淺談我國二通插裝閥技術的發(fā)展

淺談我國二通插裝閥技術的發(fā)展

作為中國一代的機械工人，你和唐英琦受到了我們的高度贊揚。能否談一談最初我國開發(fā)二通插裝閥的歷程?去年我在PCTASIA2011新技術交流時,曾編制過一張“二通插裝閥技術簡要歷程”圖,其中也回顧了中國在二通插裝閥技術發(fā)展初期的一些標志性事件和代表性單位。眾所周知,國際上首個二通插裝閥技術標準是1979年7月公布的DIN24342至今仍作為主要標準,以后被ISO等效采用為ISO7368。中國1980年開始在二通插裝閥工業(yè)液壓應用中正式采用DIN24342標準,著名的應用有上鋼五廠的LF爐,中船200m二通插裝閥在中國現(xiàn)有的液壓控制產品領域中可謂是最具中國特色的產品和技術之一。中國液壓界在發(fā)展二通插裝閥技術中所體現(xiàn)的自主性、創(chuàng)造性、堅持應用、集成創(chuàng)新都是值得肯定的,并且一直在不斷探索,推動具有前瞻性的可持續(xù)發(fā)展技術和產業(yè)化進程。它對當前中國液壓界為擺脫在高端液壓技術和產品過度依賴國外的歷史性努力中也是值得借鑒的。您所在的704所曾經在三峽工程中應用了二通插裝閥技術,可以介紹一下當時的背景和技術概況嗎?二通插裝閥技術作為一項先進的液壓控制技術,源自歐洲發(fā)達國家,并最早在歐美得到廣泛的應用。但是,很少有人知道,從全球范圍來看,二通插裝閥技術作為一項新技術,它的最具規(guī)模性的應用,或者說最具典范性的工程應用,是由我們中國液壓界科技人員在舉世矚目的長江三峽工程中全面應用和更好展現(xiàn)的。在當今世界級的超大規(guī)模水利水電和內河通航工程中,三峽工程因其規(guī)模巨大、技術復雜、對國計民生的作用極其重要而著稱,尤其是工程中總量超過100臺套的大型和超大型液壓啟閉機,不僅規(guī)模龐大,工況惡劣,要求苛刻,而且液壓控制復雜、工作可靠性要求極高,這在水利史上是前所未有的。經有關部門充分協(xié)同、慎密和嚴格地論證和審核后,準予三峽工程的液壓控制中全面采用二通插裝閥集成控制技術作為主控制技術,這項重大決策,使中國工程界實現(xiàn)了一次重大的自主創(chuàng)新實踐,是歷史賦予中國液壓界進行一項具有國際領先水平的應用創(chuàng)新的難得機遇。我有幸作為當時三峽工程項目中,二通插裝閥控制集成與系統(tǒng)總成技術應用團隊主管和主要技術帶頭人之一,親自經歷了這一重大工程中的一千多個日日夜夜,既有“如履薄冰”、“如臨深淵”的歷史責任感,又十分堅定地在項目技術的推進中,堅持理論應用和系統(tǒng)集成創(chuàng)新。尤其是成功應用了“液阻理論”、“分解式液壓回路設計法”、“最少液阻原則”等自主見解和技術。2002年6月項目工程經國務院親自組織通過驗收,至今已安全運行十年。這充分表明,我國已較好掌握了在大型和超大型工程中應用新型液壓控制技術的能力并且積累了成功的經驗?，F(xiàn)在,每當在媒體報道中看到長江三峽中宏偉的船閘的運行,壯觀的孔口泄洪,都會聯(lián)想到二通插裝閥液壓控制系統(tǒng)正在安全可靠運行,而倍為中國感到自豪。可否談談當前二通插裝閥技術在國內外的發(fā)展簡況和趨勢?W.Backe教授在2009年出版的《從流體技術1955年到2009年的研發(fā)歷史說起》一書中把電-液比例控制技術和二通插裝閥技術的形成和應用發(fā)展看作是近五十年中液壓控制技術中的里程碑式事件,我十分贊同。