钢铁行业节能技术在液压设计中的应用探析

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1、钢铁行业节能技术在液压设计中的应用探析摘要：目前我国各项技术飞速发展的今天，液压配套设备在满足主机动作耍求的前提下如何能够节省功率、提高效率是从事液压件生产和配套液压系统时必须考虑的问题，本文从液压元件的选型和液压回路构成的角度介绍了一些具体做法，供大家参考。关键词：节能技术；冇效功率；负载敏感0、引言一个设备所配套的液压系统，除了满足设备的动力要求Z外，还要看它的功率匹配是否合理。例如在一个动作周期中，各工步所需要的功率往往是不一样的，这就要求液压系统能够根据各工步实际需要来提供液压能（液压功率等于压力和流量的乘积）。而在一般的液压系统设计中，往往是按最人功率点来选择电机和液压

2、元件，这样在小于和大大小于最大功率点的工步中，就形成了多余的无用功率，这些无用功率使液压系统油温上升、效率降低……。在设计液压系统屮如果能预先分析设备的使用工况，采用合理的回路和节能技术，就可能得到一个节能效果比较明显的、使用寿命较长的配套液压系统。1、节流调速冋路的能量利用情况图1由定量泵、溢流阀、节流阀构成的节流调速回路图1是由定量泵、溢流阀+节流阀或二通调速阀构成的节流调速回路。定量泵输岀流量为Qs,经节流阀进入油缸的流量为QL,通过溢流阀溢流的流量为QY；显然调节节流阀的开口就相当于改变进入油缸的流量为QL和溢流的流量为QY的相互比例关系设泵的输出流量为60L/min,溢

3、流阀的调定压力为lOMPa,推动负载所需要的压力为4MPa,根据油缸的速度求，进入油缸的流量为40L/min。根据液压功率的计算公式：我们很容易算出了泵的输出功率为10KW,通过节阀的节流损失功率为4.OKW,通过溢流阀的溢流损失功率为3.3KW,推动负载的冇效功率为2.7KW。在图1所示的节流调速回路中，总的液压功率的利用情况见图2。图2节流调速回路功率利用情况2、由三通调速阀构成的液压冋路图3是由定量泵、三通调速阀构成的液压回路。三通调速阀是由定差溢流阀和节流阀并联而的复合阀。它的工作原理如图4所示，通过合理的设计，可以使节流阀口前后的压力差维持在一个相对恒定的数值，这样就保

4、证了通过节流阀口的流量仅取决于节流阀口的开度（面积），泵提供的多余流量直接旁路到油箱。实际系统工作时，油缸前腔的压力是随负载的改变而变化，正是由于定差溢流功能的存在，节流阀口的前后的压差AP相对恒定，这就决定了泵出口的压力Ps始终高于负载压力，即：这样就得出一个非常重耍的结论，就是泵出口的压力是随负载而变化的，这也是“负载敏感”这个术语的来山。图3由定量泵、三通调速阀构成的冋路图4三通调速阀结构原理由此可见，定量泵与三通调速阀构成的调速回路，存在的节流损失功率仅仅是节流阀恒定压力所造的很小一部分；存在的溢流损失功率也相应减小了许多（如图5所示）。图5定量泵+三通调速阀回路的功率利

5、用情况如果将先导压力阀②换成比例压力阀，把节流阀④换成比例节流阀，就构成了真正意义上的“电-液比例负载敏感控制型”的泵，其功率利用情况见图6O图6负载敏感泵功率利用情况4.以上几种回路节能效果比较如前面所述，由不同元件组成的液压回路（系统）其能量利用效率是不相同的。图1所示的由定量泵、溢流阀、节流阀构成的冋路，在调速工况下存在着溢流损失功率节流损失功率，不管负载造成的油缸腔压力的大小，泵出口的压力始终是（由溢流阀设定的）推动最大负载所需要的压力。提高这种回路效率只能是讣泵输出流量稍大于油缸所需流量，泵出口溢流阀设定压力稍大于最大负载所需的压力。图3所示的由定量泵、三通调速阀构成的

6、冋路，功率利用情况较图1回路有了较大的改观，这是由于该回路基本没有了节流损失功率，虽还存在溢流损失功率，但泵出口的压力是与实际负载所需压力相匹配的，溢流损失功率主耍是由多余的流量所造成。图7所示的山负载敏感泵构成的回路，可以得到较理想的功率特性。这种冋路中可归结为“负载敏感、容积调速”，该冋路实质是：执行机构（油缸、油马达）的速度可通过计PLC或控制器等事先设定，泵出口的压力始终比负载所需要的压力高一个确定的数值（如IMPa）,也就是液压泵所提供的液压功率始终稍大于驱动负载所需要的功率。结论一般液压系统的设计，在满足执行机构动作耍求的前提下，系统是否节能就成为一个重要指标。液压系

7、统中节能的基本思想就是尽量减少节流损失和溢流损失，理想状态就是执行机构需要多少功率，液压泵就提供多少功率。要达到完全的功率匹配要受到具体系统和实际工况的限制，但节能的思想和方法是要必须考虑的。以下是系统设计中常采用的一些节能方法。（1）节流调速回路中，泵出口溢流阀的调节压力比驱动负载所需要的压力稍高一点（IMPa）即可。（2）系统具有多个执行机构时，采用多级溢流阀来分别限度各负载的最高压力，待机状态卜使油泵卸荷。（3）用比例比例溢流阀代替多级溢流阀。（4）用多各个泵来匹配各执行机