液压设备技术的现状及发展趋势浅析

第一篇：液压设备技术的现状及发展趋势浅析

液压设备技术的现状及发展趋势浅析

摘要：液压设备系统的传动具有易于实现直线运动、功率质量之比大、动态响应快等优点，在工程机械、冶金、农业、林业、试验设备、航空航天、仿真运动平台和武器装备等领域已经得到了广泛的应用。特别在人造板行业方面的应用，可以说是涉及到各个工段。面对日益严格的环保、节能和可持续发展的要求，液压系统因噪声、泄漏、污染、效率低等缺点而受到了电气传动、机械传动强有力的竞争挑战。本文先从液压设备系统的发展历史开始描述，主要研究液压设备系统的现状及其技术，分析液压设备系统在当今社会的作用以及未来的发展趋势。关键词：液压设备系统；液压设备技术；环保；发展趋势；应用

液压设备系统是门既古老又新兴的技术，是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。相关资料显示，世界液压元件的总销售额为350亿美元，世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的2%～3.5%。由此可以看出，液压设备系统在世界各国中早已得到了广泛的发展与应用。邱兴华[1]指出，在60年代它更得到了迅速的发展。当今，液压技术已发展成一门新兴的工业技术，它已不再是单纯的液压传动的概念。在现代工业技术中，它已发展成包括现代机械传动、控制技术与测试技术在内的现代自动化技术，也是现代机械装备的基础技术之一，它为现代工业的机电液一体化创造了向高水平、高性能发展的条件。当今世界，一个国家工业技术装备的液压化率已成为现代工业化的重要标志之一。

一、液压设备系统的历史

液压系统和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，1795年英国约瑟夫•布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上,诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油（液压油缸）,又进一步得到改善。第一次世界大战(1914-1918)后液压传动广泛应用，特别是1920年以后，发展更为迅速。液压站大约在19世纪末20世纪初的20年间，才开始进入正规的工业生产阶段。1925年维克斯(F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20世纪初康斯坦丁•尼斯克(G•Constantimsco)对能量波动传递所进行的理论及实际研究；1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。第二次世界大战(1941-1945)期间，在美国机床中有30%应用了液压传动。

应该指出，日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近20多年。在1955年前后，日本迅速发展液压传动，1956年成立了“液压工业会”。近20～30 年间，日本液压传动发展之快，居世界领先地位[2]。

而邱兴华[3]在研究国外的液压技术发展时，总结出在本世纪近二、三十年来，由于新的工程领域的开拓，对液压元件及系统在应用范围及技术性能方面都提出了更高的要求。可以说，这一段时期是国外液压技术处于世界第四次产业革命时期，大体可分为：

(1)高速发展时期(1959～1970)，主要发展高性能元件，实现高压高速化。

(2)重视环保时期(1971～1977)，高压高速化会带来工业噪音公害，要进一步改进元件、系统性能，实现低噪音化。

(3)重视可靠性的时期(1975～1980)，油的污染将直接影响元件 系统的可靠性，要对污染进行监测、维护，以提高可靠性和寿命。

(4)重视节省资源、能源的时期(1980～至今)，随着石油资源开发的减少和能源价格的上升，应使用高水基介质代替液压油，并设计使用低能耗系统。

(5)机电液一体化时期(198O～至今)，使液压装置结合电子技术，组成高性能的机电液集成式元、部件，使主机实现高效自动化控制。

无论是从时间上划分，还是依据国外液压技术的发展形势来研究液压设备系统的发展历程，当中我们都可以看到液压设备系统不仅有着悠久的历史，而且它的发展势头如雨后春笋，锐不可当。在21世纪的今天，液压技术的发展也是非常迅猛的。尤其在电子技术、微机控制日益发展的今天，液压技术已迅速渗入到各个学科领域。正如1998年德国国际流体技术年会(IFK)上引用的数据表明：近20年来，液压技术的发展来源于自身的科研成果仅约20％，来源于其他领域的发明占50％，移植其他技术成果占30％[4]。

二、液压设备技术的现状

在现代，确切地说，“液压”是电子和机械技术之间的一种技术，因为它运动是靠电子控制，机械实行动作的过程。把“传动”和“控制”结合起来是液压技术发展的必然结果。液压技术正是在汲取与其相关技术并与替代性技术的竞争中得以发展的。可以说，电气传动与机械传动不单纯是与液压技术相竞争的技术，其互相的融合也正是技术发展、完善的一种方向。就比如，在人造板行业方面，每家企业都会定期维修或对液压设备系统进行技改，这就是对其不断完善和融合新技术的过程，使其达到最理想的效果。就目前而言，液压设备技术主要在以下领域中拥有不可替代的作用：需要大功率传递、要求功率重量比大的场合；需要高动态响应的场合。下面从液压元件、系统集成与控制、密封技术等方面分别阐述液压技术的现状。

1.液压元件

液压元件是构成液压系统的基础，它的发展与应用直接改变液压技术。经过了多年的发展，液压元件也不断更新，不断改变，不断取得新的成果。近几年，液压元件的小型化、模块化、节能化、环保化等都有了很大的改进。元件的小型化，如电磁阀的驱动功率逐渐减小，从而适应电子器件的直接控制，同时也节省了能耗。元件的功能日益复合，如螺纹捅装阀的大量运用，使系统的功能拓展更灵活。特别是新材料的应用和非矿物油介质元件的研究开发，新材料如陶瓷技术的使用是与非矿物油介质元件的要求及提高摩擦副的寿命联系在一起的。新型磁性材料的运用是与电磁阀、比例阀的性能提高结合在一起的。由于磁通密度的提高，可以使阀的推力更大，其直接作用便是阀的控制流量更大，响应更快，工作更可靠。李硕卫，张国贤[5]提出非矿物油介质元件是应用于特殊场合的元件，如要求耐燃、安全、卫生，此时就需要考虑采用高水基或纯水元件。能源危机催生了该类元件的诞生，但目前的发展动力可能更大程度上与环保、工作介质的廉价及其安全性相关。目前，丹麦的Danfoss公司提供了成套的NESSIE系列纯水液压元件，已在食品等行业得到了运用。付华，傅周东，吴根茂[6]在新材料的方面，指出引人瞩目的是各种陶瓷材料的使用。泵和阀使用寿命受到限制的主要因素之一是磨损，为此抗磨损的陶瓷材料在液压件上的应用得到一定的发展。由于陶瓷材料化学性能稳定。具有耐酸碱盐和抗腐蚀、耐高温等特性，所以这种材料可以在特殊介质下(如海水)工作。

