關于重大工程和裝備的液壓控制

關于重大工程和裝備的液壓控制

1年我國液壓界發(fā)展的歷史在20世紀的最后20個世紀里，二通插裝閥的工作效率和技術在過去20年中迅速發(fā)展，被認為是現(xiàn)代機械工程技術的一個重要進步和轉(zhuǎn)折點。在這兩項液壓控制技術的發(fā)展歷程中,長期后進的我國液壓界,一改過去被動、落后和沉寂的表現(xiàn),充當了緊跟技術發(fā)展前沿并不斷有所創(chuàng)新的積極進取的角色。在路甬祥院士的帶領和影響下,我國液壓界產(chǎn)學研空前活躍,特別是電液比例和二通插裝閥集成控制領域中,在自主產(chǎn)品研究開發(fā)、應用推廣、理論學術和人才培養(yǎng)諸方面都取得了喜人進步,明顯縮小了與發(fā)達國家的差距。在我國改革開放和持續(xù)發(fā)展的歷史性機遇中,在一系列體現(xiàn)綜合國力和核心競爭力的超大型國家級工程中,我國液壓界獨立自主地承擔了關鍵技術裝備的設計和制造任務,體現(xiàn)了與時代相適應的先進水平,極大地鼓舞和激勵了液壓界廣大同仁在21世紀繼續(xù)急起直追,努力使我國液壓工業(yè)躋身于世界先進行列。世紀之交,世界水利史上三大水電工程相繼在我國開發(fā)建設。與此同時,我國冶金工業(yè)也經(jīng)歷了重大技術革新和進步,目前粗鋼產(chǎn)量已雄居世界首位。非常榮幸的是,在一系列相關的重大工程和裝備中都大規(guī)模地采用了液壓技術特別是電液比例和二通插裝閥控制技術,而筆者及同仁有幸直接參與,并在這里回顧和思考,愿同大家一起分享初步的成功,也希望同大家共同探討我國液壓工業(yè)的未來。2rii技術的重要功能在當今世界上一些著名的大型工程和裝備中,液壓技術充當了無可替代的關鍵角色,作者曾經(jīng)撰文2.1型液壓系統(tǒng)的特點表1列出了當今世界上若干典型的重大工程和裝備中大型液壓系統(tǒng)的特點。在大量的大中型工業(yè)和工程裝備中液壓系統(tǒng)的參數(shù)配置盡管規(guī)格不象表列那樣龐大,但液壓控制仍然是關鍵的首選技術,具有明顯的技術優(yōu)勢。2.2重大工程和裝備發(fā)展現(xiàn)代液壓控制技術的支撐理論重大工程和裝備關系國計民生，投資決策和管理控制十分謹慎嚴格，在技術上更是要求先進與可靠、高效與安全以及經(jīng)濟合理并體現(xiàn)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。重大工程和裝備往往融合眾多學科領域新技術特別是微電子和計算機信息技術，以及先進材料和工藝。只有基于全局和綜合的技術和管理的把握，才能保證重大工程和裝備的水平與質(zhì)量。圖1表達了圍繞重大工程和裝備發(fā)展現(xiàn)代液壓控制技術的支撐理論和知識體系。概括而言，當今大型液壓系統(tǒng)技術具有以下重要特點：(1)機械-電子-液壓一體化技術的廣泛應用；(2)電液比例和二通插裝閥集成控制技術的廣泛應用；(3)主動維護、實時監(jiān)控和智能診斷、節(jié)能降噪治漏以及環(huán)保技術的廣泛應用；(4)液阻理論應用于大功率液壓傳動和控制系統(tǒng)設計；(5)現(xiàn)代產(chǎn)品設計理論應用于集成化模塊化組合式液壓系統(tǒng)設計；(6)先進制造技術和合理化工程應用于液壓系統(tǒng)設計制造和管理以及質(zhì)量工程和全面質(zhì)量管理應用于液壓系統(tǒng)設計制造和管理，等等。