压力控制系统

以气体或液体管道或容器中的压力作为被控制量的反馈控制系统

压力控制系统是指以气体或液体管道或容器中的压力作为被控制量的反馈控制系统，其结构是闭环的，由压力传感器、压力控制器和被控对象组成。当控制性能要求不高时，可采用比较简单的控制装置，如压力调节阀等；当对性能要求较高或生产过程比较复杂时，宜采用压力控制系统。

定义

压力控制系统（pressure control systems）是指以气体或液体管道或容器中的压力作为被控制量的反馈控制系统。在许多生产过程中，保持恒定的压力或一定的真空度常是正常生产的必要条件。很多化学反应需要在恒压下进行，为保持流量不变也常需要控制主压力源的压力恒定。根据不同应用场合，压力控制可采用不同的方式。当控制性能要求不高时，可采用比较简单的控制装置，如压力调节阀等。对性能要求较高或生产过程比较复杂，宜采用压力控制系统。压力控制系统的结构是闭环的，由压力传感器、压力控制器和被控对象组成。

气、液压传动

在工程控制中，常以空气、液体作为工作介质，利用压力进行能量和力的传递来进行控制，这种技术被称为压力控制。在数控机床中，这种控制技术被广泛应用。

气压、液压转动属于流体转动的两个分支，它们分别是以压缩空气和液压油为工作介质，来进行能量的传递和控制的传动技术。相对于机械传动、电力传动等传动技术，气、液压传动是新兴的工程技术。由于它们具有许多机械传动所不具有的优点，故发展速度较快，应用范围也越来越广，已广泛应用于工程技术中的各个领域。

发展概况

近20年来，随着现代制造技术、密封技术等的发展，液压传动技术在高压、高速、大功率、低噪声、节能、高效和提高使用寿命等方面取得了巨大进展，并在交流液压技术、机-电-液组合传动、液压系统的逻辑设计、液压技术计算机化等方面进行了有益的探索，取得了一定的成效，并在工程实际中开始应用推广。

气压传动

气压传动是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的一门工程技术，是工程实际中进行各种生产控制和自动控制的重要手段之一。与机械、电气、液压传动等传动方式相比，气压传动具有以下一些优点：

（1）由于工作介质为空气，故来源丰富、制取方便、成本低廉。

（2）较好的工作环境适应性。由于气压传动以空气作为工作介质，故能用在恶劣环境中，一些要求高净化、无污染等的场合（诸如食品、药品加工、轻工、纺织、印刷、精密检测等行业），也适用于气动系统的工作，且工作可靠性较好，易于实现过载保护。

（3）空气的粘度很小，故传输过程中的能量损失较小，节能、高效，适宜于远距离的供气和气源的集中布置。

（4）气压传动反应灵敏、动作迅速、易维护和调节，故比较适宜于直接应用到自动控制的场合。

（5）气动元件结构简单，制作工艺性较好，制造成本低，使用寿命长，易于实现标准化、系列化、通用化。

但是，气压传动也有一些不可避免的缺点：对变载荷工作，运动平稳性较差；气动装置工作压力不高，输出力或转矩不大；需在气路中设置供油润滑装置对气路中的元件进行润滑。

液压传动

液压传动是以液压泵为动力源，以液压油为工作介质，进行能量传递或信号传递的一门工程技术。液压传动与其他传动方式相比，具有以下优点：

（1）易于实现无级调速和大范围调速，一般可达100:1~2000:1的传动比。

（2）单位功率的传动装置重量轻、体积小、结构紧凑，可产生和传递较大的力和力矩。

（3）惯性小、反应快、冲击小、工作平稳，易于实现高速启动、制动和换向。液压传动装置的换向频率，回转运动每分钟可达500次，往复直线运动每分钟可达1000次。

（4）易控制、易调节、操纵方便，易于与空气控制相结合，用以实现远程控制和复杂顺序控制的自动化，易于实现过载保护。

（5）液压传动具有自润滑、自冷却作用，可减少因摩擦和高温产生的液压元件损坏，故工作寿命较长。

（6）液压元器件易于实现系列化、标准化、通用化，故可以降低制造、使用成本。

但是，液压传动也有一些缺点：如泄露，易造成环境污染、资源浪费，且不易实现定比转动；对油温和负载的变化比较敏感，不易在高温或低温工作；要求元件制造精度高，使用维护要求较为严格，故障点不易确定。

原理

压力传感器测量被控压力，并转换成便于利用的信号形式，如电压、电流、位移、转角等。比较装置将反映压力大小的信号与给定压力值比较，产生偏差信号。偏差信号通过压力控制器作用到压力调节机构上，按照消除偏差的方向来改变被测点的压力，将其调节到给定的希望值。比较复杂的系统常采用改变泵的速度或降低泵的效率的办法来调节压力。在简单的压力控制系统中则多用节流阀调节压力。

压力控制系统同其他反馈控制系统一样，也存在自激振荡的可能性。如果对应于一定的压力偏差，阀门开启或关闭的速度过快，就可能产生自激振荡。这种振荡可用限制反馈的办法加以消除。描述压力控制系统性能和设计的基本理论，同任何其他反馈控制系统的基本理论是一样的（见经典控制理论、现代控制理论）。

类型

压力控制器有许多类型。图1是一种常用的气动比例加微分压力控制器的原理图。它由喷嘴挡板气动放大器引入延滞负反馈构成。输入为挡板的机械位移e,被控制量为气动放大器的输出压力Pc。当输入信号e有一个阶跃变化Δe时，气动放大器便产生一个相应的压力变化ΔPc。由于节流阀R的滞后作用,波纹管不能立即感受到这个压力变化，因此气动放大器在开始阶段将感受到挡板位移的全部作用。随着节流阀输出端压力的变化，反馈波纹管膨胀或收缩，使负反馈作用增强，输出压力开始减小或增加。输出压力的变化包括正比于输入改变量的分量和正比于输入变化速度的分量，因而就能实现比例加微分的控制作用。在稳态时，反馈波纹管所起的作用与普通比例反馈机构相同。

故障分析

压力控制系统基本性能是压力控制阀决定的，压力控制阀的共性是根据弹簧与液压力相平衡的原理工作的，因此压力控制系统常见故障及其产生原因可归纳如下：

压力过低

压力过低，调不上去的原因如下：

（1）先导式溢流阀的主阀阻尼孔堵塞，滑阀在下端油压作用下，克服上腔的液压力和主阀弹簧力，使主阀上移，调压弹簧失去对主阀的控制作用，因此主阀在较低的压力下打开溢流口滥流。系统中，正常工作的压力阀，有时突然出现故障往往是这种原因。

（2）溢流阀的调压弹簧太软、装错或漏装。

（3）阀芯被毛刺或其它污物卡死在开口位置。

（4）阀芯和阀座关闭不严，泄露严重。

压力过高

压力过高，调不下来的原因如下：

（1）安装时，阀的进出油口接错，没有压力油去推动阀芯移动，因此阀芯打不开。

（2）阀芯被毛刺或其它污物卡死在关闭位置，主阀不能启动。