2、系统集成与控制技术

系统集成主要是比例阀技术和电液伺服技术，比例阀的发展主要在频宽的增大及控制精度的提高上，以期性能接近伺服阀。同时，比例阀又沿着标准化、模块化及廉价的方向发展，以促进其应用。电液伺服阀是最早将液压技术引入自动控制领域的功臣。但电液伺服阀的结构自发明以来，就少有改进，除了在传统的需要特别高频响的场合外，其传统地位正日益受比例技术的挑战。控制技术主要是控制理论的应用和发展，控制理论是该领域最为活跃的一个分支。液压控制系统正从不断发展的自动控制理论中得益，并不断丰富自控理论的实践。目前，自适应控制、鲁棒控制、模糊控制及神经网络控制等均得到了不同程度的运用。自适应控制是针对一些系统的参数或结构不完全确定时，自适应控制可以一边估计未知参数，一边修正控制来对系统进行控制。在实际问题中，系统的模型可能包含不确定因数、希望这时控制系统仍有良好的性能，这就是鲁棒控制的问题。模糊控制就是利用模糊数学的基本思想和理论的控制方法。

3.密封技术

自从液压技术诞生以来，泄漏一直是困扰着业界人士的一大难题。当然，伴

随着泄漏的是：矿物油的浪费及对环境的污染、系统传动效率的降低等等，所以密封技术的是至关重要的。我们都知道，在静密封领域橡胶类密封件拥有不可替代的地位；而在在动密封领域，聚四氟乙烯(PTFE)已拥有不可动摇的地位。随着对材料及密封机理的深入了解，已可以在PTFE中有针对性的添加某些材料以达到提高性能的要求。国外许多大的密封件公司均有针对不同应用场合的材料配方以强化某一方面的性能。目前，尽可能地提高动密封对偶件的表面光洁度，也已成为提高密封效果的一种共识。这种共识也是基于对PTFE材料的密封机理的认识而达成的。密封领域的另一个创新领域主要集中在密封件形状的设计上，比如，O型密封圈及弹簧片作为弹性体，在保证PTFE密封件低压时的密封性能方面已得到广泛认同；在直线密封及旋转密封技术方面，使用成套的密封件来提高密封性能已成为一种标准的解决方案。

总之，液压设备技术由于广泛应用了高科技成果，如：自控技术、计算机技术、微电子技术、可靠性及新工艺新材料等，使传统技术有了新的发展，也使产品的质量、水平有了一定的提高。

三、液压设备技术的发展趋势

我们都知道，液压传动存在效率低、噪声大、成本高、泄漏污染环境等缺点降低了它的竞争力，这些缺点明显地不适应环保、节能、可持续发展的社会和工程需要。而电气传动技术则具有环保、节能、远距离功率传输等优点，符合现代工业的发展潮流，特别是交流伺服电机、变频技术已经取得了很大的进展，在中、小功率的动力传动范围内对液压传动技术形成了有威胁的挑战。因此，为提高液压传动的竞争力，扩大其应用领域，液压传动应抓住主要的核心技术问题，改进技术，移植先进的技术成果，不断改进自身缺点、发挥自身优势，使液压传动创造新的活力，以满足未来发展的需要。

针对液压技术的发展趋势，彭熙伟，陈建萍[7]认为主要从提高效率、注重系统设计、注重环保、降低噪声、防止泄漏、应用新材料、新工艺和新技术等方面来着手。杨尔庄[8]同时又提出了电子化(机电一体化)、液压CAD技术和故障诊断与主动维护等方法。机电一体化就是液压技术和电子技术相结合，可以实现液压系统柔性化、智能化，提高工作可靠性，改变液压系统效率低、漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动功率密度大、频响高等优点，使液压技术产生活力。唐向阳，郑华文，吴张永，袁子荣[9]从液压油方面考虑，想利用纯水来替代液压油作传动，他们认为纯水具有价格低廉、阻燃性能好、安全性好、压缩系数小、环保、粘度低等优点，只要克服并改善其气蚀性强、润滑性能低、腐蚀性和运行温度范围窄等的缺点，就可以得到推广、应用。

总之，液压设备技术未来的发展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。要减少损耗，防泄漏，节能环保；要智能化控

制及排除故障；要充分利用新型材料和采用生物降解迅速的压力流体等，走可持续发展战略的道路。

结束语

液压技术作为现代传动与控制的重要组成部分，液压技术的发展，决定性地受到其周边领域一些技术发展的影响，如新近由微电子技术(包括必须的软件)与微机械技术结合所形成的所谓机械-电子技术，以及材料技术等。在当今科学技术飞速发展的情况下，液压技术必须充分发挥自身优点和借鉴其他领域的先进技术成果，不断创新，以提高液压元件和系统性能，降低成本，并符合节能、环保和可持续发展的要求将不断扩大应用领域，保持强大的竞争力、不断向前发展。

参考文献

[1]邱兴华.液压技术的现状及发展趋势[J].昆明工学院学报，1992，17

（6）:40-51.[2] http://blog.csdn.net/ydmm2523/archive/2009/03/26/4027934.aspx.[3]邱兴华.液压技术的现状及发展趋势[J].昆明工学院学报，1992，17

（6）:40-51.[4]李硕卫，张国贤.现代液压技术的发展现状[J].学术交流，2009,2:54-57.[5]李硕卫，张国贤.现代液压技术的发展现状[J].学术交流，2009,2:54-57.[6]付华，傅周东，吴根茂.液压技术的现状与发展[J].矿山机械，2000,11:53-56.[7]彭熙伟，陈建萍.液压技术的发展动向[J].液压与气动，2007,3:1-4.[8]杨尔庄.液压技术的发展动向及展望[J].液压气动与密封，2003,4（100）:1-7.[9]唐向阳，郑华文，吴张永，袁子荣.纯水液压系统的现状与未来[J].液压与气动，2000,4:5-6.

