|
引言 節(jié)能是液壓技術(shù)面臨的新課題之一,產(chǎn)品在如何滿足具有適宜的性能價(jià)格比、不提高綜合運(yùn)行成本的前提下達(dá)到最大的節(jié)能效果,是一個(gè)值得探討的領(lǐng)域。我們將節(jié)能理念應(yīng)用于液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,采用了一些有效的節(jié)能方案,取得了較為滿意的效果。 1問題描述 造成液壓系統(tǒng)效率低的根本原因是功率不匹配,即系統(tǒng)的輸出壓力ps、輸出流量Qs與執(zhí)行元件所需的壓力pL、流量QL不匹配。當(dāng)流量不匹配,Qs> QL時(shí),則產(chǎn)生溢流損失;當(dāng)壓力不匹配,ps>pL時(shí),則產(chǎn)生壓力損失。因此提高液壓系統(tǒng)效率的基本途徑,是使系統(tǒng)的輸入功率與執(zhí)行元件的輸出功率相匹配,功率匹配程度愈高,系統(tǒng)效率愈高。 2節(jié)能的基本實(shí)現(xiàn)途徑 2·1合理泄荷 2·1·1應(yīng)用卸荷閥的控制回路 如圖1,夾輪器液壓系統(tǒng)原理圖。 根據(jù)翻車機(jī)卸車線對夾輪器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制要求,當(dāng)整條卸車線正常工作時(shí),夾輪器裝置一直維持在高壓夾緊狀態(tài),此時(shí),系統(tǒng)需不斷補(bǔ)充高壓油以補(bǔ)充泄漏,若采用常規(guī)控制方法勢必引起大量的功率損耗,造成系統(tǒng)發(fā)熱及能量浪費(fèi)。 
根據(jù)這樣的工作特點(diǎn),我們可在雙聯(lián)泵的壓力油出口處設(shè)置卸荷閥和蓄能器。由卸荷閥的自身性能我們知道,當(dāng)出口壓力達(dá)到其設(shè)定值時(shí),就會(huì)使由P到T的油路導(dǎo)通,低壓卸荷。夾輪器夾緊時(shí),電液換向閥帶電,雙聯(lián)泵與蓄能器一起向液壓缸供油,當(dāng)液壓缸帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)夾緊車輪時(shí), A口壓力升高使大泵出口處卸荷閥的單向閥鎖閉,此時(shí)大泵低壓卸荷,只有小泵單獨(dú)供油(小泵出口處卸荷閥的設(shè)定值要高于大泵),至壓力繼電器設(shè)定壓力時(shí),繼電器發(fā)訊,電磁球閥和電液換向閥同時(shí)斷電,實(shí)現(xiàn)夾輪保壓功能。 這樣不僅降低了功率損耗,減少了系統(tǒng)的發(fā)熱,還將有效延長泵和電機(jī)的使用壽命。 2·1·2應(yīng)用換向閥的卸荷回路 如圖2,場橋液壓系統(tǒng)微移液壓缸原理圖。 該液壓控制回路選用的是H型機(jī)能的三位換向閥,當(dāng)該液壓缸執(zhí)行微移動(dòng)作時(shí),電磁換向閥帶電,壓力油進(jìn)入液壓缸有桿腔或無桿腔,動(dòng)作到位后,檢測信號(hào)將控制電磁換向閥斷電,液控單向閥保壓,同時(shí)泵就可以通過換向閥的中位卸荷。 采用具有中位卸荷機(jī)能的三位換向閥使液壓泵卸荷的這種方法簡單、可靠,除H型機(jī)能外, M、K型機(jī)能也可以達(dá)到中位卸荷功能,這種方法適用于低壓、小流量的液壓系統(tǒng);應(yīng)用于高壓、大流量系統(tǒng)時(shí),為使泵在卸荷時(shí)仍能提供一定的控制油壓(2~3bar),可在泵的出口處(或回油路上)增設(shè)一單向閥(或背壓閥),但這將同時(shí)使泵的卸荷壓力增加。 另外,還可以采用二位二通閥的卸荷回路,這種卸荷回路,二位二通閥的規(guī)格必須與泵的額定流量相適應(yīng),因此這種卸荷方式不適用于大流量的場合,且換向時(shí)會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊,通常用于泵的額定流量小于63L/min的液壓系統(tǒng)。 
2·2合理選擇動(dòng)力源類型 2·2·1應(yīng)用多級泵的供油回路 如圖3,焦?fàn)t設(shè)備中推焦機(jī)液壓系統(tǒng)動(dòng)力源部分。 通過分析系統(tǒng)的各種實(shí)際功能要求,從節(jié)能的角度我們選用了兩個(gè)雙聯(lián)泵(流量一大一小)。兩個(gè)雙聯(lián)泵通過壓力油出口處的溢流閥可以調(diào)定出相同或者不同的工作壓力,選用不同的組合方式就可以得到三種不同的系統(tǒng)流量值。當(dāng)使用大流量(小流量)的泵時(shí),小流量(大流量)的泵就可以通過溢流閥低壓卸荷。因此,合理選擇動(dòng)力源類型,能找到更多的節(jié)能途徑。這種回路功率利用合理,效率較高。 
