领域 基 础 设 施
大 型 工 业 装 备
尖 端 高 科 技
行业
通航设施
冶金设备 建设机械 工程机械 船舶运输 锻压机械 成型机械 海上平台 航空航天
汽车
表 1 当今世界若干重大工程和装备中采用液压控制技术的概况
工程 长江三峡永久船闸
荷兰海络丹三角洲 鞍钢 1780 步进炉 RH400 液压挖掘机 世界最大掘进机 TTS 船舶转运装置 SMS90MN 自由锻 毕乐特曼拉管机 自升式钻井平台 极浅海步行式平台
1979 北京冶金机械厂和西安重机所开始在冶金和重机行业应 用二通插装阀控制技术。
DIN24342 颁布并迅速成为事实上的国 际标准
DIN 系列二通插装阀规模生产
Backe 领导 Aachen 工业
采用二通插装阀主结构的比例控制技术 形成 位移－力反馈和电反馈比例插装阀系列 开发 位移－电反馈滑阀型比例控制元件性能 改善
1982 上海 704 所举办第一次全国性插装阀技术培训班。黄人豪 1985《二通插装阀控制技术》一书[5]出版，首次系统而全面地 介绍了二通插装阀控制技术。
我国二通插装阀和比例控制技术广泛应用于液压机、注塑机、 船舶和冶金等领域[12]。
路甬祥 1988《电液比例控制技术》一书[6]出版，系统阐述了比 例控制技术的理论和实践。
1980 上海 704 研究所率先在船舶和冶金(精炼炉，乳化液介质) 领域采用 DIN 系列标准二通插装阀。
1981 上海 704 所同 Vickers 联合设计 200m3/h 挖泥船全船插装 阀控制系统，采用比例控制技术。
GB2877:1981 国家标准等效采用 DIN24342:1979。
1982 路甬祥回国在浙江大学领导比例控制插装阀技术的研究 开发，位移－力反馈新原理流量控制技术取得新进展。
产品设计学 流体力学 CAD/PDM 产品规划 成组技术 工业设计
材料力学
润滑密封 振动理论
液阻理论 控制理论 微电子学 有限元 合理化工程
模块化
工业工程/BPR
绿色设计
企业管理/ERP
制造工程学 CAM/CAE
可靠性工程 试验分析 测量分析
质量控制
图 1 现代电液比例和二通插装阀控制技术的支撑理论和知识体系
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机电设备 2002 年第 5 期
能诊断、节能降噪治漏以及环保技术的广泛应用； ④液阻理论应用于大功率液压传动和控制系统设 计；⑤现代产品设计理论应用于集成化模块化组合 式液压系统设计；⑥先进制造技术和合理化工程应 用于液压系统设计制造和管理以及质量工程和全面 质量管理应用于液压系统设计制造和管理，等等。 2.3 我 国 电 液 比 例 和 二 通 插 装 阀 控 制 技 术 应 用 成 效卓著
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才能保证重大工程和装备的水平与质量。图 1 表达 了围绕重大工程和装备发展现代液压控制技术的支 撑理论和知识体系。概括而言，当今大型液压系统
技术具有以下重要特点：①机械－电子－液压一体 化技术的广泛应用；②电液比例和二通插装阀集成 控制技术的广泛应用；③主动维护、实时监控和智
2 液压技术的重要角色
在当今世界上一些著名的大型工程和装备中， 液压技术充当了无可替代的关键角色，作者曾经撰 文[1]概括重大工程和装备中大型液压系统的配置和 特征。这些大型系统通常需要灵活可靠地控制成千 上万吨级的巨大负载，液压系统的驱动功率通常在 600kW 以上甚至达到 7000kW，液压泵供油流量超 过 1000L/min 甚至高达 150000L/min，相应的系统 所用关键元件规格巨大，例如通常要采用规格 NG40 以上甚至 NG160 的二通插装阀，液压控制集 成块的重量达到数吨之巨，相应的泵站油箱则达到 了数万升之巨。 2.1 负载功率大、规格参数高，液压控制成为首选
表 1 列出了当今世界上若干典型的重大工程和 装备中大型液压系统的特点。在大量的大中型工业 和工程装备中液压系统的参数配置尽管规格不象表 列那样庞大，但液压控制仍然是关键的首选技术， 具有明显的技术优势。 2.2 目标要求高、综合复杂，电液比例和二通插装 阀控制技术优势显著
重大工程和装备关系国计民生，投资决策和管 理控制十分谨慎严格，在技术上更是要求先进与可 靠、高效与安全以及经济合理并体现环保和可持续 发展。重大工程和装备往往融合众多学科领域新技 术特别是微电子和计算机信息技术，以及先进材料 和工艺。只有基于全局和综合的技术和管理的把握，
DIN 系列水液压二通插装阀
主动控制型二通插装阀
球式电磁先导阀
P-Q 复合控制
阀心位置检测和安全联锁
大学相关研究工作，在二 通插装阀和比例控制领 域取得一系列研究进展 [11]： Wobben1978 Willebrand1980 Trudzinski1980 Lu1981 Zimmermann1984 Zehner1987
