液壓節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

液壓系統(tǒng)節(jié)能的目現(xiàn)在，能源和節(jié)能問(wèn)題越來(lái)越受到重視。液壓庫(kù)管理系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)也是液壓機(jī)技術(shù)人員的研究重點(diǎn)。該系統(tǒng)的節(jié)能目標(biāo)是提高系統(tǒng)的能量利用率，并改善系統(tǒng)效率。液壓系統(tǒng)效率的高低是其重要性能指標(biāo)之一。通過(guò)對(duì)液壓系統(tǒng)的控制元件、執(zhí)行元件、工作介質(zhì)和輔助裝置等方面進(jìn)行改進(jìn),可收到良好的節(jié)能效果。1液壓缸及馬達(dá)損失液壓元件的能耗表現(xiàn)在液壓元件在工作時(shí),會(huì)引起元件及其在連接部位產(chǎn)生泄漏、內(nèi)摩擦及發(fā)熱等。其中以液壓泵、馬達(dá)損失最大,其次是各種閥類,如溢流閥的溢流損失,以及設(shè)在液壓缸或馬達(dá)的回油路上的背壓閥的壓力損失等。常用的節(jié)能液壓元件有限壓式變量泵、恒功率變量泵、恒壓式變量泵、蓄能器、電液伺服閥、集成閥等。1.1電磁鐵能耗電磁閥是各類液壓控制閥中使用最多的一種,故它們的總功耗不能忽視。以往電磁閥中配用的電磁鐵耗能均在10W以上,功耗較大。近年來(lái),開(kāi)發(fā)和研制的低功耗電磁閥,由于采用了先導(dǎo)式雙級(jí)控制和合理設(shè)計(jì)閥內(nèi)彈簧等技術(shù)措施,使電磁閥的驅(qū)動(dòng)功率下降既節(jié)能,又具有溫升低、壽命長(zhǎng)、尺寸小、噪聲低及便于實(shí)現(xiàn)微機(jī)直接控制等優(yōu)點(diǎn)。1.2蓄能器參數(shù)與液壓泵參數(shù)匹配液壓蓄能器可用來(lái)貯存或回收能量,作為系統(tǒng)的輔助動(dòng)力源,與液壓泵一起向系統(tǒng)供油。通過(guò)對(duì)蓄能器參數(shù)和液壓泵參數(shù)的合理匹配,在保證系統(tǒng)各項(xiàng)功能要求的情況下,大幅減小液壓泵及原動(dòng)機(jī)的容量,使系統(tǒng)能量得以合理應(yīng)用,減少系統(tǒng)發(fā)熱和溫升,提高系統(tǒng)效率。目前,蓄能器作為輔助動(dòng)力源已在各類液壓設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用,成為實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)節(jié)能的重要技術(shù)手段之一。1.3保持閥芯換向位置所需的合適電流電磁閥是各類液壓控制閥中使用最多的一種,因此,它們的功耗不能忽視。一個(gè)值得注意的問(wèn)題是如何減少保持閥芯換向位置所需的合適電流。自保持型電磁閥就是只需瞬間通電即完成閥門開(kāi)關(guān)動(dòng)作,閥芯位置無(wú)需電來(lái)保持。其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約能源,尤其是用電池作電源的場(chǎng)合,而且可不考慮溫升,從而線圈壽命長(zhǎng),在高低溫,防爆等場(chǎng)合有較高的安全性。1.4替代滑閥式元件二通插裝閥是20世紀(jì)70年代后發(fā)展起來(lái)的一種新型控制元件,它由插裝閥組件、閥體及先導(dǎo)控制裝置組成。由于具有下列優(yōu)點(diǎn),因而用它替代常規(guī)滑閥式元件組成系統(tǒng),可以獲得明顯的節(jié)能效果。(1)一個(gè)插裝閥配以先導(dǎo)控制后,具有多功能控制特性,故可使每條流道上串聯(lián)閥的個(gè)數(shù)減到最小,使大流量的主回路得到簡(jiǎn)化。(2)先導(dǎo)控制盡管仍用滑閥式元件,但其通流功率大為降低,流動(dòng)損失隨之減小。(3)錐閥式插裝閥相當(dāng)于同直徑滑閥而言,開(kāi)啟度大,流動(dòng)阻力小,密封性好,所以工作中其壓力損失和泄漏損失均較小。2該系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)2.1動(dòng)力源控制分析在選用液壓源時(shí),應(yīng)先對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析,以查明一個(gè)循環(huán)中負(fù)載壓力、流量和功率的分布及要求,為選擇液壓源提供技術(shù)依據(jù)。為了提高系統(tǒng)的效率,達(dá)到節(jié)能的目的,在現(xiàn)代液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)了如壓力補(bǔ)償控制、負(fù)載感應(yīng)控制、功率協(xié)調(diào)等高效液壓系統(tǒng)。它們能使液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源供應(yīng)的壓力和流量自動(dòng)與執(zhí)行元件負(fù)載的變化相適應(yīng)?？梢允瓜到y(tǒng)效率提高28%～45%,節(jié)能效果十分的明顯。2.2控制元件的選擇控制元件不屬于能量轉(zhuǎn)換元件,但是所有閥類元件皆為流阻,其必然會(huì)造成壓力的損失,降低系統(tǒng)的效率,因此必須合理選擇控制元件。在進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)中相應(yīng)位置和可能出現(xiàn)的最大工作壓力和流量來(lái)確定其規(guī)格,不宜過(guò)大或過(guò)小。