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刘良臣之思：引领世界液压技术革命潮流的中国重大发明
引领世界液压技术革命潮流的中国重大发明 刘良臣
2013年7月1日
我是一位在中国工程机械行业奋战了近50年的科技人员，目前虽已到了古稀之年，但仍想实现中国成为世界工程机械强国的梦想。以挖掘机为代表的高端液压系统及核心零部件是阻碍这一梦想实现的最大壁垒。对能够攻克这一壁垒、有助中国实现工程机械强国的一切创新活动与有效措施，我都会不遗余力地全力支持。恰逢此时，幸遇中国数字液压技术第一发明人、老专家杨世祥，与他一见如故，大有相见恨晚之感！
杨世祥攻下数字液压技术世界难题
高端变量核心液压元件对中国制造业，特别是中国工程机械太重要了。
以挖掘机为例，液压件是其核心配套件，包含多路阀、变量液压泵、变量液压马达等，均为高端核心液压元件。问题在于，这些高端液压元件几乎全靠进口，中国企业基本上还不能生产，我国每年用于进口这些液压元件的花费就大大超过中国整个液压行业的营收，不但大量的利润被国外企业赚去，而且受其制约。
其他各行各业，特别是军工产品也非常需要高端液压元件。如果军工产品的重要核心配套件长期卡在国外企业手里，后果将不堪设想。中国要成为一个制造业、工程机械制造业和国防的大国、强国，就必须突破高端变量核心液压元件。
工程机械传统液压技术已有上百年的历史，目前发展到了炉火纯青的“顶极技术”阶段，系统及元部件之复杂程度已无以复加，进入门槛之高已很难逾越，售价之高已极难接受，全球能够全面掌握这些“顶极技术”并能大批量供货的供应商堪称凤毛麟角，屈指可数。
传统液压技术的复杂程度不但很难掌握，被外国供应商“卡脖子”，我国众多用户也很难忍受。长期以来，中国许多企业、志士仁人都想有所突破，但都因难度太大而无果告终。特别是近几年，中国掀起了振兴工程机械传统液压技术的热潮，虽倾全国之力，投入数百亿元，但都因难度太大而举步维艰，收效甚微。一家大企业聘请数名国内外专家研发几年，投资8亿元基本上还“颗粒未收”。
然而，国外传统液压技术既然已经到了“顶极技术”阶段，也就很难再有创新性的大发展，中国步其后尘更不可能有大的作为。全世界迟早会出现新型液压技术，定会取代过于复杂的传统液压技术。所幸，这种水平更高、结构简单的新型液压技术已在中国率先出现，它就是数字液压技术。
数字液压技术是液压系统及元部件都实现了数字化，庞大和复杂的硬件集成液压系统的所有功能，通过数字化的软件编程就能实现，甚至还能增加一些硬件集成液压系统无法实现、用户又特别需要的一些功能。
确切地说，数字液压就是通过数字液压控制器，将数字动力元件——数字液压泵的液压动力（甚至可追溯至发动机），通过数字控制元件——数字液压阀，传递给数字执行元件——数字液压缸或数字液压马达，使机器按人们最理想的要求来完成作业任务。
全世界进行数字液压研究已有几十年。杨世祥研究数字液压已逾35年，基本上与世界同时起步，但走的是两条路：国外走的是元件数字化之路，杨世祥走的是全程数字化之路。
杨世祥的全程数字化发明，最核心的关键是数字液压油缸（或数字液压马达）的速度和行程是与电脉冲数一一对应的，即脉冲频率代表油缸速度，脉冲总数代表行程，而数字液压阀、数字传感器和数字控制器等与其配合也是完全一样的。而世界其它国家的元件数字化是将数字信号（包括脉宽调制PWM技术）变成阀的开口度，企图代替比例电磁铁，这就走进了死胡同，目前完全证明是走不通的。
当然，杨世祥发明的全程数字化液压技术已不仅仅是电脉冲数一一对应那么简单，他还有多项核心技术。这些核心技术已申请了十几项中国专利，不少是发明专利，且已获得授权。这些全程数字液压技术已用于军工、水电、钢铁等行业，取得了传统液压技术无法相比的巨大成功。
杨世祥目前正向号称工程机械之王的挖掘机进军。挖掘机全程数字液压元件开发已全部完成，有的已试制成功，全部试制完成后，就会装上整机做试验。杨世祥正用一项项新发明一步一步攻下全世界最重大的数字液压技术难题！
杨世祥数字液压的先进之处
全程数字液压的概念与传统液压完全不同，是对传统液压技术的重大革命。
数字液压控制器像人的大脑一样聪明，具有丰富的逻辑思维及判断与指挥能力，它与数字执行元件、数字控制元件及数字动力元件的数字信息相结合，能够完成整个系统十分精准的逻辑控制。
比如，挖掘机边行走边作业的控制技术最复杂，如果采用全程数字液压系统，数字行走液压马达、数字回转液压马达，以及数字液压缸将各自所需的流量、压力反馈给数字液压控制器，控制器则经逻辑思维，将所需总流量通知并指挥数字液压泵供给等量流量及相应的压力，甚至可通知发动机供给相匹配的功率。
