液压气动伺服系统项目产品技术深度调查

第一节 国内市场最新技术运用状况

我国多数企业产品技术主要源于引进，缺乏创新，而且自身科技开发大都投不足，缺少必要的研发、试验装备，人才流失，后继乏人，致使企业技术进步缓慢。对此，要充分利用发达国家产业转移的机遇，努力做好引进先进技术与在消化吸收基础上的创新工作，大幅度提高 行业 产品设计与制造水平。同时，积极推动产学研结合，创造条件加大对自主创新的投入，更快、更多地研制开发一批具有自主知识产权的新产品。近两年，我国液压气动方面的新技术有：

1、基础设计理论突破创新

宁波华液机器制造有限公司的BFWH型电液比例方向阀、BCL比例插装式节流阀，是根据该公司提出的电液比例控制新方法——压差型压力反馈原理设计的，与国际大公司采用的减压型压力反馈原理相比，零件数量少，结构简单，工艺性好，不需要特殊精密加工设备和装配环境，成本低，易于产品推广应用；北京机械工业自动化 研究 所承担的大梯度离心场液压振动台技术，在理论 研究 和离心机振动试验台的研制及其在国家重点工程上的应用和高技术人才的培养上，也都取得明显效果。这些例证表明，我国工程技术人员在跟踪国外技术发展趋势的同时，亦能结合中国国情进行创新，推出符合中国市场需求的新产品。

2、高性能、高可靠性装备研发

四川长江液压件有限责任公司研制的“亚洲最大输电线1000kV杆塔试验站液压加荷系统”、“上海磁悬浮轨道梁DY300型运架一体机平台升降液压系统”等大型伺服比例液压系统成套装置；榆次液压有限公司完成的“攀成钢340连轧管机组液压系统装置”和“清江隔河岩水利枢纽一级升船机船箱液压系统”，都是以电液比例控制技术和计算机控制通讯技术为核心设计的大型成套液压系统，充分说明我国企业有能力承担和完成国家的重点工程建设任务。

3、节能、环保性能新突破。

北京华德液压工业集团有限责任公司的HD-4WEl0H73-33型软切换电磁换向阀等4种产品；原平液压机械厂的G560／400×500型超高压油缸及自动化控制系统；安阳机床电器有限公司的P64-4-A高温防水比例电磁铁；南京佳盛机电器材制造有限公司的高水基新型复合密封填料；合肥通用机械 研究 所的舰船泵用集装式机械密封件等，不仅在技术性能上有提高，而且更关注环保、节能和可持续发展。

4、高压化、小型化、集成化、节能化

北京华德液压工业集团有限责任公司技术中心研制的05泵控装置动力单元中的弯轴泵排量仅为5ml／r，工作压力为32MPa；山西长治液压有限公司生产的CBJ20-F5齿轮泵(模数2)，25MPa压力，冲击50万次，性能良好；大连液力偶合器厂的YJZ215轴流式液力变矩器有效直径为215mm，是国内最小的液力变矩器；济南华能气动元器件公司的L100系列微型电磁阀阀体宽度仅为5mm，控制φ4~12mm的气缸以3-5HZ的频率往复运动；原平液压机械厂的G560／400×500型超高压油缸及自动化控制系统，工作压力达到56MPa。

5、新工艺、新材料、新结构

丹东克隆集团有限责任公司C156系列浆液类介质专业机械密封采用独特的片状弹簧，减小了整套密封的轴向尺寸，可用于小型泵；浙江国泰密封材料股份有限公司生产的2m宽柔性石墨卷(板)材与密封垫，是国内外最宽的石墨板材；南京佳盛机电器材制造有限公司的高水基新型复合密封填料采用混纺纤维与一种新型润滑密封性能优异的填充材料相复合并进行后处理，从而开发出新型编织型软填料；合肥通用机械 研究 所的集装式机械密封件主要是为舰船水泵使用的高可靠性、长寿命、密封性能好的机械密封件；陕西航天动力高科技股份有限公司在国内首创采用钣金冲焊单曲面叶型代替铸造双曲面叶型制成双涡轮液力变矩器。不难看出，全 行业 在采用新工艺、新材料、新结构方面正在取得更大进步。