如條件許可,應(yīng)采用集成閥取代沿用的分離式單功能元件,能取得較好的節(jié)能效果。2.3機(jī)械一液壓復(fù)合傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)在某些場(chǎng)合,采用液壓與其他傳動(dòng)方式組成的復(fù)合傳動(dòng)與控制裝置,可以獲得較大的節(jié)能效果,并彌補(bǔ)相互的不足。(1)機(jī)械一液壓復(fù)合傳動(dòng),泵一馬達(dá)組成的純液壓傳動(dòng)裝置用于大功率主傳動(dòng)時(shí),存在體積和質(zhì)量大、最高傳動(dòng)效率低等缺點(diǎn)機(jī)械一液壓復(fù)合傳動(dòng)裝置可以綜合液壓傳動(dòng)及齒輪傳動(dòng)兩者的長(zhǎng)處,克服上述缺點(diǎn)。它將液壓傳動(dòng)與行星齒輪機(jī)構(gòu)組成緊湊的整體,由機(jī)械部分承擔(dān)大部分功率的傳遞,其余由液壓部分傳遞。由于機(jī)械部分的傳動(dòng)效率較高,即使液壓部分的效率低也能得到相當(dāng)高的總效率這種傳動(dòng)裝置的調(diào)速功能,則由液壓部分來(lái)承擔(dān)。(2)氣一液復(fù)合傳動(dòng)因氣體和液體同為流體,故兩者結(jié)合時(shí)界面轉(zhuǎn)換容易,比其它傳動(dòng)方式的復(fù)合更為合理。氣一液復(fù)合傳動(dòng)與純液壓傳動(dòng)裝置相比,具有響應(yīng)速度快、泄漏途徑少、能耗低、經(jīng)濟(jì)性好等顯著優(yōu)點(diǎn),因而獲得了較快的發(fā)展和應(yīng)用。2.4注塑機(jī)性能更強(qiáng)液壓系統(tǒng)中,有些采用異步電機(jī)驅(qū)動(dòng),而異步電機(jī)變頻調(diào)速以其調(diào)速效率最高、調(diào)速性能最好,在液壓系統(tǒng)中得以廣泛應(yīng)用;尤其在大功率間歇運(yùn)動(dòng)的調(diào)速系統(tǒng)中,如注塑機(jī)優(yōu)越性更為顯著。交流變頻調(diào)速技術(shù)依靠改變供電電源的頻率,實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)交流變頻調(diào)速液壓系統(tǒng)與傳統(tǒng)節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)相比,避免了節(jié)流、溢流損失和卸荷損耗。另外,交流變頻調(diào)速液壓系統(tǒng)還大大提高了原動(dòng)機(jī)異步電機(jī)的效率,并極大改善了功率因數(shù),這也是其它液壓調(diào)速方式所無(wú)法解決的。利用變頻器改變泵的轉(zhuǎn)速,使泵的輸出流量與系統(tǒng)所要求相適應(yīng),可以使溢流損失降至最低,有效地節(jié)約了能源。2.5負(fù)載變化時(shí),系統(tǒng)壓力隨負(fù)載的變化而變化,效率變定量泵加比例閥的壓力匹配系統(tǒng),利用溢流節(jié)流調(diào)速原理,能在保持系統(tǒng)穩(wěn)定的同時(shí),使液壓泵的供油壓力隨負(fù)載的變化而變化,降低系統(tǒng)功率消耗,發(fā)熱量減少,其效率有所提高。同理采用變量泵加比例節(jié)流閥,變量泵加比例換向閥及多聯(lián)泵(定量泵)加比例節(jié)流溢流閥,其效率也可提高28%~45%。3液壓系統(tǒng)使用管理的目上述的節(jié)能措施可以使液壓系統(tǒng)達(dá)到好的節(jié)能效果,但如果沒(méi)有好的管理,在實(shí)際生產(chǎn)中也難以真正發(fā)揮。統(tǒng)計(jì)表明,液壓系統(tǒng)發(fā)生的故障有90%是由于使用管理不善所致,造成的浪費(fèi)是十分驚人的,使用管理的目的和價(jià)值就在于使液壓系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài),發(fā)揮系統(tǒng)的真正性能,達(dá)到真正節(jié)能的結(jié)果。下面幾點(diǎn)可在生產(chǎn)實(shí)踐中加以應(yīng)用:(1)要對(duì)使用者進(jìn)行基礎(chǔ)訓(xùn)練,使其具備一定的專業(yè)知識(shí)和管理經(jīng)驗(yàn)。(2)堅(jiān)持日常維護(hù)和保養(yǎng)制度,減少故障概率,使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。(3)進(jìn)行預(yù)防檢查和檢修,掌握系統(tǒng)的劣化狀況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除液壓系統(tǒng)的隱患,確保系統(tǒng)的工作效率。4節(jié)能效果方向發(fā)展隨著數(shù)字技術(shù)和軟件技術(shù)的不斷進(jìn)步,液壓節(jié)能化系統(tǒng)將向高性能、易操作、節(jié)能效果顯著方向發(fā)展。具體改變途徑:3)防止液壓設(shè)備的泄漏現(xiàn)象;4)提高液壓油的潔凈度,凈化處理循環(huán)使用過(guò)的液壓油;5)液壓系統(tǒng)中采用新型的控制元件,并提高其制造精度;6)對(duì)液壓系統(tǒng)的能量進(jìn)行回收與利用。5液壓系統(tǒng)節(jié)能的要求液壓系統(tǒng)的每個(gè)組成部分在系統(tǒng)工作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生能量損失,因此,要合理使用高效率的液壓元件,并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)以