在PCTASIA2011上,我曾專門對2010年山東泰豐和寧波海天二家企業(yè)的二通插裝閥產品的制造、銷售和應用數(shù)據(jù)作了調查和統(tǒng)計,它們二家共計生產了41萬件。同年,據(jù)我親自向BoschRexioth和EatonVickers有關部門了解,它們二家在中國的該產品銷售各為2萬件左右,總計約4萬件。數(shù)據(jù)說明:1)經過三十年的發(fā)展,在二通插裝閥的產品領域中,中國在應用銷售總量和生產規(guī)模上已穩(wěn)居全球前列。2)寧波海天和山東泰豐在現(xiàn)有的工業(yè)液壓(IH)應用中,流量范圍為60~200L/min,通徑規(guī)格為NG16、NG25應用已占70%~80%,說明傳統(tǒng)上認為二通插裝閥主要適用于高壓大流量的觀點已被中國完全改寫,二通插裝閥目前在中國正迅猛地發(fā)展,成為中小流量范圍內傳統(tǒng)板式連接的三大類工業(yè)液壓閥及其集成應用的有力挑戰(zhàn)者和替代者。3)當前,中國二通插裝閥技術的發(fā)展雖然仍以基于開關控制和總量快速增長為主要特征。但銷售應用總量快速增長,是基于明顯較低的應用成本和建立了大規(guī)模制造的良好基礎為基本競爭力的。這在歐美至今仍難以做到。這標志著在中國已首先建立起二通插裝閥在現(xiàn)有控制技術中新的競爭優(yōu)勢。在BAUMA2010年Eaton技術論壇上我曾就當前一些領先的歐美企業(yè)的二通插裝閥技術新進展及其在移動液壓(MH)上應用簡況進行介紹。例如EatonVickers基于Valvistor的產品EPV/EMV/EMA裝置及應用,Husco-INCOVA的EHPV/HVC系統(tǒng)應用等等,實際上它們都是基于位移-機械反饋的比例插裝閥組合,它們既具有蓋板式結構,也有螺紋連接式。這些新的比例控制元件組合和智能化的電-液控制裝置一起已經在包括高端挖掘機在內的移動機械上批量應用。它們都可滿足歐美最新的排放標準目標,實現(xiàn)了高功效操作,明顯的節(jié)能減排,因此具有重要的應用導向價值。再有,德國亞琛工大(IFAS)的HeinrichTheisen教授在“O+P”2009.11發(fā)表的有關“二通插裝閥一矩陣回路實現(xiàn)移動液壓裝置新型控制組合”實現(xiàn)節(jié)能的新理念正引起業(yè)界對未來二通插裝閥和移動液壓的新的聯(lián)想,引起廣泛關注。2012年7月,BoschRexroth在德國報道,對已有近30年歷史的基于ISO7368的LC系列的二通插裝閥進行了產品和結構的重組,推出了LC2A-1X系列,同樣是通過增加控制蓋板LFA的靈活性來增加新的組合功能。這或許從另一個側面說明,即便是BR這樣的公司仍以二通插裝閥的改革作為近期的目標之一。您剛才談到了國外二通插裝閥在移動液壓中應用,這很重要。據(jù)資料表明移動液壓在液壓應用中比重正在不斷增長并超過了工業(yè)液壓的應用,那今后它在移動液壓中的應用前景如何?另外中國的二通插裝閥技術進步很快,它會有新的貢獻和表現(xiàn)嗎?您提的問題十分重要并富有挑戰(zhàn)性。上面說到,中國已成功地使二通插裝閥的應用成本降低和應用范圍擴大。歐美將插裝閥技術和比例控制,信息和智能化相結合,在移動機械(主要是挖掘機械和起重機械中)的高端應用取得突破性應用,總體上看,中國、歐美雙方的進展,不僅具有很強的互補性,而且有可能導致新的市場創(chuàng)新和技術發(fā)展。