第二篇：液压设备技术要求

连铸机液压系统基本技术要求

一、连铸机及液压设备简介

连铸机是高效低耗的合金钢连铸机，生产的产品是150×150 mm、180×180 mm两种规格的方坯。五机五流，定尺3~12 m, 弧形半径9m，年产量80万吨。

工艺流程简述：

钢包由起重机吊运至大包回转台。钢包经回转台旋转180度，在中间罐上方停止，开启钢包滑动水口，钢水注入中间罐内，打开中间罐水口，钢水注入结晶器，启动浇注按钮开始拉坯，拉矫机、结晶器振动装置、连铸坯在引锭杆导引下运行拉出并脱锭，火切机将坯头切去，引锭杆返回存放架，合格铸坯经运输辊道、翻钢机、提升机运至冷床，最后到铸坯收集台架。

液压设备简介：

本连铸机国内制造的液压系统设有三套液压站。是根据工艺要求，综合了大包回转台升降、钢包加盖液压系统、大包水口开闭液压系统、两台中间罐车液压系统、五机五流拉矫机液压系统、引锭杆存放、翻钢、冷床平移、冷床升降、铸坯收集液压系统进行设计的，因此，液压设备的各项功能必须满足工艺的要求。本连铸机液压系统设有三套独立的液压站，分别为：1

大包、中包液压站；（介质为 水-乙二醇）

大包滑动水口液压站；（介质为 水-乙二醇）

拉矫机、出坯区等液压站。（介质为抗磨液）

其中：

大包、中包液压站，向以下设备提供压力源：

1大包盖升降液压缸；

2大包盖提升钩液压缸；

3大包盖旋转马达；

4大包臂升降油缸；

5中包横移油缸；

6中包事故闸板油缸。

大包滑动水口液压站，向以下设备提供压力源：

大包滑动水口油缸。

拉矫机等系统液压站，向以下设备提供压力源：

1拉坯、矫直机油缸；

2辅助拉矫机油缸；

3引锭杆存放油缸；

4翻钢机油缸；

5冷床升降油缸；

6冷床平移油缸；

7铸坯收集油缸。

二、液压系统的基本技术要求

1、所有液压站的主泵采用原装进口力士乐柱塞式变量泵；

2、主要控制阀件全部采用力士乐产品；

3、冷却及过滤系统设计为独立的旁路系统；

4、所有油箱采用不锈钢材质制造；

5、系统设置有作为辅助动力源的蓄能器；

6、高压泵的吸油口及出油口采用软连接；

7、系统所用压力表均为耐震压力表；

8、液压制造厂供货范围除成套液压设备外，还包括液压站

内、阀站内所有液压配管，管路均采用不锈钢管，且所

有管路连接均采用法兰连接方式；

9、液压站内的设备安装布置要考虑到方便检修作业；

10、液压站内管路的固定管夹全部采用铝合金材质；

11、所有密封圈采用进口氟橡胶材质；

12、向执行等机构输出的液压阀块油口须配置好与管路焊接的法兰；

13、须向甲方提供土建用的站内液压设备载荷等数据，提供

设备连接尺寸，站内管沟尺寸及管号排列和电气资料

等。

14、液压站须配制挂在墙上的金属材料的液压原理图；

15、选配各种液压元部件时，必须考虑与水-乙二醇的相容

性。

16、系统油液清洁度：NAS1638-7级；

17、所有电磁阀均以直流24V控制；

18、大包系统液压阀台、大包水口阀台布置在回转台上，中

包液压阀台放在中包车上。

19、本液压系统国产元件用其他国产元件代用时，其规格

性能必须符合设计要求，并必须征得甲方及设计者同

意。

20、设备制造技术参数以液压原理图为准。

21、液压设备交货日期为技术协议签署后4个月。2006-5-8

第三篇：液压发展趋势

机电与能源工程学院

液压论文

液压气动技术发展趋势

摘 要

基于把液压气动技术融入于机电一体化的立场出发，从液压气动技术在国民经济建设中的地位、当今国外液压气动技术的发展状况、目前我国气动行业的现状，以及我国液压气动技术发展的瓶颈等方面，深入探讨了气动技术的发展及气动行业战略性发展问题。

引 言

就目前为此，在探讨液压气动技术、液压气动行业的发展时，总面临着被讨论对象的不确定性。尤其是气动行业，通常人们一提到气动技术时，只想到谈论与压缩空气有关的气动产品的发展，即纯粹单一的气动技术，没有把气动技术作为融入于机电一体化的技术来看待。如果真正能把气动技术融入于机电一体化技术来对待的话，那么人们讨论气动技术的发展趋势时，实际上是在研讨一个包含气动技术在内的综合自动化控制技术的发展趋势；是在有的放矢地预测一门集机械、电子、真空、传感器、通信等跨学科的综合自动化控制、驱动的技术发展路径。从目前国际上先进工业国的气动元件制造商发展现状来看，他们早已不满足仅提供与压缩空气有关的气动产品。现在，国际上大多数著名气动元件制造商都在提供伺服电机、步进电机、伺服电机/步进电机的控制器等一系列与自动化有关的电控元器件。如德国的Festo公司则公开声称：要成为世界气动与电动自动化技术领城的最主要的供应商，要对客户所有需求都能给出正确的解决方案。而这正是现代工业化的用户所需求的。当前的用户需要供应商能快速反应，能提供整套自动化解决方案及系统产品（即插即用技术）。