2.3比例和二通插裝閥控制技術的應用在中大功率的液壓傳動與控制領域,二通插裝閥和電液比例控制技術的和諧結合已成主流,突出體現(xiàn)了重大工程和裝備的核心技術和總體水平。值得高興的是,我國液壓界廣大同仁共同努力推動了電液比例和二通插裝閥控制技術的不斷進步,筆者在專題文章通過大量的工程應用和技術積累,顯著增強了我們自主技術開發(fā)的能力和信心,也為進一步進入全球化市場競爭環(huán)境打下了良好基礎。值得回顧和總結的是上世紀末在四川二灘、黃河小浪底和長江三峽臨時船閘以及二期工程的永船和廠壩,還有鞍鋼1780熱軋工程等具有代表性的重大工程和裝備。我們相信,這些寶貴的工程經(jīng)驗和技術積累不僅鍛煉、提高了我們的認識水平和創(chuàng)新能力,更增強了我們民族液壓工業(yè)的自信心,我們不僅勇于參與承接規(guī)模更大技術更復雜的工程,更要創(chuàng)造條件努力改變我國液壓工業(yè)整體發(fā)展落后的不利局面。3通插裝閥和比例控制技術在三峽永船和輸水門表4是將電液比例和二通插裝閥控制技術應用于水利水電工程的情況。世紀之交我們終于迎來規(guī)?？涨暗拈L江三峽水利水電樞紐工程中重大裝備投資建設的歷史性機遇,在世界規(guī)模最大的雙線連續(xù)五級永久船閘和廠壩二期工程的裝備中,大規(guī)模應用二通插裝閥和比例控制技術,這在世界水利史上都是罕見的。在長江三峽工程開發(fā)總公司和長江水利委員會設計院的信任和指導下,我們非常榮幸地承擔了三峽永久船閘的液壓設備配套,今年9月上旬順利通過了國務院組織的階段驗收并獲得較高評價。值得指出的是,將二通插裝閥和比例控制技術用于三峽工程是經(jīng)過嚴謹縝密的分析和反復論證后做出的選擇,在二通插裝閥技術發(fā)展歷史上抹上了濃重的一筆。表5給出了二通插裝閥和比例控制技術在三峽永久船閘中的應用特點和重要創(chuàng)新。圖2和圖3分別是永久船閘液壓啟閉機的液壓系統(tǒng)泵站和閥臺實物照片(永船總計有24套泵站總成),圖4為用于輔助控制的螺紋插裝閥集成塊,圖5為用于輸水閘門的典型二通插裝閥集成控制回路。在三峽永久船閘的液壓裝備上,我們充分運用了四川二灘、黃河小浪底等水利水電工程的成功經(jīng)驗,同時充分認識到三峽工程的特殊性,不僅在上述液壓系統(tǒng)泵站設備關鍵部件的方案論證、設計審查以及各個設計層次和制造試驗環(huán)節(jié)(元器件采購、檢驗、零部件制造、分裝、組裝和總裝以及試驗、液壓聯(lián)調(diào)、電液聯(lián)調(diào)、機電液聯(lián)調(diào))落實質(zhì)量工程的嚴格要求,并且有針對性地審慎地進行了一系列技術創(chuàng)新,例如專門建造了系統(tǒng)模擬試驗裝置和綜合試驗臺,見圖6。在前述階段驗收中,永久船閘的人字門和輸水閘門液壓啟閉機均達到了預期要求。三峽工程上的成功應用,無疑極大地提高了我國在超大型水利水電工程關鍵裝備中采用電液比例和二通插裝閥控制技術的綜合能力和水平,為今后進入世界水利水電領域奠定了基礎條件和優(yōu)勢地位。4電液比例和二通插裝閥控制技術的應用國內(nèi)興建的數(shù)十座大中型電爐廣泛采用電液比例和二通插裝閥控制技術,不斷提高應用開發(fā)的能力和水平,有力地推動了冶金裝備的國產(chǎn)化和替代進口并逐步形成自主技術創(chuàng)新的良好局面,為我國冶金工業(yè)重大裝備的技術進步作出了重要貢獻。