企業(yè)之聲VoiceofEnterprise可能不用太久,二通插裝閥技術及應用會更多地出現(xiàn)在各種移動機械的中高端應用中,尤其是那些具有明確的實現(xiàn)高效,節(jié)能減排目標的項目,例如在需要通過差動控制流量再生,有效利用負負載實現(xiàn)能量利用、儲存,乃至作為混合動力的必要配置元件的新一代移動機械的液壓控制。可以樂觀期待的是,鑒于二通插裝閥的突出的單個可控性,快速的開關和換向特性,優(yōu)良的壓差-流量特性和無內泄漏等性能優(yōu)勢;以及符合未來控制的模塊化、可配組、開放式、集成化的關鍵性技術特征,它們可以進一步和比例控制、信息和智能化技術更加密切融合的現(xiàn)代化的控制優(yōu)勢從而必然會成為高能效電-液傳動鏈中液壓控制方式中的優(yōu)先選擇。關于中國二通插裝閥正快速發(fā)展,它們在移動液壓中是否會有所貢獻和新的發(fā)展,我想這不僅是中國工業(yè)界十分關注、期盼的一件事,也是對液壓界的新的挑戰(zhàn)和機遇,因此,想稍微展開一下。2002年我在學會寧波年會和本刊等發(fā)表了“液壓控制技術回顧與展望”、“液壓控制元件產品結構創(chuàng)新和發(fā)展趨勢”等文章,旨在探索中國液壓控制元件創(chuàng)新開發(fā)的策略,當時,提出了“傳統(tǒng)液壓控制技術正面臨重大轉型,向未來新型液壓控制技術的過渡將不可避免”的觀點,并認為國內要破除和擺脫對國外技術的過度模仿、追隨,陷入“模仿——落后”,“再模仿——再落后”的困境,積極尋找自主創(chuàng)新持續(xù)發(fā)展的路徑迫在眉睫。針對當時傳統(tǒng)工業(yè)液壓閥、多路換向閥、二通插裝閥、螺紋插裝閥等主要的液壓元件產品族從技術發(fā)展途徑、產品結構、系統(tǒng)化特點、產品平臺特征和技術潛力等多方面進行了比較,從歷史角度、整體格局和發(fā)展動向以及基于產品平臺和產品族等視角進行了剖析,得出:二通插裝閥產品族和平臺更具有優(yōu)勢和未來控制元件的特征。因此,提出了可以以現(xiàn)有二通插裝閥產品族(主要是國際領先企業(yè)的產品)的改進、創(chuàng)新為目標進行切入性的“產品重組”、“結構創(chuàng)新”、“平臺策略”的探索和實踐。中國在以改革二通插裝閥為目標的時間和技術方向上,幾乎是和歐美相近和一致的,但特點各異,和歐美在技術應用向縱深發(fā)展相比,中國更致力于從全局上構建更為合理的整體一體化解決方案和產品平臺的探索和實踐。由此開發(fā)的基于MINISO緊湊型二通插裝閥的新一代模塊化組合式電-液控制技術產品MHV(S),已于2011年10月在PTCASIA上正式展出和參加交流,同年在德國“Fluid”中文版刊物上介紹,獲得一些歐洲企業(yè)的好評。2012年在業(yè)內人士的激勵和多方支持下,基于現(xiàn)有的平臺和策略快速進入了面向移動機械用的MHV(S)-MV創(chuàng)新產品的應用性開發(fā),現(xiàn)已完成“采用MINISO緊湊型二通插裝閥的組合式電液多路閥系統(tǒng)”,專利申請和相關的原創(chuàng)閥系統(tǒng)基型樣機。這樣,基于“MINISO”的新一代二通插裝閥技術在液壓應用中最早成為工業(yè)液壓和移動液壓兼容的一體化產品和解決方案。它們可望和MHV(S)-CV/IHV/ILV/FV等多項已推出的產品族一起再次參加PCTASIA2012和Bauma2012展出和交流,這可以認為是中國對二通插裝閥技術的創(chuàng)新發(fā)展和積極進入移動液壓的中高端應用服務的一次新的努力和亮相,為此,十分期待和接受國內外業(yè)界的評價。