6、机电液气一体化

榆次油研液压有限公司的汽车自动变速系统(AMT)专用电磁阀通过微电脑程序控制的液压—机械结构，实现了汽车速度挡位自动切换；天津鼎盛工程机械有限公司生产的YBl502型微机控制电液换挡变速器，换挡方式为微机控制电—液换挡；北京机床所精密机电有限公司的60—100L／min直动式电液伺服阀取消电液伺服阀的喷嘴挡板组，提高了电液伺服阀的抗污染能力和动态特性。在2005年优秀新产品中还有一大批类似的产品，可以预见，机电液气一体化在流体传动与控制技术中将有进一步发展。

第二节 国际市场最新技术运用状况

1、交流化

伺服技术将继续迅速地由DC伺服系统转向AC伺服系统。从目前国际市场的情况看，几乎所有的新产品都是AC伺服系统。在工业发达国家，AC伺服电机的市场占有率已经超过80%。在国内生产AC伺服电机的厂家也越来越多，正在逐步地超过生产DC伺服电机的厂家。可以预见，在不远的将来，除了在某些微型电机领域之外，AC伺服电机将完全取代DC伺服电机。

2、全数字化

采用新型高速微处理器和专用数字信号处理机（DSP）的伺服控制单元将全面代替以模拟电子器件为主的伺服控制单元，从而实现完全数字化的伺服系统。全数字化的实现，将原有的硬件伺服控制变成了软件伺服控制，从而使在伺服系统中应用现代控制理论的先进算法（如:最优控制、人工智能、模糊控制、神经元网络等）成为可能。

3、采用新型电力电子半导体器件

目前，伺服控制系统的输出器件越来越多地采用开关频率很高的新型功率半导体器件，主要有大功率晶体管（GTR）、功率场效应管（MOSFET）和绝缘门极晶体管（IGBT）等。这些先进器件的应用显著地降低了伺服单元输出回路的功耗，提高了系统的响应速度，降低了运行噪声。尤其值得一提的是，最新型的伺服控制系统已经开始使用一种把控制电路功能和大功率电子开关器件集成在一起的新型模块，称为智能控制功率模块（IntelligentPowerModules，简称IPM）。这种器件将输入隔离、能耗制动、过温、过压、过流保护及故障诊断等功能全部集成于一个不大的模块之中。其输入逻辑电平与TTL信号完全兼容，与微处理器的输出可以直接接口。它的应用显著地简化了伺服单元的设计，并实现了伺服系统的小型化和微型化。

4、高度集成化

新的伺服系统产品改变了将伺服系统划分为速度伺服单元与位置伺服单元两个模块的做法，代之以单一的、高度集成化、多功能的控制单元。同一个控制单元，只要通过软件设置系统参数，就可以改变其性能，既可以使用电机本身配置的传感器构成半闭环调节系统，又可以通过接口与外部的位置或速度或力矩传感器构成高精度的全闭环调节系统。高度的集成化还显著地缩小了整个控制系统的体积，使得伺服系统的安装与调试工作都得到了简化。

5、智能化

智能化是当前一切工业控制设备的流行趋势，伺服驱动系统作为一种高级的工业控制装置当然也不例外。最新数字化的伺服控制单元通常都设计为智能型产品，它们的智能化特点表现在以下几个方面:首先他们都具有参数记忆功能，系统的所有运行参数都可以通过人机对话的方式由软件来设置，保存在伺服单元内部，通过通信接口，这些参数甚至可以在运行途中由上位计算机加以修改，应用起来十分方便;其次它们都具有故障自诊断与 分析 功能，无论什么时候，只要系统出现故障，就会将故障的类型以及可能引起故障的原因通过用户界面清楚地显示出来，这就简化了维修与调试的复杂性;除以上特点之外，有的伺服系统还具有参数自整定的功能。众所周知，闭环调节系统的参数整定是保证系统性能指标的重要环节，也是需要耗费较多时间与精力的工作。带有自整定功能的伺服单元可以通过几次试运行，自动将系统的参数整定出来，并自动实现其最优化。对于使用伺服单元的用户来说，这是新型伺服系统最具吸引力的特点之一。

