專利名稱：一種通用液壓站節能方法
技術領域：
本發明涉及一種通用液壓站結構及其節能方法，該液壓站適用于除行走式機械外的所有其它輕重工業的液壓節能技術，是一種可廣泛應用的通用節能液壓站，不但適合新增液壓站的節能設計，而且適合于老液壓站的節能改造。
背景技術：
現行液壓系統，雖然廣泛采用了諸如恒壓變量泵、蓄能器保壓一泵卸荷空載一壓力檢測再啟動等節能方法；但能耗還是非常高，其能量有效利用率普遍在20%以下，有些甚至在5%以下。能耗高的根本原因在于液壓泵(電機)裝機容量大，電機空載能耗高。現場使用數據表明，在滿足系統壓力和流量前提下，電機裝機功率每增大一個計量單位，則系統新增能耗為28% 45%個單位，平均增耗約35%，其主要原因為液壓站使用了為非高能效電機。現行液壓站節能技術的矛盾，集中體現在怎樣處理好提高系統能量利用率和系統可靠性矛盾問題的解決。本發明就是能完美解決該問題的最好方法，它既達到最佳節能，又充分保障了系統的可靠性，還能夠使系統具有一定的自診斷功能，使系統流量或能量輸出具有較高的負載跟隨性和自適應性特征，這種節能系統能廣泛應用在非行走式機械上，具有廣闊的應用前景。本發明使用創新型設計理念:以液壓系統對外能量輸出需求為設計依據，完全拋棄了傳統液壓站以對外最大輸出功率為設計依據的方法，故，是最徹底的節能設計方法。已有專 利:200610050558.6《不銹鋼帶材酸洗連續退火生產線液壓站的節能方法》公開一種液壓站，該液壓站只適合不銹鋼帶材酸洗連續退火生產線，適用范圍很小；只給出了特定機組的經驗公式，使用范圍大大受限。另外《液壓節能電機》的專利技術雖然節能，但其并不適合對系統壓力穩定性要求高、負載流量需求變化大的高可靠性場合使用，故其使用范圍實際受到很大限制，其快速響應性嚴重受到系統壓降的限制，只能在一些對可靠性和安全性不高的場合使用。《液壓節能電機》與已有的“蓄能器保壓一工作泵停止一工作泵(壓力降低時)再啟動”的液壓節能技術相比，液壓節能并不明顯；況且，要延長蓄能器保壓時間、降低泵的啟動頻率，可通過增大蓄能器的裝機容量方便地加以解決，且該技術在結構上存在明顯的邏輯性錯誤，難以有具體使用價值。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術現狀而提供一種既能達到最佳節能，又充分保障了液壓站的可靠性，還能使液壓站具有一定自診斷功能，液壓站流量或能量輸出具有較高的負載跟隨性和自適應性特征的通用液壓站節能方法，有效處理好提高液壓站能量利用率和可靠性之間的協調性。本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種通用液壓站節能方法，包括工作泵、液壓蓄能站、壓力檢測單元和電控單元；工作泵采用主泵和輔助泵工作制，工作泵用以給液壓執行元件和液壓蓄能站提供主要流量和壓力及維持系統內外泄漏所需流量，其中主泵為常運行，輔助泵為采用壓力檢測單元檢測的信號通過電控單元控制其啟動或停止，其特征在于:壓力檢測單元多個壓力參數點的設定如下，Pd為系統能夠正常工作的最低極限壓力；P0為系統“低低壓”報警壓力或第二輔助工作泵的啟動壓力；P1為控制輔助工作泵啟動的 壓力；P2為控制輔助工作泵停止的壓力；P3為系統“低壓”報警壓力；Pz為系統正常設計工作壓力；Px為蓄能器的初始充氮壓力；所述各壓力參數點之間滿足以下公式關系，Pd = 0.4 0.6PZ ;P0 = Pd+0.5 1.0Mpa ；P1 = 0.45 (P0+P2)且 P1 = P0+1.5 3.0MPa,P2 = 1.3 1.5P1； 一般地需要滿足P2 = Pi+3.0 10.0Mpa,如果輔助工作泵是靠P2觸發來停止，則P2 = Pz-0.5Mpa ； P3 = 0.5 (Po+Pj)；Px = Pd。