也期待由它們拋磚引玉,迎來中國在二通插裝閥技術發(fā)展上,特別是在移動液壓應用中的更多、更加亮麗的出色表現(xiàn)和更大的貢獻。我一直很贊同和關注您提出的MINISO緊湊型二通插裝閥,您曾說過一句讓我印象深刻的話:“我們一直在做學生,現(xiàn)在應該提出自己的獨立見解和拿出自己原創(chuàng)產品時候了“,能否再介紹一下推出MINISO的初衷和當前的進展以及今后的目標呢?首先要十分感謝協(xié)會和你對MINISO緊湊型二通插裝閥的熱情關注和有力支持。我從六十年代開始至今一直在液壓領域的第一線上“摸、爬、滾、打”。幾十年來在學習國外技術時,可謂“求知若渴”,更有自立于世界民族之林的愿望和理想。20世紀七八十年代有幸從事二通插裝閥技術事業(yè),更是敬業(yè)摸索,抓住機遇學習,總是心懷比肩國際領先技術的志向。之后時逢改革開放,國家崛起,終于獲得通過“發(fā)展中國和世界的二通插裝閥技術”來報效祖國的機會。2009-2012年正式以申報多項國家和國際專利(201020529504.X、201010280504.5、201210376577.3、PCT/CN2010/000260等)為主要形式,推出的MINISO緊湊型二通插裝閥和新一代模塊化-組合式電液控制產品和平臺,確實可以說是用自己獨立見解和原創(chuàng)產品研發(fā)方式向國內外液壓界的一次匯報和亮相。期望它可以成為中國液壓界正在為更多進入中高端液壓技術領域而進行的歷史性努力中的一次添磚加瓦。關于“MINISO”,顧名思義是“MINIISO”的意思,它選擇的突破口是基于ISO07368標準的國內外現(xiàn)有二通插裝閥產品在NG16、NG25、較小規(guī)格中存在“設計冗余”或“過度設計”。即使一些領先企業(yè)的著名產品由于歷史的復雜原因,它們在先導控制級、控制蓋板和座閥主級的各個層次的產品配置組合和結構構成上,特別在先導控制、系統(tǒng)的控制參數(shù)和網(wǎng)絡組成上都明顯存在著可優(yōu)化的空間。因此,我們作為后來者,敏捷抓住這一難得的機遇,利用較低的技術改革成本,通過以消除“過度設計”和合理優(yōu)化為主要抓手,切切實實地實現(xiàn)對現(xiàn)有國際領先企業(yè)的二通插裝閥產品整體性重組、結構創(chuàng)新以及向10通徑規(guī)格引伸,爭取為形成緊湊型小型化以及模塊化、組合化更強的MINISO系列的緊湊型組合式二通插裝閥產品族及其平臺創(chuàng)造機會,并力圖實現(xiàn)該領域中的突破和超越?？梢?對國內外現(xiàn)售小規(guī)格二通插裝閥產品實施小型化和合理化,是“MINISO”的出發(fā)點、核心策略和關鍵。由于我們先行實施了從全局上構建更為合理的一體化整體解決方案和產品平臺策略,這將有利于增強“MINISO”更廣泛拓展工業(yè)液壓應用和更為有力進入移動液壓領域的后發(fā)優(yōu)勢和主動性,而這在歐美至今仍未有類同的進展。MINISO緊湊型二通插裝閥的關鍵技術特征是采用了完全自主創(chuàng)新(已申報專利)的組合式法蘭控制蓋板。新型控制蓋板通過采用創(chuàng)新的Newso安裝孔及一批相應的先導控制級創(chuàng)新產品族和組合式螺塞等零部件,組成模塊化、可組配、開放式的組合,有效地優(yōu)化了先導控制級并消除了現(xiàn)有蓋板的結構缺陷,使布局更為合理、緊湊,從而有效地體現(xiàn)創(chuàng)新性和獨特性。