而液压气动技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一,它直接影响机电产品质量和水平,因此世界各国对液压气动工业的发展都给予很大重视。到2000年，世界液压气动总销售额为350亿美元,其中液压为250亿美元,气动100亿美元。液压作为机械工业发展不可或缺的行业，近年来得到了长足的发展，尤其在我国，目前液压行业具有一定规模的生产企业共有1000多家。液压气动行业的标准化工作也已形成比较完善的。适合行业发展并逐步与国际合计准接轨的液压气动标准体系。液压行业现有国家标准96项，行业标准63项，合159项。这些标准在行业生产中已得到普遍应用，基本满足企业的生产开发和市场需要。

本文基于把液压气动技术融入于机电一体化的立场出发，从液压气动技术在国民经济建设中的地位、当今国外液压气动技术的发展状况、目前我国气动行业的现状，以及我国气动技术发展的瓶颈等方面，深入对液压气动技术的发展及气动行业战略性发展问题进行探讨。

一、气动方面

国际上气动技术的发展趋势是通过全盘机电一体化，并集合机械、电子、流体力学、真空、传感器技术、压电技术、工程塑料、视觉系统、通信与信息处理等跨各学科为一体的综合自动化控制技术，提供整套自动化解决方案及系统（即插即用技术）。需要阐明的是，气动技术正在升化、变革，不可从字面上来理解气动技术原来的服务功能范围，当今，一批国际上领先的气动厂商，把产品和服务都衍生到电驱动产品、传感产品，以及电控制等工业自动化整套解决方案之中，并把电驱动产品（步进马达、伺服马达等）、电控系统产品（PLC控制器、现场总线、以太网等控制）全部纳入公司的样本目录。气动技术开始走向工业自动化整套解决方案之路。选用气动技术解决方案，势必涉入到需对比其他工业自动化解块方案的优劣；谈气动技术发展趋势，也势必会全盘审视、探讨工业自动化整体发展大趋势。这就是如今气动技术升华的概念。如果说20世纪80、90年代，气动技术以气动产品的小型化、微型化、模块化、低功耗、集成化、智能化、标准化、延长使用寿命为重点的发展方向。那么21世纪，或者今后相当长一段时间内，发展的重点则将是低碳化（气动节能）、机电一体化（气驱动与电驱动的组合）、系统化（即插即用），强调诊断/监测，不管是气动或非气动的自动化元器件的开发，都必须考虑通信/诊断功能的统一接口界面，确保各种技术能无缝组合，真正实现机电一体化技术，为提供整套自动化解决方案服务。综上所述，气动技术已经朝着真正机电一体化方向—— 一条工业自动化整体发展的方向发展。

我国气动企业约 1 000 家，主要生产企业 35 家（不完整统计），基本涵盖我国主要气动生产厂家，比较集中分布在奉化、无锡、济南、肇庆、温州等地。中国气动市场的用户是多层次的，支撑高、中、低端市场的气动元件均获得迅猛增长。通过对市场做细分，进口为主的国外气动产品面对高端市场需求，近年来获得30~40 %的增长速度；国内的中/港合资、台湾地区独资或原国企转制后生产的产品，主要面向中端的市场，近年来获得20~45 %的增长；而20世纪后成立的民营企业生产的产品，则主要面对低端、或少量中端市场，却获得30~50 %的增长速度。以1个1/8〞二位五通单电控电磁阀为例，国外进口高端品牌气动元件，每只价格在300~450元左右的话，作为国内生产的中端市场气动元件，每只价格为71~110元左右。而国内民营企业生产的低端气动元件，其价格仅每只为30~45元左右，甚至于为每只25元左右。尽管价格相差十分悬殊，但这些相差甚远的气动元件却都找到了自己的销售渠道。据行业内人士的估算，10年前，高端对中、低端市场销售总额之比为65:35，截止2011年，高端对中、低端的市场销售总额之比开始趋缓，呈现为60:40，特别是国内一些具中坚力量的企业表现强劲，以40~50 %速度连续几年的持继发展。从产品的市场占有率分析：国内中、低端的市场与国外高端市场占有率之比则颠倒过看，这是由于产品价格因素的影响所致，当价格相差4~15多倍之后，销售总额要维持同步或超额增长，则意味着气动产品在数量上要有4~15多倍的增长。这个情况说明：中、低位的气动元件在中国蕴藏着极大的市场。从最近市场反馈的信息，国外进口气动元件的大折扣，意在争夺中端市场，而国内民营企业努力提高产品质量，提高价格的做法，也意在巩固已经取得的中端市场，中端市场的争夺战已经引起各气动厂商的注意。另外也需要值得注意的是，一些特别低价位的气动产品不利于气动技术的进步发展，也会逐渐被市场淘汰。从2012年初的市场反馈消息看，部分生产极

低价位产品的厂家已经亏损，当地政府正在积极救助，银行则出面数亿人民币贷款。我国气动行业的厂家对ISO国际标准认识严重不足，大多数国内气动厂商在刚开始创业时，为了尽快获得市场，以模仿日本公司的气缸外形尺寸（主要是连接尺寸）居多，这一段历史，至今还束缚着气动技术的自我发展及与国际化接轨，严重阻碍气动产品的进步。另外对一些技术参数设置、测试方式、方法等方面也严重认识不足，以至于产品始终落后于国外先进工业国家的水平。目前国内气动厂商自主创新能力十分薄弱，原创性技术成果甚少，缺少具有自主知识产权，几乎所有厂商生产电磁阀结构都是按20世纪80年代中期引进日本TAIYO（太阳）铁工的SR系列的滑阀型电磁阀为原型，从图纸、加工设备上20多年都未大改变。但也有的厂商则不惜重金购买高档数控机床及CNC加工中心（HARDING、DECKEL等机床）。在还未对产品结构做充分论证和评估之前，这种投资方式既浪费又贻误时机。