上述工作泵單元I包括:由一臺或多臺泵并聯組成的主工作泵，該主工作泵處于常用運轉狀態；由一臺或多臺泵并聯組成的第一輔助工作泵，第一輔助工作泵只有在系統流量和壓力不足，壓力檢測單元III被觸發時才自動投入工作，延時一定時間或當系統壓力達到壓力檢測單元III設定壓力時，第一輔助工作泵才自動停止；由一臺或多臺泵(優選一臺泵)組成的第二輔助工作泵，在第一輔助工作泵已經啟動并向系統補充流量且系統壓力仍然繼續下降的情況下，第二輔助工作泵自動啟動。根據實際需要，它們之間可以組合形成三種典型的節能運行模式，分別是:第一種，液壓站工作泵由主工作泵和第一輔助工作泵組成的A+B運行模式，由Pp P2和Ptl控制第一輔助工作泵；第二種，該液壓站工作泵由主工作泵A、第一輔助工作泵B和第二輔助工作泵C組成的A+B+C運行模式，第二輔助泵的功能單獨由第二輔助工作泵來實現，即由P1I2控制第一輔助工作泵，僅由Ptl單獨控制第二輔助工作泵；第三種，該液壓站不含主工作泵A，全由第一輔助工作泵B和第二輔助工作泵C組成的B+C運行模式，如果液壓站首次啟動，第一輔助工作泵必須由人工啟動，此時，第二輔助工作泵允許自動參與液壓站的首次啟動，但也可以選擇不參與，當輔助工作泵啟動后，壓力逐漸上升，達到系統設定壓力P2時，第一輔助工作泵可以稍加延時后自動停止，初次啟動后的第二輔助工作泵也將自動停止。上述主工作泵A可以設有備用泵。上述主工作泵A的驅動電機可以是常規電機，也可以部分或全部是變頻器控制的變轉速電機。選用常規電機，設備投入成本低，而選用變頻控制技術可以比前者更節能5 15%。上述主工作泵A流量Q主=qs+qrt, qs為液壓系統在機組單位產品工件平均生產周期T內對外作功所需的平均流量，為壓力油的總體積除以平均周期，即qfl= V,6/Τ，( *系統可能存在的內泄漏，V,6為單位產品平均工作周期內總流量體積；根據以下表格和公式來確定
權利要求
1.一種通用液壓站節能方法，包括工作泵(I )、液壓蓄能站(II )、壓力檢測單元(III)和電控單元(IV);所述工作泵(I )采用主泵和輔助泵工作制，工作泵(I )用以給液壓執行元件和液壓蓄能站(II )提供主要流量和壓力及維持系統內外泄漏所需流量，其中主泵為常運行，輔助泵為采用壓力檢測單元(III)檢測的信號通過電控單元(IV)控制其啟動或停止，其特征在于所述壓力檢測單元(III)多個壓力參數點的設定如下， Pd為系統能夠正常工作的最低極限壓力； Po為系統“低低壓”報警壓力或第二輔助工作泵的啟動壓力； P1為控制輔助工作泵啟動的壓力； P2為控制輔助工作泵停止的壓力； P3為系統“低壓”報警壓力； Pz為系統正常設計工作壓力； Px為蓄能器的初始充氮壓力； 所述各壓力參數點之間滿足以下公式關系，Pd = O. 4 O. 6PZ ；P0 = Pd+0. 5 I. OMpa ；P1 = O. 45 (P0+P2)且 P1 = P0+1. 5 3. OMPa, P2 = I. 3 I. SP1，一般地需要滿足P2 = Pi+3. O 10. OMpa，如果輔助工作泵是靠P2觸發來停止，則P2 = Pz-O. 5Mpa ；P3 = O. 5 (VP1)；Px = Pd。
