摘要：为了解决磁流体光纤磁场传感器在复用能力上的限制,设计了一种基于时分复用(TDM)的双通道锥形光纤磁场传感系统。该系统通过将涂覆有磁流体的锥形光纤磁场传感单元连接至2个串联的光纤环,从而创建了2个独立的传感通道。这2个传感通道共享1套相干探测型相位敏感光时域反射计(φ-OTDR),它不仅用作脉冲光源,还承担信号检测和数字解调的功能。每个传感通道中均集成了一个磁场传感单元,利用TDM技术实现了多点磁场的同时测量。实验结果表明:2个传感通道能够独立工作,分别在3~14mT和2~7mT的磁场强度范围内具有-1.09dB/(km·mT)和-3.466dB/(km·mT)的高灵敏度,并且线性拟合度分别达到了99.4%和99.1%。

摘要：电力电缆的局放监测对电力系统的安全运行至关重要。文中设计了一种基于分布式光纤传感的电缆局部放电检测系统,并提出了一种综合应用频分复用技术和啁啾脉冲调制的方法,用于提升传统相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)的信噪比和频率响应范围。在一个探测周期中,将原本的单个单频窄脉冲改为多个不同频段的啁啾长脉冲,利用匹配滤波器进行脉冲压缩的同时实现不同频率后向瑞利散射信号的分离,在不降低空间分辨率的同时,提高探测脉冲的能量和重复频率。搭建了10 kV电力电缆局部放电实验平台,实验结果表明:相较于传统Φ-OTDR系统,利用脉冲压缩技术保持了10 m的空间分辨率,后向瑞利散射信号信噪比提升12.2 dB,超声信号检测信噪比提升了4.1 dB,频分复用技术将采样频率提升至100 kHz,验证了局放事件的多点定位能力,并还原了3.9 km处频率为28.2 kHz的局部放电超声信号。

摘要：齿轮泵具有结构紧凑、体积小、转速范围大和耐冲击性能强等优点,作为动力元件广泛应用于液压系统。然而,与柱塞泵和叶片泵相比,齿轮泵难以实现变量控制,限制了其应用范围。为此,提出一种变滑块位置-困油区域的齿轮泵变量方式。对变量齿轮泵进行理论分析,通过联合仿真和流场可视化仿真详细分析变量齿轮泵的特性;建立试验台对理论和仿真结果进行了验证。研究结果表明,通过改变变量模块位置,调整困油区域,齿轮泵排量可在88%~100%变化;研究工作将齿轮泵的变量设计提供帮助。

摘要：针对阀控液压缸节流损失大,电机械执行器带载能力弱的问题,通过液压缸活塞与电机械执行器螺母刚性连接的方式,将两类执行器集成为新型的机电液混合驱动直线执行器,主要由电机械驱动机构和液压驱动机构组成。电机械驱动机构用于执行器运动控制,液压驱动机构具有功率放大功能,用于提高执行器带载能力。研究中,活塞杆设计为中空结构用于长行程丝杠的安装,活塞上增设有通油孔用于油液的快速流通。通过密封设计,将活塞两侧设计为可充高压油液的容腔,采用ANSYS Workbench有限元软件对新型执行器零部件进行强度校核。最后,制造执行器试验样机并构建性能测试平台,测试结果表明,设计的机电液混合驱动直线执行器密封效果良好,运动过程中启制动平稳,具有良好的速度与位置控制特性;执行器液压驱动机构增力效果显著,且节流损失较小。所提机电液混合驱动直线执行器融合了液压驱动和电机械驱动的优点,为实现高能效高功率密度直线驱动提供了一种新的思路。

摘要：电梯作为高层建筑运输人及货物的设备,自发明至今一直为人们的出行提供便捷;但诸多研究表明电梯能耗占高层建筑总能耗的20%左右,尤其是在能源供需矛盾日益突出的今天,电梯能耗已成为制约其发展和应用的主要问题。为降低电梯能耗,达到电梯节能运行的目的,结合曳引电梯的结构特点、运行特性及能耗特性,提出并设计一种新型的电-液混合驱动高能效曳引电梯节能系统。对传统电梯的运行特性进行分析,进而对提出的新型节能原理进行分析。建立曳引电梯能耗的仿真模型,并对传统电梯和节能电梯运行过程中的能耗进行仿真分析,仿真结果表明新型节能系统的节能效果明显。搭建电梯节能综合试验平台,通过在高层建筑进行能耗试验,验证仿真模型的准确性,试验结果表明新型节能系统的节能效率约为10%～14%。本文的研究成果不但是曳引电梯节能方面的发展方向之一,而且在其他垂直提升机械中也具有较好的应用前景。

