解释不同类型的比例控制阀
在本节中，我们将研究一系列不同的控制系统示例，以了解为什么需要每种类型的控制以及实现它们需要阀的哪些特征。
手动流量控制
许多移动式机器需要操作员移动手柄来控制重载的位置。通用的比例阀是根据杆移动的距离来调节流量。方向阀要么打开，要么关闭，因此无法提供足够的控制灵敏度。如果只需要一种流量，则可以使用流量控制阀。但是当流量需要改变时，则需要使用调速阀或比例阀。
远程手动流量控制
一些移动式机器将控制杆放置在远离控制阀本身的位置。操作员移动的手柄将产生电或流体压力信号，该信号将发送回主控制阀。电气和压力供给最终可能会向主控制阀阀芯的每一端提供一个小的先导压力信号（通过带有电信号的比例减压阀）。这被称为先导压力控制系统，其性能与手动流量控制系统非常相似。
所需特征
先导压力供应系统或电气控制系统，带有比例控制杆、模拟或数字控制模块和比例电磁阀，它们可直接作用于主阀芯末端或驱动比例减压阀，为阀芯末端供油。
需要考虑的因素
与主负载压力相比，先导压力信号通常非常低。这意味着它们可能对主供应或油箱回油管路中的振荡很敏感。压力波动（尤其是回油管路中的波动）也可能被先导控制压力所感受到。
电气比例流量控制
许多工业机器依靠电气控制系统来调节阀门提供的流量。自动化机器需要反复提供相同的速度，即流量。这意味着每次将阀门打开一定量时，都要提供相同的流量。而这很难实现。正如我们在手动控制中提到的那样，人们不断调整手柄位置以找到所需的速度。对于自动控制，阀芯必须通过电磁力和通过产生的节流孔面积的流量进行非常精确的定位，这将根据压力差和流体粘度而变化。这意味着电源电压、温度、负载或供应压力、阀门磨损、污染甚至环境条件等的任何变化都会影响实际实现的流量。事实上，这些影响通常如此之大，以至于我们假设不可能实现准确的速度，并且如果需要准确定位液压缸，通常使用较低的调节速度。
所需特征
最常见的比例电磁阀类型将对阀芯末端施加与提供的 PWM（脉冲宽度调制）电流大致成比例的力。该力将使阀芯向阀芯另一侧的弹簧移动。或者，比例减压阀可能用于对阀芯的一端施加小压力，使其向相反的弹簧移动。
这要归功于基本的比例控制功能，无法准确控制液压缸的速度或停止位置，因此需要根据每台机器的操作要求考虑其他因素。
要考虑的因素
我们将在以下段落中考虑提高比例控制精度的一系列选项。
比例流量压力控制阀
也许有人会说，大多数压力和流量控制阀实际上是手动操作的比例阀，但它们从未被称为比例阀。然而，当阀门配有比例控制电磁阀以便可以远程连续调节时，它们通常被称为比例流量和压力控制阀。
作用于比例控制系统的作用力
如果使用比例阀，很可能是因为负载相对较大或需要快速移动。因此，了解可能作用于系统的所有负载非常重要。
静态负载
作用于系统的总移动质量是多少，例如负载加框架？负载如何随着液压缸移动而变化，当推或拉的时候是否会产生负负载？
动态负载
加速和减速负载需要的力比简单地支撑负载要大。在高性能系统中，管道中流体的加速质量也可能很重要。
所需力 = 质量 x 加速度 = 压力 x 面积
不要忘记，如果负载围绕半径做圆周运动，则在力的计算中必须使用半径的平方。
摩擦负载
操作机构中总会有一些机械摩擦，管道中也会有流体损失。这些有时很重要。
压降提供控制功能
了解阀上的压降如何变化是了解阀性能的关键。
A-B 从 A 点到 B 点，我们将负载从停止状态加速到所需的阀门开度设置。阀门两端的压降保持相对较小 Pv = P（供给）- P（负载质量）- P（负载加速度）。
B-C 从 B 点到 C 点，阀门已达到 90% 的开启度，并以恒定速度提升质量 Pv = P（供给）- P（负载质量）。由于不需要力来加速负载，因此阀门两端的压降会增加。
C 我们保持在 C 点，而阀门保持在 90% 并继续以恒定速度提升质量 Pv = P（供给）- P（负载质量）。
