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降低液压机运动能耗的方法

2022-05-24
摘要:降低液压机运动能耗的方法 1、滑块空程快速下降或快速回程的节能方法 这是一种能量回收方案,在压机上设置两个气液平衡缸,或将回程缸改为气液缸,缸的无杆腔与蓄能器连接,有杆腔与控制油源连接,无杆腔的充气压力要能够托起整个滑块,并能使滑块产生所需的运动加速度。工作原理如图5所示。 如图5所示,当滑块需要快 […]

降低液压机运动能耗的方法

1、滑块空程快速下降或快速回程的节能方法

这是一种能量回收方案,在压机上设置两个气液平衡缸,或将回程缸改为气液缸,缸的无杆腔与蓄能器连接,有杆腔与控制油源连接,无杆腔的充气压力要能够托起整个滑块,并能使滑块产生所需的运动加速度。工作原理如图5所示。

如图5所示,当滑块需要快速下降时,气液回程缸的有杆腔进油,由于蓄能器的压力仅高于支撑压力的10%,所以驱动滑块快速下行的油压力很低。当滑块空程回程时,蓄能器向平衡缸供油,不需要输入任何能源供应。就滑块空程升、降动作而言,采用这种方式,与常规泵直驱方式相比,节能效果超过50%以上。当然随着滑块下行,由于气体的容积在变小,其压力会升高,在整个过程中蓄能器内的气体压力会存在一个压差,导致有杆腔的压力也会随之变化,因此合理配置蓄能器的容积、选择合理的充气压力,是这项技术的关键。

2、液压泵空载运行降耗的方法

1)把普通电动机换为伺服电机或变频电机,在泵卸荷时,电动机变为低速运转,可降低卸荷状态时50%能量损耗。该方法对于中小型压机比较实用,成本虽有所增加,但权衡下来还可接受。对于较大排量液压泵的情况,电机功率比较大,使用伺服电机从经济上不合算,建议使用比例变量柱塞泵或伺服变量泵(变量泵的变量机构是用小型的伺服电机驱动),在泵卸荷时,把变量斜盘调整到最小角度,可有效降低能耗。仍以一台250排量柱塞泵为了泵卸荷时至少可降低1.5kW能耗。

2)大型快锻压机,一般配置的电动机功率比较大,通常在500 kW,数量在10台或更多,以10台为例,保守计算,空载的功率消耗也在70 kW。我们通常建议,将这种电机选为双出轴电机,一端驱动液压泵,另一端通过电磁离合器与一台小型的液压马达连接,当泵需要较长时间卸荷时,电动机就可断电停止工作,需要再启动时,给液压马达供油,由液压马达直接驱动电机启动,电动机迅速达到额定转速后自动切入电机运行电路继续工作。这种方式的优点是节能显著、成本低,电机启动快,在1s内就能达到电动机的额定转速,没有电动机启动时的超大启动电流,大大降低了启动时的能源消耗。对于大功率的电动机启动,该方法不失为一个替代软启动的好方法。

3、对快锻压机快速下降方案的改进

对于快锻压机快速下降方案,这种方案有安全隐患,而且装置庞大成本高,改进方案是将原来用电动机驱动螺杆泵改用液压马达驱动螺杆泵,改动方案优点是当压机不需要低压大流量充液时,液压马达可以停止运转,而当需要低压大流量供液时,能够快速启动液压马达向主缸充液.如果用电动机驱动螺杆泵,电动机是不能停转的,因为电动机的启动时间很长,不适应压机的动作要求。

4、液压垫节能方案

运用液压二次调节技术,将拉伸时液压垫缸排出的高压液压能回收利用,回收的能源用于向主缸提供高压油,这是迄今为止液压垫节能的最有效技术。控制原理如图6所示。

用一台比例伺服变量液压马达作为一次调节元件直接驱动一台作为二次调节元件的比例伺服变量的液压泵。二次调节控制器采集来自液压垫油缸和主缸的压力信号。

液压机在拉伸工件时,液压垫油缸首先升起托起板料。主缸开始下降加压,当上模接触板料后继续下压,液压垫油缸内的油压被动上升,排出的液压油驱动一次元件液压马达旋转,液压马达带动二次元件液压泵旋转排出高压液压油进人主缸。

在不考虑效率等次要因素时,二次调节回路的扭矩函数关系应符合下列公式:

p1·qp2·q2

式中:p1–液压垫缸压力;q1–次元件液压马达排量;p2–主缸压力;q2–二次元件液压泵泵的排量。

我们的控制目标是p1不变,或者描述为把p1控制在工艺允许的精度范围内,使p1稳定。

从上式可以看出,调节q1q2,就可以达到稳定p1的目的。这个控制过程是由图中所示的二次调节控制器来实现的。

二次调节系统的几项关键技术:

一次元件的选型

①确定液压垫的最高工作压力;

②确定液压垫下降速度,计算液压垫的排油流量;

③选定液压马达的转速,一般控制在1500~2500转/分内(视元件参数而定),最高转速需要兼顾二次元件的转速;

④根据工作压力选择液压马达型式;

⑤根据液压垫的排油流量和液压马达选用的最高转速计算出液压马达的排量,液压马达宜选用高频响伺服变量型;

⑥计算液压马达的最大扭矩。

二次元件的选型

①确定主缸的最高工作压力;

②按液压马达的最大扭矩作为二次元件液压泵的输人扭矩,计算泵的排量。液压泵宜选用高频响伺服变量型。

控制思路

①确定压边液压压力p1;

②检测液压垫缸的排油量或由滑块的加压速度计算Q1;

③预估马达转速和排量q1,计算马达输出扭矩T1,T1=p1·q1;

④检测主缸压力p2;

⑤泵的输人扭矩T=T1;

⑥根据泵的输入扭矩计算出泵的排量:T=p2·q2q2=Tp2;

⑦对q1q2进行优化;伺服跟随过程,当p2变化时,随时优化q1q2,使p1保持不变。

5、二次调节技术的节能优势

在液压垫被动下压时,液压垫油缸不断排出高压液压油,在常规的液压系统中,这部分高压能源通过溢流阀后产生热量全部消耗掉了,液压系统还需要配置冷却器通过再消耗能源的方式对被加热的液压油进行冷却.而利用二次调节技术后,液压垫油缸排出的高压液压能源全部用来给主缸加压,除掉马达和泵之间的能源转换效率损失,并考虑减少的冷却能耗,总节能效率应在60~70%,随着二次调节技术以及配套元件的不断成熟,这项技术必将得到广泛应用。

河南孟电集团兴迪锻压设备制造有限公司是一家专注流体压力成形技术的锻压设备制造企业。主营产品范围 内高压成型液压设备,框架式-四柱式-伺服快速液压成设备。

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