二、液压方面

液压气动技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一,它的水平直接影响机电产品质量和水平,因此世界各国对液压气动工业的发展都给予很大重视,液压气动工业发展速度高高于机械工业的发展速度,例如日本液压气动工业从1963年至今其平均增长率为16。仑%,而同期机械工业增长率为12。5%。西德1980年至1。86年液压气动增长率为47%,而同期机械工业增长率为25%。人世界1988年液压气动销售额为252.92亿美元,近年来国外经济衰退,液压气动行业受很大响响,日本1992年产值比91年下16,其中液压工业下昨32.1%,气动工业下降21%,美国液压气动工业1991年销售额比1990年下降9%(液压为12%,气动7%),92年预计有所回升,增长率为1%左右,西德液压气动工业近年来增长率近于零。92年稍有回升,增长率可达1~2%。据统计各国液压气动工业销售额占机械工业产值2.4一2.5%,而我国只占1%左右,这充分说明液压气动技术使用率高,我们需要大力扩大其应用。美国液压气动生产厂家近187家,拥有1200个工厂,从业人员81000人,人均年产值为1。74万美元。日本液压生产厂家约60家,拥有200个工厂,(不包括大量零件协作加工厂),从业人数约为11。。人,人均年产值19.18万美元。西德主要液压生产厂家有62个,近20。个工厂,从业人员22859人,人均产值10.7万美元。气动生产厂24个,从业人员6032人,人均产值8.54万美元。美、日、西德等主要国家人均产值以日本为最高,主要原因是日本工厂设备自动化程度高和生产管理完善,另外日本各厂大量扩散一般零件给协力厂加工,实现零件专业化,也是造成人均产值高的原因。我国液压气动工业1991年总产值为15.3亿元(液压13亿元,气动2.3亿元),从业人员8万人(其中气动约1万人),人均产值不到1。9万元(约为3200美元)。

而世界液压气动市场的发展动向为：

工程机械向大型化、小型化、高速化、高效化、轻量化、机电一体化方向发展。改善操作性能,提高舒适性,利用电子操纵器,减轻操作人员的疲劳。确保可靠性,提高耐久性和维护性(消灭早期故障,故障诊断预侧。

工程机械液压系统发展动向向高压化(以挖掘机液压系统为例,开式35MPa,闭式47MPa)。节能:提高机械效率,减少泄漏,采用多种型式变量泵,采用负荷传感,二次调节,电子极限负荷调节,降低油路阻力,控制自动化和智能化,广泛桑用磨灌比例阀及各种传感器。减少环境污染:噪声,漏油,确保质量体系,标准化设计用静液压传动装置(HST)代替传统液力变矩一齿轮箱传动。提高系统过滤精度。

机床的发展动向向高精度、高效、NC化、系统化方向发展。虽然主控部分已从液压控制转化为电气控制,但夹紧固定,平衡、辅助动作,液压还是不可缺少的。为适应上述方向发展主要对液压提出以下要求：广泛采用变量油泵，换向,防冲击系统采用比例阀。低功率电磁阀的应用：小型轻量化、集成化,采用复合阀,简化回路，降低成本，降低温升，降低噪声。

液压塑料注射机的发展动向:虽然目前已有全电动控制的产品,但电动系统难于实现力控制,增加机械部件,成本又高于液压系统,所以主要仍是液压控制,要求液压技术方向如下：响应性采用伺服、比例、插装元件和闭环系统。高精度、高重复性:采用闭环系统,减少元件滞环和提高其直线性，低成本:简化回路。自动化、智能化:采用数字阀,计算机应用。

锻压机械发展动向向小型机以机械为主,大型机则以浪压为主,要求实现高精度位置控制、力控制和提高工作压力。系统压力达35MPa，广泛采用电流伺服和比例东统。实现压力程序控制(NC压力机)，高精度位置控制(精密冲床)闭环系统的应用。

结 语

我国工信部把液压气动列入国家装备制造业振兴规划之中，液气密元件及系统也已经被列入8项智能测控装置与部件的研发及产业化中。目前，国际上著名气动厂商在开发自己产品时，已经大量、熟练地运用模块化、低功耗、集成化、智能化、故障诊断、通信网络技术、识别技术、传感技术、嵌入式控制技术、系统协同等技术。由此可见，我国工信部对气动技术的使命都体现在对智能装备制造业的要求之中，明确、清楚。把气动技术融入于机电一体化立场出发，也体现在对智能装备制造业的振兴中。我国的气动行业需要参考先进工业国家气动厂商的产品技术参数，及产品的测试方法，尽快制定出属于自己的高标准的产品技术参数，并采用国际上先进气动厂商正确的测试方法。中国的气动技术发展也将秉承世界气动技术的

发展之路，重新认识的液压气动技术的复兴之路将由此开始。

参考文献 [1] 中国机械工程学会组织编写.中国机械工程技术路线图.[M].北京：中国科学技术出版社，2011.[2] 中国液压气动密封件工业协会.2010 年液压气动密封行业发展与改革报告[J].液压气动与密封（PTC ASIA 特刋），2011.[3] 中国液压气动密封工业网，统计信息.[4] 国际液压、气动工业及市场发展动向.杨尔庄

[5] 自动化立体仓库堆垛机控制系统设计[J]．北京：制造业自动化，2002．

[6] 左健民．液压与气压传动（第 4 版）[M]．北京：机械工业出版社，2010．

第四篇：浅谈钻井技术现状及发展趋势

浅谈钻井技术现状及发展趋势

【摘要】随着油田的深入开发，钻井技术有了质的发展，钻井工艺技术研究、破岩机理研究、固控技术研究、钻井仪表技术研究、保护油气层钻井完井液技术研究以及三次采油钻井技术等都取得了科研成果，施工技术逐渐多样化，目前已在水平井、径向水平井、小井眼钻井、套管开窗侧钻井、欠平衡压力钻井等方面获得了突破。一些先进的钻井技术走出国门，走向世界，如：计算机控制下套管技术、套管试压技术、随钻测斜技术、密闭取心技术、固控装备、钻井仪表、钻井液监测技术、MTC固井技术及化学堵漏技术等，本文就国内钻井技术的现状及发展趋势进行分析。