C-D 然后，我们开始将负载从 C 点减速到 D 点。最初，负载惯性将尝试保持相同的速度/流量，直到阀门压降开始制动它。请注意总 Pv 如何增加，因为供给压力和负载惯性压力都在同一方向上起作用。Pv = P（供给）- P（负载质量）+ P（负载减速）。此阶段的最大值为 25%。
D-A 在 D 到 A 的恒定减速阶段，阀门仍在制动负载，因此 Pv 保持较高水平。
必须控制供给压力加上负载压力，这意味着对于相同的流量，阀门仅打开至其全行程的 40%。
需要考虑的因素
A. 阀门压降 Pv 是两个阀口的总和，活塞侧的流量是杆侧的两倍。有时最好使用 2:1 阀芯，这样全流量活塞测的压降与半流量杆侧的压降相似。
B. 如果 Pv =10 bar，则液压缸流量仅为 100 L/min。如果随后移除液压缸负载，使阀门压降 Pv 变为 90 bar，则流量将增加到 300 L/min。对于自动机器循环来说，100-300 L/min 的流量/速度变化可能是不可接受的。
C. 比较比例阀时，始终考虑特定压降下的流量，例如 90 bar Pv 下的流量为 100L/min，而 90 bar Pv 下的流量为 150 L/min。
D. 如果使用更大流量额定值的阀门，以减少阀门的压力损失，从而增加负载可用的压力。我们的曲线显示，将发生的一切是我们的点 C 将移动到点 K。系统将始终保持相同的压降平衡，因为负载和供应压力保持不变。改变的是，更大额定值的阀门打开得稍微少一些，因为半行程的百分比控制误差与全行程的百分比控制误差保持不变。使用更大的阀门，控制精度将始终更差。
E. 始终保持阀门上至少 10 bar 的压降，以避免因负载下降而产生气蚀。
F. 请注意，每个 Pv 曲线都不是线性的。曲线的形状由控制槽口的形状决定。
G. 还有许多更详细的技术参数将在设计阶段考虑，但这里没有介绍。元件制造商将有专家使用专业的模拟软件来识别和优化适合每种应用的阀门。
这些示例应该可以帮助您了解正在发生的事情，但是在进行任何元件更改之前，您应该始终参考机器设计师的意见。
为什么要使用压力补偿器
我们现在应该都非常熟悉这样一个事实：随着负载的变化，阀门上的压降也会发生变化。随着阀门节流位置的压降变化，通过阀门的流量也会发生变化。
压力补偿器将保持阀门上的压降恒定，因此通过阀门的流量更恒定。流量控制的精确度仍然会存在误差，但应该比没有补偿器时好得多。
在移动系统中，压力补偿器的设置通常相当低，例如阀门上的 10-20 bar。这将有助于将损耗保持在较低水平，以改善车辆的燃油消耗，尽管可能会提供不太准确的流量控制。不同的制造商还以多种不同的方式应用压力补偿阀，例如，一些在主阀芯之前进行感应，一些在主阀芯之后进行感应（称为前补偿和后补偿）。这些变化通常是由于制造商，但它们会对某些性能特征产生重大影响。
关键工业在工业系统中，补偿器往往设置在 20 - 30 bar 之间，但为了获得良好的质量控制，很可能会使用负载压力的 30% 的压降。
需要考虑的因素
A. 当负载在每个液压缸循环期间或之间发生显著变化时，可能需要安装压力补偿器。特别是当负载在一个液压缸循环期间从正负载变为负负载时。
B. 压力补偿器需要在液压缸伸出和缩回时感测负载压力。因此，通常会看到一个梭阀，它从液压缸的活塞侧或杆侧传回，穿过控制阀，到达阀门供应管线上的压力补偿阀。
C. 压力补偿器有进油节流或出油节流配置（工业）、前补偿器或后补偿器（移动）。
D. 如果减速压力高于补偿器弹簧设定值，则选型配置不合理的进油节流补偿器可能会在减速时失去对负载的控制。
E. 选型配置不合理的出油节流补偿器可能导致液压缸压力增加。可能还需要平衡阀来确保安全控制负载。
F. 压力补偿器可能导致系统刚度减半，从而大大降低动态响应能力。