从理论上讲，全程数字液压可以做到流量供给恰到好处，并可实现完全精准的控制，以及毫无浪费的节能。这些是传统硬件集成液压系统在理论和实际中都不可能做到的。在操纵性能、作业效率等方面，全程数字液压也比传统液压优越得多。在系统及元部件的结构、制造工艺性、抗污染能力等很多方面，全程数字液压都具有传统液压无法比拟的优越性。
引领世界液压技术革命的本质特性
世界上万事万物都遵循一条从简单到复杂，再回到简单，再到复杂这样一条周而复始的发展规律。但每循环一次，都是在前一次的基础上向更高一级发展。这种发展变化是质的巨大变化。人们普遍把这种巨变叫做“新生事物”、“革命”，甚至伟大或重大的革命。液压技术的发展变化就是这样：全世界传统液压技术产品已经复杂、昂贵到非变革不可的地步了，全新的“全程数字液压技术”就由中国人杨世祥发明出来了。
与传统液压技术相比，杨世祥发明的全程数字液压的整个系统及元部件结构简单得多，制造工艺容易得多，制造成本要低得多，操作控制容易得多。其操作性能更好，操作精准度更高，故障几率更低，各方面远远优于传统液压，还能完成多种传统液压不能或很难完成的工作，其中最突出的是节能降耗。
这就是全程数字液压技术势必取代传统液压技术，成为引领全世界液压技术革命的本质特性所在。
全程数字液压系统的竞争优势
全程数字液压设计与国外传统液压设计的简繁差别巨大。这可从杨世祥与国外某顶尖公司为东方电气公司（简称“东电”）设计的水轮发电机液压系统中略见一斑。
全程数字液压系统结构简单、成本低廉、技术全新，取代了结构复杂、价格高昂的国外顶级的传统液压系统。这也是最大的竞争优势。
大型水轮发电机筒形阀液压系统的结构太复杂，一般企业无法制造，因而被国外一两家大公司所垄断。杨世祥发明的全程数字液压系统则打破了国外公司的技术垄断，彻底扭转了我们受制于人的艰困局面。
下面附图即是鲜明的对比。图1是国外某顶尖公司的大型水轮发电机筒形阀液压系统设计；图2是中国杨世祥的全程数字液压系统设计。对比两图，谁简谁繁一目了然。
刘良臣之思：引领世界液压技术革命潮流的中国重大发明
国外的系统有主要液压元件近百个，庞大的集成块总重在3吨以上，调试时间长达几个月，售价近600万元。在四川锦屏电站投产使用后故障频繁。
杨世祥的系统只有6组主要液压元部件，结构相当简单，重量只有国外的约20%，售价是国外的40%左右，调试时间只有国外的约10%，控制精度却高于国外一个数量级。在浙江滩坑水电站运行近4年无故障。
东电已全部采用杨世祥的全程数字液压系统，用于中国第二大水电站溪洛渡的9套系统试运行良好，将于2013年7月投产；锦屏另一座水电站也采用数字液压系统6套，国外某顶级公司被淘汰出局。
中国的全程数字液压系统的竞争优势之强大由此可见一斑。
液压挖掘机最复杂的液压问题即将解决
在水电、军工、钢铁等领域，杨世祥的发明已经取得多项突破性重大成果。但这些行业规模小，对液压行业影响不大。
杨世祥发现，液压技术应用最多的是工程机械行业。他2012年下半年开始进军工程机械行业，首先选定挖掘机。因挖掘机是工程机械之王，应用液压技术最广，技术水平要求最高。
杨世祥的进展十分迅速，代替挖掘机多路阀的数字液压阀及缸已研发试制成功，数字变量液压泵及数字变量液压马达设计已全部完成，正与合作伙伴进行试制，不久，就会装上整机进行样机试验。
在中国用得最为广泛。图3是国外该型号挖掘机最典型的传统液压系统；图4是杨世祥用于22吨挖掘机的全程数字液压系统。
刘良臣之思：引领世界液压技术革命潮流的中国重大发明
对比图3与图4可见，传统液压系统要复杂得多。杨世祥用于挖掘机全程数字液压系统也非常简单。最简单之处在主控阀。图3的中间部份是传统液压系统的主控阀，其复杂程度让人看得眼花缭乱。图4的下部是全程数字液压阀，其简单程度一目了然。
在挖掘机的传统液压系统中，主控阀堪称结构最复杂、制造难度最大的元部件，仅毛坯件的铸造难度就很大。中国集全国铸造之力打造，这种阀的有些问题仍未完全解决，成了中国制造挖掘机液压核心元部件的最大拦路虎。
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图5是杨世祥发明的4联装全程数字液压阀组。每个阀的单独结构完全一样，通用性极强，几乎可用于各个不同的液压领域，只是根据不同的情况做不同的组合。在挖掘机上一般用6至8联阀组即可。
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发表于 2017-11-7 22:51:40
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