世纪之交，世界水利史上三大水电工程相继在 我国开发建设。与此同时，我国冶金工业也经历了 重大技术革新和进步，目前粗钢产量已雄居世界首 位。非常荣幸的是，在一系列相关的重大工程和装 备中都大规模地采用了液压技术特别是电液比例和 二通插装阀控制技术，而笔者及同仁有幸直接参与， 并在这里回顾和思考，愿同大家一起分享初步的成 功，也希望同大家共同探讨我国液压工业的未来。
2001 在长江三峡永久船闸以及厂坝上大规模应用二通插装阀 控制技术，在世界水利史上罕见。
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和二通插装阀控制技术的研究开发和应用方面水平 同国外接近，在局部还有超越和突破。基于对新技 术的敏感直觉，我们利用后发优势和较小的技术转 移成本，紧紧抓住机遇取得市场和技术发展的机会， 实现初步的跨越和成功。在表 3 列出的应用领域， 我国已基本结束需要成套引进系统装备的局面，这 是我国液压行业取得的意义十分重大的成功之一。 我国已经实现大部分国内项目采用自主设计、制造、 调试和维护的液压系统中，二通插装阀作为关键元 件国产化并替代进口的情况明显好于其它关键元 件。表 3 还反映了一些明显的中国特色，通过模仿、 引进到消化吸收和自主研究开发进而国产化创新的 发展模式，二通插装阀控制技术取得了明显的竞争 优势。在一些领域的应用规模远远超过了欧美发达
卫星试验平台 逆向撞击试验装置
概
述
世界最大的双线连续五级船闸，采用特种防护和检测总计 24 支液压缸，全部液压泵站总功率达到 7000kW，采用了电液比例和二通插装阀控制技术 两个长 246m 扇形闸门各重 15000t，可承受 30000t 海水压力，由两个独立的液压泵站分别控制一扇 弧门，总功率将近 1000kW，最大流量 5000L/min，两扇门的液压缸总长达 50m，重 70t，采用陶瓷 液压缸和 CIMS 检测技术 双段式步进梁最大承重和自重达 1100t，单梁工作周期约 46s，双梁同步进度<3mm，液压泵站总功率 达 1200kW，最大流量 3000L/min O&K 公司 RH400 型液压挖掘机是世界上最大的液压挖掘机，挖斗容积42m3，柴油机总功率2500kW， 18 台泵供油 10200L/min，用于工作的 8 台泵单台流量 1000L/min，配备专用 MO-52 控制块和高响应 比例控制 推进机直径达 14.14m，48 支掘进缸单缸推力 500t，20 台液压马达最大扭矩 32500kNm，掘进总功率 超过 4000kW 由 40 辆 250t 起重量和 118 辆 180t 起重量的转运车组成，共用一个 600kW 的移动式供油液压泵站， 起升重量 18000t，运行速度 2m/min 最大锻造压力 9000t，移动 1300t 重量的精度达±2mm，供油总流量达 10780 L/min，压力 40MPa，总 功率 6365kW，二套插装阀和比例控制集成块总重 9400kg，比例插装阀规格为 NG100mm 两支超长插装式液压缸各长 50m，可生产长达 100m 的铜管，液压缸在 20MPa 压力下传递 140t 力并 以 3m/s 的速度拉管，8 套液压泵站最大流量 3200L/min，驱动功率 720kW，总装机功率 1150kW TPG500 型钻井平台重量达 22000t，升降系统由两台闭式回路液压泵供油，驱动功率 1000kW，流量 2700L/min 胜利二号石油钻井平台重 5000t，步行速度 60m/h，四套液压泵站供油最大流量 2200L/min，四支液 压缸缸径 1000mm，最大行程 10m EXSTEC 发射试验和 ENVISAT“极地平台”重量达 17000kg，试验卫星重量 8000kg，固有频率超过 100Hz，液压泵站总功率 1000kW，流量 1750L/min，八支伺服液压缸单缸公称力 630kN 长 50m 宽 7m 的试验站，四级伺服阀控制最大流量 60000~150000L/min，配备蓄能器站 35MPa 压力 下瞬时功率 35000~55000kW
中国液压气动密封行业发 展报告会暨 2002 年亚洲重大工程和装备中的应用
The Application of Two-Way Cartridge Valve and Proportional Control Technology in Domestic Key Projects and Machinery
在中大功率的液压传动与控制领域，二通插装
阀和电液比例控制技术的和谐结合已成主流，突出 体现了重大工程和装备的核心技术和总体水平。值 得高兴的是，我国液压界广大同仁共同努力推动了 电液比例和二通插装阀控制技术的不断进步，笔者 在专题文章[2～3]中已有介绍。表 2 给出了电液比例 产学研的大量成果、专利、论文和产品等，更不用 提我国培养的专业人才数量之多。表 3 说明了在相 关的应用领域二通插装阀控制技术取得了明显的相 对优势。从表 2 和表 3 可以看到，我国在电液比例
年代 1970s
1980s
表 2 电液比例和二通插装阀控制技术的国内外发展情况