在行業(yè)各界的關注下“MINISO”的技術理念和觀點已得到越來越廣泛的認同及思考,在“中國機械工程技術路線”,“行業(yè)發(fā)展規(guī)劃及關鍵技術”中,都已明確列出了液壓控制元件及其集成的結構小型化、緊湊化和高功率比化的發(fā)展趨勢,廣義上的“MINISO”往往不僅是結構上的改良,而是具有更為深遠和廣泛的技術進步和發(fā)展的內涵。實際上現(xiàn)代社會的技術發(fā)展中,從臺式計算機到平板電腦,從“大哥大”到超簿手機等等,許多產品的升級換代和進化都會有“MINISO”那樣劃時代的深刻痕跡。因此,我們應以二通插裝閥及其“MINISO”為突破口,堅定地通過充分發(fā)揮我們在技術和總成本上的后發(fā)優(yōu)勢,在制造業(yè)已形成的大規(guī)模生產能力和模式的競爭優(yōu)勢和全球化的市場優(yōu)勢,用超乎尋常的努力去爭取新的技術和市場的主動,真正形成我國在二通插裝閥領域中新的、更有特色的競爭優(yōu)勢,進而在未來的工業(yè)液壓和移動液壓的一體化應用趨勢中開創(chuàng)出嶄新的局面和引領新的技術進步。曾有人說:“想象力的貧乏是采用插裝閥技術的唯一限制”,可否談談二通插裝閥,特別是“MINISO”二通插裝閥在替代傳統(tǒng)板式液壓閥的應用或參與液壓系統(tǒng)的升級改造時,工程師們會遇到困難嗎?應如何克服?在二通插裝閥技術應用初期,主要在中大功率的液壓系統(tǒng)中應用時的確會特別小心,有時對系統(tǒng)動態(tài)過程及調試有些擔擾。現(xiàn)在,隨著對二通插裝閥技術的深入了解,它的應用范圍已大大擴展,應用總成本也明顯降低,因此,早先的小心謹慎已經被目前的積極、主動和坦然所替代了?，F(xiàn)在在國內液壓期刊上,介紹二通插裝閥替代板式閥進行技術升級的應用論文不僅比比皆是,而且反映的應用水平和范圍也不斷提升和擴大,因此,總體上說,無論是新的系統(tǒng)應用或對老系統(tǒng)的改造中,中國二通插裝閥的應用水平和范圍已完全是“今非昔比”!尤其現(xiàn)在又有了“MINISO”二通插裝閥產品族的新選擇,可以說它會進一步拓展應用范圍和發(fā)展空間,也將有望助力企業(yè)的產品升級,結構轉型和創(chuàng)新力提升。趁此機會我想再簡單介紹一下如何更好理解和應用好二通插裝閥技術,包括“MINISO”二通插裝閥。和采用傳統(tǒng)“單個元件”組合液壓控制回路時,主要基于經驗和采用添加功能元件的方法不同,二通插裝閥作為“單個控制液阻”,其回路的組成則完全依據(jù)是“液阻理論”和“分解式液壓回路設計和組合”,以及“最少液阻原則”等原則和方法的。二通插裝閥的控制對象是“受控腔”,因此,它首先通過“功率級回路”來組合主級液阻,而采用“先導控制級回路”實施對主級液企業(yè)之聲VoiceofEnterprise阻及相關的控制,這樣,主級液阻可最少和較少,而通過先導控制液阻及其回路網(wǎng)絡,可靈活實施極富多樣化和有針對性的控制。“MINISO”緊湊型二通插裝閥及其組合產品族是為60~200L/min中小流量范圍內應用二通插裝閥而量身定制的一種模塊化、可組配和開放式的集成化產品平臺。它不僅實現(xiàn)了上述流量范圍內的新一代更為合理的小型化二通插裝閥座閥主級和組合式法蘭控制蓋板系列,它還提供了基于MINISO和Newso新型安裝孔的各種十分緊湊和開放的集成式連接組合結構,因此無論對工業(yè)液壓應用或移動液壓應用而言,它均可形成一體化的控制組合,十分有利于回路系統(tǒng)的功能組合,連接形式的模塊化或變型組合,并且為與微電子信息技術接合,和通過專門仿真和分析進行智能化控制,以及利用總線技術等都提供了廣闊的空間。