2·2·2應(yīng)用容積調(diào)速回路和聯(lián)合調(diào)速回路 利用改變變量泵或變量液壓馬達(dá)的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的回路,稱為容積調(diào)速回路。這種調(diào)速回路無溢流損失和節(jié)流損失,故效率高、發(fā)熱少,適用于高壓大流量、大功率設(shè)備的液壓系統(tǒng)。 聯(lián)合調(diào)速回路無溢流損失,其效率比節(jié)流調(diào)速回路高。在采用聯(lián)合調(diào)速方式中,應(yīng)區(qū)別不同情況而選用不同方案:對于進(jìn)給速度要求隨負(fù)載的增加而減少的工況,宜采用限壓式變量泵節(jié)流調(diào)速回路;對于在負(fù)載變化的情況下進(jìn)給速度要求恒定的工況,宜采用穩(wěn)流式變量泵節(jié)流調(diào)速回路;對于在負(fù)載變化的情況下,供油壓力要求恒定的工況,宜采用恒壓變量泵節(jié)流調(diào)速回路。 2·3蓄能器的合理應(yīng)用 2·3·1應(yīng)用蓄能器作輔助動(dòng)力源 如圖4為我公司為秦皇島設(shè)計(jì)的夾輪器液壓系統(tǒng)原理圖。 工作開始時(shí),恒壓變量泵啟動(dòng),當(dāng)壓力達(dá)到順序閥的設(shè)定值,順序閥打開給蓄能器充油,當(dāng)充油壓力達(dá)到泵的調(diào)定值時(shí),泵處于恒壓卸荷狀態(tài),蓄能器充油完成。 夾緊動(dòng)作執(zhí)行時(shí),蓄能器通過單向閥2與泵一起向液壓缸供油,滿足液壓缸快速夾緊的動(dòng)作要求,夾緊到位,單向閥1封住保壓,壓力繼電器發(fā)出聯(lián)鎖信號(hào),可以執(zhí)行本工作周期的下一步動(dòng)作。 這種控制思路可應(yīng)用于總的工作時(shí)間較短的間歇工作系統(tǒng)或在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)速度差別很大的系統(tǒng)。使用蓄能器作輔助動(dòng)力源可降低泵的功率,提高效率,降低溫升,節(jié)省能源,故系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),只需按平均流量選用泵,從而使泵的選用和功率利用更合理。 
2·3·2利用蓄能器回收能量 簡單的說就是利用液壓泵與蓄能器共同組成具有壓力-能量轉(zhuǎn)換的裝置,蓄能器將運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能和下落質(zhì)量的位能以壓力能的形式回收和利用,從而減小系統(tǒng)能量損失和由此引起的發(fā)熱。 例如,在電梯液壓控制系統(tǒng)中,電梯下行時(shí),轎廂的勢能和動(dòng)能通過壓力-能量轉(zhuǎn)換裝置將壓力能存儲(chǔ)到蓄能器中,這樣電梯上行時(shí),蓄能器就可以利用存儲(chǔ)的能量為主回路電機(jī)軸提供附加動(dòng)力。 又如,為了防止行走車輛在頻繁制動(dòng)中將動(dòng)能全部經(jīng)制動(dòng)器轉(zhuǎn)化為熱能,可在車輛行走系的機(jī)械傳動(dòng)鏈中加入蓄能器,將動(dòng)能以壓力能的形式回收利用。這樣不僅降低了液壓系統(tǒng)的裝機(jī)功率,在減少能量損失上也具有現(xiàn)實(shí)意義。 2·4元件選型的影響 在液壓元件的選型上,應(yīng)盡量選用那些效率高、能耗低的。選用效率高的變量泵,根據(jù)負(fù)載的需要改變壓力,可節(jié)約能源的損耗;選用集成閥可以減小管路的壓力損失;還可以通過選用壓降小、可連續(xù)控制的比例閥等達(dá)到降低能耗的目的。 另外,各類控制元件應(yīng)根據(jù)其在系統(tǒng)中相應(yīng)位置可能出現(xiàn)的最大壓力和流量來確定其規(guī)格,不宜過大或過小。對于系統(tǒng)管路,應(yīng)盡量縮短管長,減小彎曲,彎曲處的角度不宜過小(通常應(yīng)≥90°);應(yīng)根據(jù)管道類型合理選擇管中流速,管路系統(tǒng)應(yīng)盡量采用集成化方式進(jìn)行連接。設(shè)計(jì)方案中還應(yīng)注意優(yōu)化管路系統(tǒng),在滿足功能要求的前提下,力求系統(tǒng)簡單可靠,避免冗余的元件和油路,以達(dá)到節(jié)能效果。 3結(jié)論 傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要考慮系統(tǒng)的工作能力、可靠性及成本,不太注意系統(tǒng)的效率,致使系統(tǒng)的效率大多維持在50%左右,造成能量損耗過大,因此就存在極大的節(jié)能空間。 節(jié)能主要是通過降低能量損耗來實(shí)現(xiàn)的,液壓系統(tǒng)的能量損耗主要包括各種不作用于執(zhí)行器的壓力損耗、流量損耗和原動(dòng)機(jī)損耗等。因此,設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)必須多途徑地考慮降低系統(tǒng)的功率損失。 摘自：中國計(jì)量測控網(wǎng)
|
企業(yè)QQ