20世紀90年代大中型熱軋工程裝備的關鍵設備―步進式加熱爐中廣泛采用電液比例和二通插裝閥技術,達到了國際先進水平。以北京鳳凰工業(yè)爐公司、重鋼院和賽迪公司為代表的國內(nèi)設計單位在寶鋼、武鋼、鞍鋼和攀鋼的新建熱軋工程中屢屢中標,幾乎使國外著名廠商無法進入國內(nèi)市場,使步進式加熱爐不僅成為我國大型冶金裝備國產(chǎn)化和替代進口并擁有自主技術的最成功的典型,而且具有持續(xù)發(fā)展?jié)摿ι踔聊軌蛲卣购Ｍ馐袌?。?列出了近年來我國具有代表性的大型冶金工程步進式加熱爐中電液比例和二通插裝閥控制技術的應用情況。大型步進爐的液壓系統(tǒng)具備表1所列大型液壓系統(tǒng)的配置和技術特征,對其它類型大型冶金工程和裝備(連鑄和連軋)同樣具有重要借鑒和參考價值。國內(nèi)規(guī)模最大、技術最先進的寶鋼寬厚板工程目前正在招標,其大型連鑄機主體液壓控制系統(tǒng)的系統(tǒng)配置和特征同大型步進爐很相似。圖7是1998年國內(nèi)首套自主設計和制造的鞍鋼1780熱軋工程大型步進爐的液壓總成(圖7a)及其控制閥臺(圖7b)的實物照片,典型的升降缸控制回路見圖8。該系統(tǒng)是我國冶金工業(yè)重大工程和裝備技術進步的一個重要里程碑。5以科技轉(zhuǎn)移成本優(yōu)勢獲取競爭優(yōu)勢在20世紀的最后20年里,得益于改革開放的大好時機,憑借后進者的后發(fā)優(yōu)勢,在液壓系統(tǒng)總成技術領域,我國縮短了同發(fā)達國家的差距,初步形成國內(nèi)市場的技術優(yōu)勢和競爭能力,提高了重大裝備國產(chǎn)化和替代進口的總體水平。在回顧一系列重大工程和裝備中成功應用電液比例和二通插裝閥控制技術所帶來的興奮和欣慰的同時,筆者也由衷地為目前我國液壓工業(yè)同發(fā)達國家的明顯差距而憂慮。以往的成功經(jīng)驗告訴我們,技術后進者必須采取進取超越策略,利用技術轉(zhuǎn)移成本優(yōu)勢,銳意創(chuàng)新爭取突破才能贏得勝局。我們清醒地看到,以往的成功只是初步和局部的,作為大型液壓系統(tǒng)的核心技術和能力的基礎關鍵元件(比例控制泵和閥),無論在規(guī)格、品種和性能水平還是規(guī)模、質(zhì)量和品牌方面還與國外領先者有相當大的差距,并且由于市場全球化、競爭國際化而形勢更加嚴峻,若不能以創(chuàng)新突破盡快扭轉(zhuǎn)局面,不僅后發(fā)優(yōu)勢很快削弱,就連國內(nèi)市場也難以進一步拓展,在國際競爭日益加劇的情勢下可能再次陷入困境?，F(xiàn)在我們正處于市場環(huán)境和技術進步的重大變化和關鍵轉(zhuǎn)折點,我們更要敏銳地把握機會,繼續(xù)發(fā)揚勇于開拓創(chuàng)新的頑強精神,憑借暫時的技術轉(zhuǎn)移成本優(yōu)勢,力爭在液壓關鍵元件技術進步和局部突破上取得成功,以振興我國的液壓工業(yè),增強綜合競爭力,擴大相對優(yōu)勢,早日融入全球市場的國際競爭格局并開創(chuàng)我國液壓工業(yè)的嶄新局面。我國冶金行業(yè)早在1980年代就開始大量采用符合DIN24342的二通插裝閥控制技術,由上海704研究所研制開發(fā)的符合DIN24342的TJ/TG/TJK型