【关键词】钻井技术；发展趋势；油田开发

引言

通过钻井技术及管理人员的不懈努力，钻井硬件设施已经比较完善，很多钻井公司配备了先进的钻井工艺实验室、固控设备实验室、钻井仪表实验室、油田化学实验室、高分子材料试验车间、全尺寸科学实验井等，这些硬件设施满足了各种钻井工程技术开发与应用的需要。钻井技术也有了长足发展，具备了世界先进水平，钻井技术的进步为油田科技事业的发展做出了积极的贡献，并取得了良好的经济效益和社会效益，如TZC系列钻井参数仪作为技术产品曾多次参与国内重点探井及涉外钻井工程技术服务，并受到外方的认可。多年来，由于不断进行技术攻关研究与新技术的推广应用，水平井钻井技术迅速提高。水平钻进技术是在定向井技术基础上发展起来的一项钻进新技术，其特点是能扩大油气层裸露面积、显著提高油气采收率及单井油气产量。对于薄油层高压低渗油藏以及井间剩余油等特殊油气藏，水平井技术更具有明显的优势。

1、钻井技术发展现状

从世界能源消耗趋势看，还是以油气为主，在未来能源消耗趋势中，天然气的消耗增加较快，但是在我国仍然以石油、煤炭作为主要能源。尽管如此，我国的油气缺口仍然很大，供需矛盾很突出，60%石油需要进口，从钻井的历史看，我国古代钻井创造了辉煌历史，近代钻井由领先沦为落后，现代钻井奋起直追，逐步缩小差距，21世纪钻井技术有希望第二次走向辉煌。随着钻进区域的不断扩大及钻井难度的不断增加，各种新的钻井技术不断出现，目前，水平井钻井技术逐渐成为提高油气勘探开发最有效的手段之一。各种先进的钻井技术在油田开发中显示出了其优越性，新技术、新工艺日益得到重视和推广应用。例如：旋转钻井技术，是目前世界上主要的钻井技术，旋转钻井方式有以下几种：转盘（或顶驱）驱动旋转钻井方式、井下动力与钻柱复合驱动旋转钻井方式（双驱）、井下动力钻具旋转钻井方式、特殊工艺旋转钻井方式：欠平衡钻井、套管钻井、连续管钻井、膨胀管钻井等、冲旋钻井方式（空气锤钻井等）。其中，冲击旋转钻井就是在普通旋转钻井钻头上部接一个冲击器。冲击器（有液动冲击器，气动锤等）是一种井底动力机械，依靠高压钻井流体，推动其活塞冲锤上下运动，撞击铁砧，并通过滑接套传递给钻头，钻头在冲击动载和静压回转的联合作用下破碎岩石。冲击力不同于静压力，它是一种加载速度极大的动载荷，作用时间极短，岩石中的接触应力瞬时可达最大值并引起应力集中，岩石不易产生塑性变形，表现为脆性增加，岩石易形成大体积破碎，提高钻井速度。从破岩机理来看，空气锤钻井主要依靠空气锤活塞对钻头的高频冲击作用破岩，而不需要采用大钻压迫使钻头吃入地层破岩。因此，钻井作业中，空气锤钻井技术是采用低转速（20～30rpm）、小钻压（5～10kN）及高频震击破岩方式的钻进技术，既能有效满足井斜控制要求，又能大幅度提高机械钻速，是一种比较理想的防斜打快钻井技术。

2、与钻井技术相关难题分析

（1）针对我国复杂深井和超深井钻井工程中面临的严重井斜和低效率等技术难题，应积极组织优势力量，从客观（地层各向异性）和主观（垂钻系统）两个方面进行技术攻关研究，以期尽快获得具有自主知识产权的先进控制工具、科学计算软件及智能钻井系统等。随着材料、信息、测量与控制等相关学科领域的发展，钻井与油气井工程技术不断朝着信息化、智能化及自动化的方向发展，如旋转导向钻井系统、智能完井等。应积极发展膨胀管技术，以便彻底革新井身结构，推动油气井工程的技术革命。这不仅能够大幅度提高石油工程效率和效益，而且能够为不断创造人类“入地、下海”的新纪录提供高技术支持。

（2）复杂结构井、深井超深井、高危气井及特殊工艺钻井等技术系列，在20世纪90年代已得到迅速发展与应用。进入21世纪后，这些技术系列仍是油气资源勘探与开发所需要的关键技术系列，并将得到进一步发展与提高。与国外先进水平相比，我国在这些技术方面整体上仍存在较大的差距。国外先进的自动垂钻系统，虽然可以在昂贵的复杂深井和超深井垂直钻井工程中发挥有效作用，但目前的技术水平仍在使用条件上具有一定的局限性，在实际工作中应注意对其进行科学评估与合理选用。

（3）钻井逐渐与录井、测井及地震等信息技术融为一体，以有效地解决钻井过程中的不确定性问题，从而可提高油气钻探与开发的效果和效益，如LWD和SWD等技术即为典型例证。

3、油气钻井技术发展趋势

油气井包括普通结构井和复杂结构井。复杂结构井包括多分支井、大位移井、水平井、复杂地条件下的深井超深井、高危气井、高温高压气井等。地下环境的复杂性及其不确定性（地应力、地层压力、各向异性、可钻性、理化特性、不稳定性等地层特性十分复杂和异常）给油气钻探造成极大困难：钻井事故多、速度慢、质量差、效益低（成本高），严重制约了油气勘探开发的步伐。目前，钻井复杂深井油气钻探难度很大，钻井技术正在根据实际需求，不断攻克难关，未来钻井技术的发展趋势：大位移井技术在我国逐步应用，采用大位移井技术已经开发了南海西江24-1油田和流花11-1油田；欠平衡钻井技术正在各大油田推广应用；国外已经成熟的CTD（连续管钻井）技术，我国也逐渐开始常识应用；膨胀管钻井技术和套管钻井技术也有了实质性发展；旋转导向钻井技术正在研制中；钻井向地球的更深处钻探、井身结构有重大革新、挑战大位移井延伸极限、钻井的信息化与智能化发展、井下测量与可视化计算。

结束语

经过历代钻井人员的努力，国内各油田钻井队伍不断壮大，钻井装备水平逐渐提高，生产管理水平实现现代化，众多先进钻井技术已经达到世界先进水平。但是，随着油田开发的不断深入，油田开采难度逐渐加大，勘探开发有了更高的要求，这给钻井技术带来了新的挑战，钻井难度不断加大。相信在钻井人员在苦难面前一定能够正确面对，一定能够不断的进行技术创新和技术进步，一定能够不断解决世界性难题，为油田勘探开发打下良好的基础作用。