也為工程師們更好掌握這門技術提供了更多的支持,有助于克服以往應用時遇到的不便和限制。最后一個問題:中國裝備制造業(yè)正處于大國向強國的跨越,未來十年是中國液壓產業(yè)發(fā)展的關鍵時刻,你作為協(xié)會特別顧問,可否結合當前行業(yè)的環(huán)境談談對中國未來液壓技術的發(fā)展策略和趨勢嗎?今年以來,伴隨著工信部“機械基礎零部件產業(yè)振興實施方案”的頒布和去年底“工程機械高端液壓件協(xié)同平臺”籌建,標志著中國液壓件的攻堅戰(zhàn)進入實質性階段。2012年,協(xié)會理事長沙寶森親自率隊先是8月8日在山東臨沂宣布山東中川液壓有限公司的高端液壓產品APV40112TVN/TE\MA170W\VM28PF等通過國家級產品鑒定,緊接著8.18日在廣東佛山科達液壓機械有限公司宣布了“KD-A4VSO”系列液壓泵通過了中國液壓氣動密封行業(yè)協(xié)會的新產品及產業(yè)化鑒定。這無疑為液壓行業(yè)帶來鼓舞人心的進展。更令人關注的是,8.7日同時在山東組織的“液壓行業(yè)座談會”集聚了行業(yè)骨干企業(yè),深入剖析高端液壓產品國產化仍迫切需要解決的一些重要問題。沙理事長在論及國內外液壓企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略現(xiàn)狀時,細分為:“全能冠軍”型,以規(guī)模取勝,如力士樂公司?！皢雾椆谲姟毙?以特色取勝。“自由超人”型以服務,速度取勝。針對國內企業(yè)而言,指出了三種經營戰(zhàn)術,一是“跟風”,就是照抄、模仿、跟隨、長久之后,處境不佳,二是“改進”,在他山之石基礎上,消化、吸收、力求更好。三是“創(chuàng)新”,自主創(chuàng)新,最為艱難,但后勁十足。這是我們應追求的目標。我十分贊同沙理事長的見解并認為,未來十年中,中國應更加自信地推進自主創(chuàng)新。如果從改革開放算起,我們液壓行業(yè)和國際領先企業(yè)面對面地交流合作,當學生最少當了20~30年?，F(xiàn)在,全球化進程歷史性地將中國推到全球最具規(guī)模的生產大國,并且成為世界經濟和技術的中心之一,僅在“黃金十年”中,我國裝備制造業(yè)的經濟總量已居世界第一,中國的液壓行業(yè)也躍居世界前列,并已迎來新的十年發(fā)展機遇,因此現(xiàn)在應當認真總結和回顧一下國內外液壓技術的發(fā)展史,技術發(fā)展曲線,積極思考和制訂中國未來“創(chuàng)新發(fā)展”的策略。以液壓控制技術領域為例,嚴格來說,當前現(xiàn)有液壓控制技術及其產品族的總體格局形成于20世紀中期,由于歷史原因(尤其是制造、工藝、新材料、計算機、信息和市場需求等等),具有明顯的時代痕跡,發(fā)展理論和技術發(fā)展曲線已顯示,傳統(tǒng)形式的液壓控制技術,向未來的液壓控制技術過渡只是時間問題。在這一轉變過程中將不可避免地出現(xiàn)新的、更加先進和合理的、替代性的液壓控制技術,應該積極和理智地尋求轉變過程中的挑戰(zhàn)和機遇。例如,現(xiàn)在仍居于主流的板式液壓閥,由于安裝面是在技術和工藝不發(fā)達時的一種過渡性結構和安裝形式,因此其連接、組合和集成方式等,正在被更加先進和合理的基于安裝孔的插裝閥所替代;再例如,由于出現(xiàn)了可變