[发明专利]检测浮标浮力调节系统的高压环境模拟试验台及模拟方法

权利要求书

1.一种检测浮标浮力调节系统的高压环境模拟试验台，其特征在于，所述高压环境模拟试验台包括泵源、阀控缸液压单元、控制单元以及冷却单元；其中：

泵源，包括恒压变量泵，所述恒压变量泵用于提供恒压源；

阀控缸液压单元，包括伺服阀和非对称液压缸；其中，伺服阀是压力模拟闭环控制的核心元件，用于接收控制单元的指示而调节阀芯开口大小，从而基于指令的压力曲线和实际的压力的差值实现压力模拟的闭环控制；非对称液压缸包括无杆腔和有杆腔，其中无杆腔连接伺服阀，有杆腔与所述待检测的浮标浮力调节系统连接；

冷却单元，包括散热器，用于对泵源输送的油液进行冷却。

2.根据权利要求1所述的高压环境模拟试验台，其特征在于，所述泵源、阀控缸液压单元和冷却单元之间依次通过高压管路连接为回路；

作为优选，所述浮标浮力调节系统与所述非对称液压缸之间连接安全溢流阀，所述安全溢流阀单独接入一油箱。

3.根据权利要求1所述的高压环境模拟试验台，其特征在于，所述非对称液压缸的活塞两端的有效面积比为1/3，输入的指定压力指令即为实际压力的三分之一。

4.根据权利要求1所述的高压环境模拟试验台，其特征在于，所述冷却单元还包括齿轮泵和温度控制装置，所述温度控制装置包括设置于储存泵源输送的油液的油箱中的温度传感器，所述温度控制装置基于温度传感器反馈信号控制齿轮泵的运转来控制冷却油液的输送进行冷却工作。

5.根据权利要求1所述的高压环境模拟试验台，其特征在于，所述恒压变量泵提供的液压油流量随系统需要而自动调节，通过驱动电机进行驱动；

作为优选，所述泵源还包括与恒压变量泵连接的卸荷溢流阀，用于在接通时实现系统的卸荷泄压功能，同时用于调节液压系统的最高输出压力；

作为优选，所述泵源还包括位于恒压变量泵出口的单向阀，用于防止油液倒灌回恒压变量泵；

作为优选，所述泵源还包括与恒压变量泵连接的高压精密过滤器，用于对进入液压系统的高压油进行精滤，防止堵塞伺服阀，并且当系统发生故障时能够关停；

作为优选，所述泵源还包括与恒压变量泵连接的蓄能器，用于吸收液压系统产生的压力脉动。

6.根据权利要求1所述的高压环境模拟试验台，其特征在于，所述阀控缸液压单元还包括压力传感器，用于将非对称液压缸一段的压力反馈给控制单元，并通过PID调节伺服阀使其输出的压力跟随输入压力曲线。

7.根据权利要求1所述的高压环境模拟试验台，其特征在于，所述阀控缸液压单元还包括压力表，用于直观地显示液压系统的输出压力。

8.根据权利要求1所述的高压环境模拟试验台，其特征在于，所述冷却单元中的齿轮泵对油液进行独立循环，并利用散热器对油液进行冷却。

9.根据权利要求1所述的高压环境模拟试验台，其特征在于，所述压力模拟闭环控制包括监控单元、实时控制计算机及信号调理单元，其中，所述监控单元处于控制单元最上层，其上运行监控软件，用于监控模拟试验台的工作状态，接收操作人员的控制指令，控制试验台完成指令操作；

所述实时控制计算机处于控制单元的下层，优选通过单片机来实现，其上运行实时控制软件，通过实时控制计算机将控制指令发送给伺服阀，控制伺服阀阀芯位移，同时压力传感器将采集到的液压缸一侧的实际压力反馈给实时控制计算机，实时控制计算机根据指令的压力曲线和实际压力的差值，驱动伺服阀阀芯运动，调节阀芯开口大小，从而实现压力模拟闭环控制；

信号调理单元由调理箱和相应连接电路组成，用于对发送给伺服阀的控制指令和传感器采集到的信号进行预处理以及信号归一化；

所述监控单元通过以太网与所述实时控制计算机进行信息传递。

10.一种采用如权利要求1-7任一项所述的高压环境模拟试验台进行的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

将非对称液压缸的活塞置于靠近浮标一端，浮标浮力调节系统内液压油提前收至内油囊；将浮标接入所述非对称液压缸有杆腔一侧，将安全溢流阀压力调至某一值；将恒压变量泵的驱动电机启动，调节电磁卸荷溢流阀使液压系统的压力达到工作压力；

在控制单元中输入指定压力的指令，将指令信号转换为电信号传送给阀控缸液压单元的伺服阀，伺服阀接收到电信号后调节无杆腔一侧的工作压力，同时调节合适的PID参数，使得液压缸模拟的压力能够满足输入的指定压力曲线；

当浮标浮力调节系统模拟排油结束后，卸荷后先关闭恒压变量泵驱动电机，再关闭浮标浮力调节系统，在控制单元中输入指定回油压力曲线，进行回油模拟直至回油结束，卸荷后关闭恒压变量泵驱动电机；

重复上述步骤，在模拟过程中，当温度传感器达到某一温度设定值时，通过控制温度控制装置来启动齿轮泵电机进行冷却循环。