参考文献

[1]沈忠厚，黄洪春，高德利.世界钻井技术新进展及发展趋势分析[J].中国石油大学学报（自然科学版），2009年04期

[2]李东方.我国石油钻井技术现状及发展趋势初探[J].化工管理，2014年08期

第五篇：液压或气动技术的发展趋势

液压或气动技术的发展趋势

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。

近年来，我国液压气动密封行业坚持技术进步，加快新产品开发，取得良好成效，涌现出一批各具特色的高新技术产品。北京机床所的直动式电液伺服阀、杭州精工液压机电公司的低噪声比例溢流阀（拥有专利）、宁波华液公司的电液比例压力流量阀（已申请专利），均为机电一体化的高新技术产品，并已投入批量生产，取得了较好的经济效益。北京华德液压集团公司的恒功率变量柱塞泵，填补了国内大排量柱塞泵的空白，适用于冶金、锻压、矿山等大型成套设备的配套。天津特精液压股份有限公司的三种齿轮泵，具有结构新颖、体积小、耐高压、噪声低、性能指标先进等特点。榆次液压件有限公司的高性能组合齿轮泵，可广泛用于工程、冶金、矿山机械等领域。另外，还有广东广液公司的高压高性能叶片泵、宁波永华公司的超高压软管总成、无锡气动技术研究所有限公司为各种自控设备配套的WPI新型气缸系列都是很有特色的新产品。

但目前国内的需求和国外先进水平相比还有较大差距。包括产品趋同化、构成不合理，性能低、可靠性差，创新和自我开发能力弱，自行设计水平低。具体表现在产品水平、产品体系与市场需求存在较大的结构性矛盾。中国的液压市场很大，用户对产品的要求各异，各种高品质、高性能的液压元件市场需求量很大。而大部分国内企业所能提供的产品，无论在档次上还是种类上，都还远远不能满足这些需求。因此，在众多低档产品压价竞争的同时，不得不让出一块巨大的市场给国外产品。这表明，在市场丰富多样的需求面前，国内液压行业现有产品体系的结构性过剩与结构性短缺两个矛盾同时并存；也表明我们在产品的多样性、层次分布性和市场适应性等方面亟待调整和改善。企业在产品更新、装备改造等方面的投入能力不足。目前，我国大部份气动企业缺乏对产品及装备进行较大更新改造的能力，在高技术产品及专用生产检测装备的系统开发和投入能力上尤为缺乏，因而也限制了企业在高技术产品发展上取得大的突破，对缩短与国际先进水平的差距带来影响。当然，投入资金只是个基础条件，还必须有技术、人才等多方面的保障才行。

面对这样的状况液压技术和相关企业未来的发展趋势如下

(1)根据国内市场需求，依靠科技进步，不断调整产品结构。例如随着国家西部大开发战略的实施，适合西部工程建设的产品将受到市场的追捧。现在，西气东输的序幕已经拉开，如此大规模的管道工程建设和众多的西部开发项目，为液动压技术提供了良好的机遇。

(2)适应国际传动技术产品工业向国际化发展趋向，对现有国内企业进行改组、合并，使企业开发能力，装备能力、管理水平和服务水平不断提高，以保持一定的竞争能力。

(3)不断提高企业产品的开发能力和创新能力，加强产学研结合，充分利用高等院校的科研开发人力资源，发展有自主产权的产品和技术。(4)完善质保体系，不断提高产品质量，尤其是产品可靠性，提高产品知名度，创立名牌。(5)针对产品品种发展和保证产品质量的需求，有计划地进行技术改造、设备更新。

一液压技术

液压技术渗透到很多领域，不断在民用工业、在机床、工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶等行业得到大幅度的应用和发展，而且发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术。现今，采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。如发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动技术。而液压产品的发展方向主要是：(1)节省能耗，提高效率

(2)用AC电机或变频电机驱动定量泵。(3)发展机电一体化元件和系统。

(4)发展具有比例阀的耐污染和伺服阀高精度、高频响的直动型电液控制阀。(5)发展内置电子系统的电液伺服比例元件、电磁阀、液压定位油缸等。

(6)重视环保。环保型产品将具竞争优势，随着人们环境意识的加强，开发保

护型液压产品，将成为今后国内液压技术的主流。(7)适应主机机电一体化的需要。

(8)应用现代控制技术，提高电液压自动控制系统的性能(9)大力发展水压系统和元件，扩大其应用领域。

由此可见现阶段急需发展的关键技术包括：

(1)液压传动与控制系统的节能技术，如负荷传感技术、新型节能系统和元件。(2)机电一体化技术及IT技术的应用 高精度、高频响电液、电气伺服比例系统和元件，液粘调速器速度控制技术。数字液压、气动系统和元件，直动型电液控制元件。

(3)液压系统及污染控制技术。(4)无泄漏液压系统和元件。(5)水压传动与控制技术。

(6)高速重载齿轮传动设计与制造技术。(7)高速铁路轴承设计制造技术。

(8)高速、高精度机床主轴轴承设计与制造技术。(9)各种传动系统降噪和增寿技术。

(10)特种传动技术（谐波传动、机械无级变速等）。

(11)先进设计技术，如计算机辅助设计与试验，仿真技术。(12)大型传动系统的故障诊断技术。

(13)现代制造技术的应用研究，如表面处理技术，计算机辅助制造技术、润滑技术。

二 气动技术

气动技术是以压缩空气为介质来传动和控制机械的一门专业技术。由于它具有节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单等优点，广泛应用于各种机械和生产线上。过去汽车、拖拉机等生产线上的气动系统及其元件，都由各厂自行设计、制造和维修。气动技术应用面的扩大是气动工业发展的标志。气动元件的应用主要为两个方面：维修和配套。过去国产气动元件的销售要用于维修，近几年，直接为主要配套的销售份额逐年增加。国产气动元件的应用，从价值数千万元的冶金设备到只有1~2百元的椅子。铁道扳岔、机车轮轨润滑、列车的煞车、街道清扫、特种车间内的起吊设备、军事指挥车等都用上了专门开发的国产气动元件。这说明气动技术已“渗透”到各行各业，并且正在日益扩大。我国的气动工业虽然达到了一定规模与技术水平，但是与国际先进水平相比，差距甚大。由于气动技术越来越多地应用于各行业的自动装配和自动加工小件、特殊物品的设备上，原有传统的气动元件性能正在不断提高，同时陆续开发出适应市场要求的新产品，使气动元件的品种日益增加，其发展趋势主要有以下几个方面：