6、模块化和网络化

在国外，以工业局域网技术为基础的工厂自动化（FactoryAutomation简称FA）工程技术在最近十年来得到了长足的发展，并显示出良好的发展势头。为适应这一发展趋势，最新的伺服系统都配置了标准的串行通信接口（如RS-232Ｃ或RS-422接口等）和专用的局域网接口。这些接口的设置，显著地增强了伺服单元与其它控制设备间的互联能力，从而与CNC系统间的连接也由此变得十分简单，只需要一根电缆或光缆，就可以将数台，甚至数十台伺服单元与上位计算机连接成为整个数控系统。也可以通过串行接口，与可编程控制器（PLC）的数控模块相连。

第三节 技术发展趋势

社会需求永远是推动技术发展的动力，降低能耗，提高效率，适应环保需求，机电一体化，高可靠性等是液压气动技术继续努力的永恒目标，也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。

由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。综合国内外专家的意见，其主要的发展趋势将集中在以下几个方面：

1、减少能耗,充分利用能量

液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题：

1）减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。

2）减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。

3）采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。

4）发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3通径、4通径电磁阀以及低功率电磁阀。

5）改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。

6）为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。

2、主动维护

液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。

要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的 研究 ，当前，凭有经验的维修技术人员的感宫和经验，通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的 研究 ，要总结专家的知识,建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则。

另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进市补偿，这是液压 行业 努力的方向。

3、机电一体化

电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下：

1）电液伺服比例技术的应用将不断扩大。液压系统将由过去的电气液压on-oE系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统,为适应上述发展,压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器应实现标准化。计算机接口也应实现统一和兼容。

2）发展和计算机直接接口的功耗为5mA以下电磁阀，以及用于脉宽调制系统的高频电磁阀(小于3mS)等。

3）液压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断,由于计算机的价格降低,监控系统,包括集中监控和自动调节系统将得到发展。

4）计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要求。

5）由电子直接控制元件将得到广泛采用，如电子直接控制液压泵，采用通用化控制机构也是今后需要探讨的问题，液压产品机电一体化现状及发展。

液压 行业 ：

液压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展；向低能耗、低噪声、振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展；开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压元件；积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术。

液力偶合器向高速大功率和集成化的液力传动装置发展，开发水介质调速型液力偶合器和向汽车应用领域发展，开发液力减速器，提高产品可靠性和平均无故障工作时间；液力变矩器要开发大功率的产品，提高零部件的制造工艺技术，提高可靠性，推广计算机辅助技术，开发液力变矩器与动力换档变速箱配套使用技术；液粘调速离合器应提高产品质量，形成批量，向大功率和高转速方向发展。

气动 行业 ：

产品向体积小、重量轻、功耗低、组合集成化方向发展，执行元件向种类多、结构紧凑、定位精度高方向发展；气动元件与电子技术相结合，向智能化方向发展；元件性能向高速、高频、高响应、高寿命、耐高温、耐高压方向发展，普遍采用无油润滑，应用新工艺、新技术、新材料。

1）采用的液压元件高压化，连续工作压力达到40Mpa，瞬间最高压力达到48Mpa；

2）调节和控制方式多样化；

3）进一步改善调节性能，提高动力传动系统的效率；

4）发展与机械、液力、电力传动组合的复合式调节传动装置；

5）发展具有节能、储能功能的高效系统；

6）进一步降低噪声；

7）应用液压螺纹插装阀技术，紧凑结构、减少漏油。

第四节 国内技术市场区域优势

当前，我国已经形成了珠三角、环渤海和长三角三个区域的液压气动伺服系统产业区域经济布局，人才、产业聚集作用初见成效，这些区域的液压气动伺服系统技术在国内也有相当的优势。

第五节 新项目投资推荐区域（或省市）（CMRN中经纵横建议）

中经纵横推荐新项目投资区域为山东、浙江、天津等省市：

1、地区配套产业发展完善

浙江、天津电子元件产业发展完善，企业数量多，地区产业技术发达，同时，近几年浙江、天津对于高技术产业的投资环境优化，企业在该区域投资，不仅能享受到正常方面的优惠，而且完善的产业配套给 行业 的发展提供了有利保障。

山东地区是我国液压气动元件及机械产业的生产基地，云集着国内外知名的液压气动元件企业。

2、产业经济园区建设比较成熟

1）这些区域地理位置优越，社会配套能力完善。

2）外资企业进驻比例高。

3）经济园区管理模式先进，生产流程科学，供应链条完善。
 

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