采样机液压系统节能改造

wangqunfeng1979 发表于 2007-4-6 11:54:42

采样机液压系统节能改造<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /><o:p></o:p>
           王群锋，杨建军<o:p></o:p>
         Energy-saving Rebuilding Of Sampling Machine Hydraulic System<o:p></o:p>
                    Wang qun-feng，Yang Jian-jun<o:p></o:p>
             (西北电子设备研究所，陕西西安，710065)<o:p></o:p>
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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。<o:p></o:p>
关键词：液压系统、节能改造、能耗分析<o:p></o:p>
1．前言<o:p></o:p>
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。<o:p></o:p>
<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" /><v:shapetype id=_x0000_t75 coordsize="21600,21600" o:spt="75" o:preferrelative="t" path="m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe" filled="f" stroked="f"><v:stroke joinstyle="miter"></v:stroke><v:formulas><v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></v:f><v:f eqn="sum @0 1 0"></v:f><v:f eqn="sum 0 0 @1"></v:f><v:f eqn="prod @2 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @0 0 1"></v:f><v:f eqn="prod @6 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="sum @8 21600 0"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @10 21600 0"></v:f></v:formulas><v:path o:extrusionok="f" gradientshapeok="t" o:connecttype="rect"></v:path><o:lock v:ext="edit" aspectratio="t"></o:lock></v:shapetype><v:shape id=_x0000_i1025 style="WIDTH: 396pt; HEIGHT: 252.75pt" type="#_x0000_t75" o:ole=""><v:imagedata src="file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtml1\01\clip_image001.wmz" o:title="" croptop="19503f" cropbottom="25211f" cropleft="18427f" cropright="27805f"></v:imagedata></v:shape>
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2．液压系统能耗分析<o:p></o:p>
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。<o:p></o:p>
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<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" /><st1:chmetcnv TCSC="0" NumberType="1" Negative="False" HasSpace="False" SourceValue="60" UnitName="l" w:st="on">60L</st1:chmetcnv>/min、电机功率30KW，而液压系统工作时最大流量只有<st1:chmetcnv TCSC="0" NumberType="1" Negative="False" HasSpace="False" SourceValue="20" UnitName="l" w:st="on">20L</st1:chmetcnv>/ min，存在大量溢流损失。<o:p></o:p>
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。<o:p></o:p>
3．液压系统节能改造<o:p></o:p>
经分析计算，系统的节能改造采用下列措施：<o:p></o:p>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0cm 1.25pt 0pt 42pt; TEXT-INDENT: -18pt; LINE-HEIGHT: 150%; mso-para-margin-right: .12gd; mso-para-margin-top: 0cm; mso-para-margin-bottom: .0001pt; mso-para-margin-left: 42.0pt; mso-list: l0 level1 lfo1; tab-stops: list 42.0pt">1.      改用流量<st1:chmetcnv TCSC="0" NumberType="1" Negative="False" HasSpace="False" SourceValue="15" UnitName="l" w:st="on">15L</st1:chmetcnv>/min的恒压变量泵，压力设定18MPa，电机功率4KW。<o:p></o:p>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0cm 1.25pt 0pt 42pt; TEXT-INDENT: -18pt; LINE-HEIGHT: 150%; mso-para-margin-right: .12gd; mso-para-margin-top: 0cm; mso-para-margin-bottom: .0001pt; mso-para-margin-left: 42.0pt; mso-list: l0 level1 lfo1; tab-stops: list 42.0pt">2.      增加<st1:chmetcnv TCSC="0" NumberType="1" Negative="False" HasSpace="False" SourceValue="40" UnitName="l" w:st="on">40L</st1:chmetcnv>的蓄能器。<o:p></o:p>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0cm 1.25pt 0pt 42pt; TEXT-INDENT: -18pt; LINE-HEIGHT: 150%; mso-para-margin-right: .12gd; mso-para-margin-top: 0cm; mso-para-margin-bottom: .0001pt; mso-para-margin-left: 42.0pt; mso-list: l0 level1 lfo1; tab-stops: list 42.0pt">3.      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。<o:p></o:p>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0cm 1.25pt 0pt 42pt; TEXT-INDENT: -18pt; LINE-HEIGHT: 150%; mso-para-margin-right: .12gd; mso-para-margin-top: 0cm; mso-para-margin-bottom: .0001pt; mso-para-margin-left: 42.0pt; mso-list: l0 level1 lfo1; tab-stops: list 42.0pt">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。<o:p></o:p>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0cm 1.25pt 0pt 42pt; TEXT-INDENT: -18pt; LINE-HEIGHT: 150%; mso-para-margin-right: .12gd; mso-para-margin-top: 0cm; mso-para-margin-bottom: .0001pt; mso-para-margin-left: 42.0pt; mso-list: l0 level1 lfo1; tab-stops: list 42.0pt">5.      由于系统单路执行元件最大流（<st1:chmetcnv TCSC="0" NumberType="1" Negative="False" HasSpace="False" SourceValue="10" UnitName="l" w:st="on">10L</st1:chmetcnv>/min）量小，控制阀组采用NG6通径(最大流量<st1:chmetcnv TCSC="0" NumberType="1" Negative="False" HasSpace="False" SourceValue="40" UnitName="l" w:st="on">40L</st1:chmetcnv>/mim)。<o:p></o:p>
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。<o:p></o:p>
    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。<o:p></o:p>
    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。<o:p></o:p>
4．结论<o:p></o:p>
1）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。<o:p></o:p>
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。<o:p></o:p>
3）实际使用中，取得了良好的效果。<o:p></o:p>
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。<o:p></o:p>
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参考文献：<o:p></o:p>
  雷天觉       新编液压工程手册   机械工业出版社,1999<o:p></o:p>
  日本液压气动协会  液压气动手册  机械工业出版社1985<o:p></o:p>
  路甬祥       液压气动技术手册  机械工业出版社  2002<o:p></o:p>
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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。<o:p></o:p>

daich2148 发表于 2010-11-2 16:20:23

:lol:lol搞钱啊！！！！1:lol:lol

鱼化龙 发表于 2010-11-3 20:45:19

文章对实践应用有操作价值。

烟灰缸 发表于 2010-11-5 15:39:30

呵呵，天下文章一大抄

刘建建张飞 发表于 2010-11-5 20:11:53

这是什么啊，怎么这么多啊

wsheng4029 发表于 2010-11-8 22:02:59

路甬祥液压气动技术手册机械工业出版社2002
值得学习

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