（1）体积更小，重量更轻，功耗更低.在电子元件、药品等制造行业中，由于被加工件体积很小，势必限制了气动元件的尺寸，小型化、轻型化是气动元件的第一个发展方向。国外已开发了仅大姆指大小、有效截面积为0.2mm2的超小型电磁阀。能开发出外形尺寸小而流量较大的元件更为理想。执行元件的定位精度提高，刚度增加，活塞杆不回转，使用更方便.为了提高气缸的定位精度，附带制动机构和伺服系统的气缸应用越来越普遍。带伺服系统的气缸，即使供气压力和所负的载荷变化，仍可获得±0.1mm的定位精度。在国际展览会上，各种异型截面缸筒和活塞杆的气缸甚多，这类气缸由于活塞杆不会回转，应用在主机上时，无须附加导向装置即可保持一定精度。

（2）多功能化，复合化.为了方便用户，适应市场的需要开发了各种由多只气动元件组合并配有控制装置的小型气动系统。如用于移动小件物品的组件，是将带导向器的两只气缸分别按X轴和Z轴组合而成。该组件可搬动3kg重物，配有电磁阀、程控器，结构紧凑，占有空间小，行程可调整。又如一种上、下料模块，有七种不同功能的模块形式，能完成精密装配线上的上、下料作业，可按作业内容将不同模块任意组合。还有一种机械手是由外形小并能改变摆动角度的摆动气缸与夹头的组合件，夹头部位有若干种夹头可选配。

（3）与电子技术结合，大量使用传感器，气动元件智能化.带开关的气缸国内已普遍使用，开关体积将更小，性能更高，可嵌入气缸缸体；有些还带双色显示，可显示出位置误差，使系统更可靠。用传感器代替流量计、压力表、能自动控制压缩空气的流量、压力，可以节能并保证使用装置正常运行。气动伺服定位系统已有产品进入市场。该系统采用三位五通气动伺服阀，将预定的定位目标与位置传感器的检测数据进行比较，实施负反馈控制。气缸最大速度达2m/s、行程300mm时，系统定位精度±0.1mm。日本试制成功一种新型智能电磁阀，这种阀配带有传感器的逻辑回路，是气动元件与光电子技术结合的产物。它能直接接受传感器的信号，当信号满足指定条件时，不必通过外部控制器，即可自行完成动作，达到控制目的。它已经应用在物体的传送带上，能识别搬运物体的大小，使大件直接下送，小件分流。

（4）更高的安全性和可靠性.从近几年的气动技术国际标准可知，标准不仅提出了互换性要求，并且强调了安全性。管接头、气源处理外壳等耐压试验的压力提高到使用压力的4~5倍，耐压时间增加到5~15min，还要在高、低温度下进行试验。如果贯彻这些国际标准，国内的缸筒、端盖、气源处理铸件和管接头等都难达到标准要求。除耐压试验处，结构上也作了某些规定，如气源处理的透明壳外部规定要加金属防护罩。

（5）针对某些特殊要求，改进和开发气动产品，即可占领一块市场，获得不小的经济效益，这已被大家共识。济南华能气动元器件公司为铁路编组和轮轨润滑的特殊要求开发了气缸和阀，受到了铁道部门的关注。使用新材料，与新技术相结合.国外开发了膜式干燥器，该干燥器利用高科技的反渗析薄膜滤去压缩空气中的水分，有节能、寿命长、可靠性高、体积小、重量轻等特点、适用于流量不大的场合。以聚四氟乙稀为主体的复合材料制造的气动密封件能耐热（260℃），耐寒（-55℃）和耐磨，其使用场合越来越多。为了提高质量，真空压铸、氢氧爆炸去毛刺等新技术正在气动元件制造中逐步推广。便于保养、维修和使用.国外正在研究使用传感器实现气动元件及系统具有故障预报和自诊断功能。由此可见现阶段急需发展的关键技术包括：1.液压传动与控制系统的节能技术，如负荷传感技术、新型节能系统和元件。2.机电一体化技术及IT技术的应用 高精度、高频响电液、电气伺服比例系统和元件，液粘调速器速度控制技术。数字液压、气动系统和元件，直动型电液控制元件。3.液压系统及污染控制技术。4.无泄漏液压系统和元件。5.水压传动与控制技术。6.高速重载齿轮传动设计与制造技术。7.高速铁路轴承设计制造技术。8.高速、高精度机床主轴轴承设计与制造技术。9.各种传动系统降噪和增寿技术。10.特种传动技术（谐波传动、机械无级变速等）。11.先进设计技术，如计算机辅助设计与试验，仿真技术。12.大型传动系统的故障诊断技术。13.现代制造技术的应用研究，如表面处理技术，计算机辅助制造技术、润滑技术。

总之，液压技术作为便捷和廉价的自动化技术，有着良好的发展前景。液压产品不仅在机电、轻纺、家电等传统领域有着很大的市场，而且在新兴的产业如信息技术产业、生物制品业、微纳精细加工等领域都有广阔的发展空间。脚踏实地，放眼未来，经过行业的共同努力，我国的液压工业一定能走进一个新天地。

参考文献

《现代传动技术展望》

《新型液压转向系统控制元件介绍》

《液力变矩器的应用与发展》

中国液压气动密封工业网 www.xiexiebang.com

机经网http://www.xiexiebang.com

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