪的轉(zhuǎn)速檢測器4b的信號輸出端分別與邏輯控制器3的信號輸入端相連接，邏輯控制器3的信號輸出端分別與比例閥Ⅰ5a和比例閥Ⅱ5b的信號輸入端相連；比例閥Ⅰ5a的信號輸出端與其對應(yīng)的液壓馬達Ⅰ2a的信號輸入端相連，比例閥Ⅱ5b的信號輸出端與其對應(yīng)的液壓馬達Ⅱ2b的信號輸入端相連。

一級葉輪的轉(zhuǎn)速檢測器4a可安裝在一級葉輪1a上或驅(qū)動一級葉輪1a的液壓馬達Ⅰ2a上或安裝在一級葉輪1a與液壓馬達Ⅰ2a之間的傳動裝置上；同理，二級葉輪的轉(zhuǎn)速檢測器4b可安裝在二級葉輪1b上或驅(qū)動二級葉輪1b的液壓馬達Ⅱ2b上或安裝在二級葉輪1b與液壓馬達Ⅱ2b之間的傳動裝置上；一級葉輪的轉(zhuǎn)速檢測器4a和二級葉輪的轉(zhuǎn)速檢測器4b均可采用現(xiàn)有的紅外測速儀、激光轉(zhuǎn)速測速儀等以進行直接測速，也可以采用轉(zhuǎn)速傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器或氣壓傳感器(可參閱文獻：三明學(xué)院學(xué)報，第29卷第2期p61-64，2012年4月)等以進行間接測速。

所述比例閥Ⅰ5a和比例閥Ⅱ5b可為電控或液控；所述信號可為數(shù)字量或模擬量。

本發(fā)明所述控制系統(tǒng)實現(xiàn)兩級葉輪同步的控制方法，包括如下步驟：

S1)邏輯控制器分別計算或獲取兩級葉輪的實時轉(zhuǎn)速值；

S2)邏輯控制器對兩級葉輪的實時轉(zhuǎn)速值與設(shè)定的標準轉(zhuǎn)速值進行大小比較；

S3)邏輯控制器根據(jù)比較結(jié)果，分別輸出相應(yīng)比例閥的開啟度調(diào)節(jié)信號。

因通過調(diào)節(jié)比例閥的開啟度，可調(diào)節(jié)液壓馬達的轉(zhuǎn)速，因而可實現(xiàn)對相應(yīng)葉輪轉(zhuǎn)速的調(diào)整。

當液壓泵6在動力源8的驅(qū)動下開始工作時，液壓泵6使比例閥Ⅰ5a和比例閥Ⅱ5b分別開啟，從而使液壓馬達Ⅰ2a和液壓馬達Ⅱ2b開啟，分別帶動一級葉輪1a和二級葉輪1b開始工作，從而使液壓驅(qū)動的對旋風(fēng)機開啟工作；

一級葉輪的轉(zhuǎn)速檢測器4a將檢測到的一級葉輪的轉(zhuǎn)速信號及二級葉輪的轉(zhuǎn)速檢測器4b將檢測到的二級葉輪的轉(zhuǎn)速信號分別傳輸給邏輯控制器3，邏輯控制器3首先根據(jù)已有技術(shù)分別計算或轉(zhuǎn)換兩級葉輪的實時轉(zhuǎn)速值，然后對兩級葉輪的實時轉(zhuǎn)速值與設(shè)定的標準轉(zhuǎn)速值進行大小比較，再根據(jù)比較結(jié)果對比例閥Ⅰ5a、比例閥Ⅱ5b分別輸出開啟度調(diào)節(jié)信號，通過比例閥Ⅰ5a調(diào)節(jié)液壓馬達Ⅰ2a的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)對一級葉輪1a的轉(zhuǎn)速調(diào)整；同時，通過比例閥Ⅱ5b調(diào)節(jié)液壓馬達Ⅱ2b的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)對而級葉輪1b的轉(zhuǎn)速調(diào)整，達到兩級葉輪的轉(zhuǎn)速同步。

假設(shè)設(shè)定的葉輪標準轉(zhuǎn)速值為RSn，一級葉輪的實時轉(zhuǎn)速值為RS1，二級葉輪的實時轉(zhuǎn)速值為RS2，調(diào)控一級葉輪的比例閥為比例閥Ⅰ，調(diào)控二級葉輪的比例閥為比例閥Ⅱ，邏輯控制器根據(jù)比較結(jié)果，對比例閥Ⅰ和比例閥Ⅱ的開啟度的具體調(diào)節(jié)方法如下：

a)RS1＞RSn，RS2≥RSn，減小比例閥Ⅰ的開啟度，比例閥Ⅱ的開啟度由h)或i)決定；

b)RS1＝RSn，RS2≥RSn，比例閥Ⅰ的開啟度不變，比例閥Ⅱ的開啟度由h)或i)決定；

c)RS1＜RSn，RS2≥RSn，增大比例閥Ⅰ的開啟度，比例閥Ⅱ的開啟度由h)或i)決定；

d)RS2＜RS1＜RSn，比例閥Ⅰ的開啟度不變，增大比例閥Ⅱ的開啟度；

e)RS2＝RS1＜RSn，同時增大比例閥Ⅰ和比例閥Ⅱ的開啟度；

f)RS1＜RS2＜RSn，增大比例閥Ⅰ的開啟度，比例閥Ⅱ的開啟度不變；

g)RS2＜RSn，RS1≥RSn，增大比例閥Ⅱ的開啟度，比例閥Ⅰ的開啟度由a)或b)決定；

h)RS2＝RSn，RS1≥RSn，比例閥Ⅱ的開啟度不變，比例閥Ⅰ的開啟度由a)或b)決定；

i)RS2＞RSn，RS1≥RSn，減小比例閥Ⅱ的開啟度，比例閥Ⅰ的開啟度由a)或b)決定。

對葉輪標準轉(zhuǎn)速值的設(shè)定可進行靜態(tài)設(shè)定和動態(tài)設(shè)定，當對葉輪標準轉(zhuǎn)速值進行動態(tài)設(shè)定時，可實現(xiàn)對液壓馬達轉(zhuǎn)速的無級調(diào)節(jié)，使液壓驅(qū)動的對旋風(fēng)機具備更寬的使用范圍。

最后有必要在此指出的是：以上所述僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。