摘要：为了提供一个准确的电液比例变量泵动态元件模型,应用在设计系统中以提高系统的精确性,首先对某型号电液比例变量泵进行机械结构参数测绘,确立电液比例变量泵的基本结构参数,然后根据泵、阀性能参数,利用AMESim软件平台建立了比例流量伺服阀和变量泵的仿真模型。通过对压力、流量、比例阀开口量等多种参数的组合控制,对电液比例变量泵动态特性进行仿真测试和试验验证,得到了相吻合的动态响应曲线,验证了模型的准确性,并直观反映出流量、压力双控下,比例流量伺服阀阀芯、斜盘摆角及其系统压力各种变化的动态响应情况。进一步对电液比例变量泵仿真模型中比例流量伺服阀响应速度、阀口开度增益、控制活塞直径等参数对斜盘动态特性影响进行了研究,结果表明比例流量伺服阀响应越高、阀口开度增益越大、控制活塞直径越小,斜盘动态响应越快,但阀口开度增益过大,会导致斜盘响应超调增加,影响斜盘的动态特性。

摘要：提出了一种采用电机械直线执行器和液压缸的液电混合直线驱动系统。为消除电机械直线执行器和液压缸之间的耦合影响,液压泵和比例阀协同控制液压缸输出力和运行方向,满足系统负载力需求,电机械直线执行器用于运动控制,并补偿液压缸输出力波动和外部干扰力。为实现上述目标,设计了基于扩张状态观测器的电机械直线执行器自适应滑模控制方法,以估计的负载力调节泵压力和比例阀开度,对液压缸输出力进行调控。比例阀在系统运行中主要用于控制液压缸运动方向,阀开度较大,可显著降低节流损失。通过仿真和试验分析了系统的运行特性和能效特性。结果表明,该系统具有良好的位置控制特性,能量效率高,较传统阀控系统能耗减少51%。

摘要：比例流量阀可根据设定信号连续比例控制执行器的速度或者转速,是重要的电液控制元件,广泛应用于各类电液系统。传统电液比例流量阀为消除负载压力变化对流量的影响,需要采用压差补偿器或流量传感器,增加了阀结构的复杂性和体积,并引起附加的节流损失。针对这些问题,根据Valvistor阀的流量放大特性,提出基于先导流量压差变化-位移校正、主阀流量放大的新型电液比例流量控制原理,该方法根据压力传感器检测的先导阀口压差实时校正先导阀芯位移,并通过主阀线性放大先导阀流量。研究中,建立新型比例流量阀的数学模型,推导得出基于补偿原理的控制策略;进一步建立阀的仿真模型,对比分析补偿前后比例流量阀的静动态特性;设计制造试验样机,通过试验验证了所提原理的可行性。测试结果表明,采用该原理可消除主阀口压差变化对输出流量的影响,动态响应快,特别适用于大流量的电液流量控制。

摘要：液压缸驱动的机械臂,由于自身重量较大,举升过程中会累积很大的重力势能,在下降过程经过液压阀的节流作用转换为热能耗散掉,不仅浪费能源,还需要额外的冷却装置进行散热,进一步增加系统的能耗和成本,解决方法是高效率地回收和利用这部分能量。对重力势能电气回收利用方式和液压回收利用方式的国内外研究现状进行全面的分析对比,根据重力势能回收和再利用过程能量的转换方式与传递路径,分析电气回收利用、蓄能器直接回收利用、闭式泵控与蓄能器组合回收利用、机械臂重力蓄能器预充压平衡四种方法的优点和不足。最后,对全新的能量转换次数少、传递路径短、各环节效率高的液压和电气混合驱动机械臂工作原理、能效特性做分析,并给出试验测试结果,研究成果对设计和推广应用高能效液压缸驱动的机械臂具有重要的指导意义。

摘要：采用变转速泵控缸闭式系统的重载举升机构,在超越负载工况下,若不采用制动电阻或能量回收装置,系统将由于电机不能支撑反向负载而失控。但制动电阻消耗电机的发电能量,降低系统能效,增加系统散热负担。针对上述问题,提出一种基于液气储能的重载举升机构闭式泵控三腔液压缸系统,并将其应用于液压挖掘机动臂。液压泵与三腔液压缸的无杆腔和有杆腔连接,控制动臂运行;配重腔与蓄能器连接平衡挖掘机执行机构的重量,直接回收利用执行机构的势能。研究中,首先确定三腔液压缸和蓄能器的参数,然后设计系统的控制策略,最后构建闭式泵控三腔液压缸的挖掘机动臂试验系统,验证系统的可行性。试验结果表明,合理设置蓄能器的压力,不仅可以实现动臂势能的直接回收利用,而且可以使电机始终处于电动状态,提高系统的可控性和能量效率,与负载敏感控制的三腔液压缸系统相比,液压泵输出能量降低27.2%。