2.根據權利要求I所述的通用液壓站節能方法，其特征在于所述工作泵(I)包括由一臺或多臺泵并聯組成的主工作泵(A)，該主工作泵(A)處于常用運轉狀態；由一臺或多臺泵并聯組成的第一輔助工作泵(B)，第一輔助工作泵(B)只有在系統流量和壓力不足，壓力檢測單元(III)被觸發時才自動投入工作，延時一定時間或當系統壓力達到壓力檢測單元(III)設定壓力時，第一輔助工作泵(B)才自動停止；由一臺或多臺泵并聯組成的第二輔助工作泵(C)，在第一輔助工作泵(B)已經啟動并向系統補充流量且系統壓力仍然繼續下降的情況下，壓力檢測單元(III)被觸發時，第二輔助工作泵(B)自動啟動，停止由人工手動停止； 根據實際需要，它們之間可以組合形成三種典型的節能運行模式，分別是 液壓站工作泵由主工作泵(A)和第一輔助工作泵(B)組成的運行模式，由Pp P2和Ptl控制第一輔助工作泵(B)； 液壓站工作泵由主工作泵(A)、第一輔助工作泵(B)和第二輔助工作泵(C)組成的運行模式，第二輔助泵的功能單獨由第二輔助工作泵來實現，即由P:、P2控制第一輔助工作泵，僅由Ptl單獨控制第二輔助工作泵； 液壓站不含主工作泵(A)，全由第一輔助工作泵(B)和第二輔助工作泵(C)組成的運行模式，如果液壓站首次啟動，第一輔助工作泵必須由人工啟動，此時，第二輔助工作泵允許自動參與液壓站的首次啟動，但也可以選擇不參與；當輔助工作泵啟動后，壓力逐漸上升，達到系統設定壓力P2時，第一輔助工作泵可以稍加延時后自動停止，初次啟動后第二輔助工作泵也將自動停止。
3.根據權利要求2所述的通用液壓站節能方法，其特征在于所述主工作泵(A)的驅動電機可以是常規電機，也可以部分或全部是變頻器控制的變轉速電機。
4.根據權利要求2所述的通用液壓站節能方法，其特征在于所述主工作泵(A)流量Q主=q*+qrt, 為液壓系統在機組單位產品工件平均生產周期T內對外作功所需的平均流量，為壓力油的總體積除以平均周期，即qs= V,6/T，為系統可能存在的內泄漏，V,6為單位產品平均工作周期內總流量體積； 根據以下表格和公式來確定
5.根據權利要求4所述的通用液壓站節能方法，其特征在于所述液壓系統內泄漏流量由以下公式及根據液壓執行元件數量η來確定， 當 η < 50 時，q 內=25L/Min.； 當 50 < η ≤100 時，q內=60L/Min.； 當 100 < η ≤ 150 時，q內=120L/Min.； 當 150 < η≤260 時，q內=150L/Min.。
6.根據權利要求5所述的通用液壓站節能方法，其特征在于所述液壓蓄能站(II)由數件大容量蓄能器及其附件組成，其裝機總容積由AV = 2 8￥@來確定。
全文摘要
本發明涉及一種通用液壓站節能方法，包括工作泵、液壓蓄能站、壓力檢測單元和電控單元；工作泵采用主泵和輔助泵工作制，工作泵用以給液壓執行元件和液壓蓄能站提供主要流量和壓力及維持系統內外泄漏所需流量，其中主泵為常運行，輔助泵為采用壓力檢測單元檢測的信號通過電控單元控制其啟動或停止，壓力檢測單元設定多個壓力參數點，各壓力參數點之間滿足一定公式關系。它是一種既能達到最佳節能，又充分保障了液壓站的可靠性，還能使液壓站具有一定自診斷功能，液壓站流量或能量輸出具有較高的負載跟隨性和自適應性特征的通用液壓站節能方法，有效處理好提高液壓站能量利用率和可靠性之間的協調性。它最大特征在于采用以系統單位生產產品周期內的實際液壓能量需求為設計依據，根本區別于傳統以液壓系統對外作功的最大輸出功率為設計依據。
文檔編號F15B21/00GK103256277SQ20121003466
公開日2013年8月21日 申請日期2012年2月16日 優先權日2012年2月16日
發明者何榮志 申請人:何榮志