采样机液压系统节能改造fficeffice" /> ! X7 ~. ~0 Z8 A7 c$ S8 R, Q# C
王群锋,杨建军 9 R2 j! E2 q& _7 V& `5 l1 H
Energy-saving Rebuilding Of Sampling Machine Hydraulic System
, f. P/ D! n* {9 B7 c( d Wang qun-feng,Yang Jian-jun ! C! t# `8 D c$ x/ j& [
(西北电子设备研究所,陕西西安,710065)
1 i+ _3 I; M) W& V1 b
$ z3 v: |( T- R摘要:本文针对采样机液压系统在工作循环过程中的能耗进行了分析计算,提出了一种系统节能改造的方法。 5 ?$ ~3 a9 _! x1 m6 A
关键词:液压系统、节能改造、能耗分析 ( F. t: }, S R! P. ^ w
1.前言
5 g; K* \, c, h. @$ g2 S9 l液压系统的效率是衡量液压系统能源利用率的指标。我公司采样机液压系统自投入使用后,就发生液压油温度很高、系统压力不稳定、液压缸开始上升时抖动等故障。并且液压系统功率很大,效率低下。因此我公司决定对此液压系统进行改造,以达到节能和良好的使用效果。
! G5 n5 [3 V1 @" G4 }le=""> : b5 `9 u8 q/ m/ a% \0 t
& f9 ~1 k' j3 c+ C) J2.液压系统能耗分析 # j% l- D1 |9 c. M: z6 D7 z
采样机液压系统动力源回路图见图1。采用定量泵、溢流阀系统,控制回路略。
" W+ x& I- v3 J/ @9 d8 g/ d& h i0 |采样机械控制回路由六路NG10通径的叠加式控制阀组组成。图1中定量轴向柱塞泵流量60L/min、电机功率30KW,而液压系统工作时最大流量只有20L/ min,存在大量溢流损失。
6 Y* A6 W6 l3 i3 f$ z在液压系统工作时,任意时刻都有大量的溢流损失。液压系统容积效率很低,总效率更低。液压系统在这种调压方式下冲击严重。这种调压方式对泵和阀的寿命也有很大影响。此系统中溢流损失为主要损失,同时用风冷式油冷却器强制冷却液压系统溢流的发热油液。液压系统溢流流量很大,压力较高(18MPa),发热功率很大,不得不采用了大冷却面积的冷却器,采用大容积油箱来冷却油液。此设计造成液压系统体积大、效率低,其原因是在不适当的工况下采用定量泵-溢流阀调压。 / m- ]9 Z5 T+ k/ M, A1 V
3.液压系统节能改造
+ b5 x6 p8 Q8 i经分析计算,系统的节能改造采用下列措施:
! `! L( Z; A: g5 e1. 改用流量15L/min的恒压变量泵,压力设定18MPa,电机功率4KW。
; t8 l, _; y, u* G2 c& {! \2. 增加40L的蓄能器。
; ~ Z4 {. F* d) Z5 X) z! r* X3. 将大冷却面积的风冷式油冷却器换成小冷却面积的水冷式油冷却器,其安装位置改为冷却恒压变量泵泄漏油。 . H* ^$ J4 Z6 \# i( ~
4. 整个动力源只用一个NG6通径的直动式溢流阀做安全阀用,溢流阀压力设定18.5MPa。 $ l1 c, \! V' n& @9 q4 `
5. 由于系统单路执行元件最大流(10L/min)量小,控制阀组采用NG6通径(最大流量40L/mim)。 3 `# b* ?5 R( `4 J; t; j: T2 s1 o1 t
改用恒压变量泵连续工作,没有溢流损失,减少压力冲击。采用了蓄能器,使泵的流量降低,电机功率减小。在两路阀组同时工作时泵和蓄能器同时供油,各路阀组都不工作时和单路阀组工作时,泵向蓄能器供油直至蓄能器压力升高到设定压力。 , c$ @3 s3 C7 k( x' }: _# _+ }' u! _4 Z
改进后的系统中泵的泄漏油带走泵内部产生的热量,冷却泵,保证泵连续正常工作。执行器工作时,压力主要转化成机械能,摩檫发热很少。因此将风冷换成水冷冷却泵的泄漏油是合理的。 5 y# g4 r; q' [
溢流阀做安全阀使用,可以用小规格的直动式溢流阀。其设定压力略高于泵的设定压力。
4 _- x# p& w7 m0 x3 \, D+ ]4.结论
& f+ I1 T7 J* ]7 U9 n1)此液压动力源采用恒压变量泵组与蓄能器消除了溢流损失,减少了系统流量,实现了最佳的动力与负载匹配,系统效率较高,功率从30KW降低到4KW,节省了大量的运营成本。 ! E4 U d0 ]! q5 V. W3 e+ b
2)改进后的液压系统减少了压力冲击。蓄能器不仅作为辅助动力源,而且吸收了系统压力冲击。
$ E& w0 J, \9 _5 {8 ]3)实际使用中,取得了良好的效果。
2 R- J% T2 b' u8 O; I0 Q由此可见,液压系统的节能改造要首先分析系统流量-时间图、压力-时间图,然后选择最适合这种工况的变量泵和调压方式。适当使用蓄能器,以减少泵的流量,提高系统效率。我公司改造后的采样机液压系统,液压油温升小,故障率低、功率小、效率高。 & J' s6 c/ Y/ x/ c5 ~
' `( Y% ^; A1 V1 c2 |/ F
参考文献:
9 o9 {' f+ J' ]4 @9 s4 E1 W[1] 雷天觉 新编液压工程手册[M] 机械工业出版社,1999 - j7 @' }4 K3 l1 W/ \
[2] 日本液压气动协会 液压气动手册[M] 机械工业出版社1985 ' ?& v' r# c8 _" W; n
[3] 路甬祥 液压气动技术手册[M] 机械工业出版社 2002 - w: t+ a( y5 i( n* u2 V; j7 K
2 m* c5 K! ]. R% ~+ s作者简介:王群锋(1979-),男,陕西武功人, 学士,工程师,主要从事气动元件、液压系统设计维护工作。 |