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浅议港口液压提升系统几种节能探究【摘 要】 文章总结了几种应用在港口机械上，同时具备效率高、能量损耗小的液压提升系统的节能方法，介绍了它们各自的工作原理并对其进行分析比较，展望了它们的应用前景。 【关键词】 节能；蓄能器；能量转换；负载敏感 1 前言 液压系统因为具有输出力矩大，工作平稳，省力易操作的特点经常被应用于港口提升系统。在常见的液压提升系统中，有一个共同的特点：即在重物下降过程中，液压油通过各种方式的节流返回油箱，用节流来控制重物下降的速度[6]。对于需要频繁升降的重物提升系统而言，在这个过程中，机械势能通过液压系统转变为热能，导致系统温度升高[8]。如果油液温度过高,将会产生以下几种危害： （1） 高温会使液压油黏度值下降，油液变稀，导致系统泄漏量增多； （2） 油液中容易产生气泡，形成气蚀，使液压元件的性能遭到破坏，使系统稳定性降低； （3） 液压系统中的密封元件、高压管等都是用橡胶材料制成的，高温会使这些元件加速老化，使它们的使用寿命缩短； （4） 油温过高会导致各种材料遇热膨胀，由于各种材料的热膨胀系数不同；所以造成不同材料制成的运动副的配合间隙发生变化，加大摩擦以至于出现运动不灵或卡死现象； （5）热涨导致元件的磨损加大，冷却后配合元件之间的间隙加大，泄漏量增大，导致系统的容积效率下降，影响整机的生产效率[8]。 随着人们对资源和环境认识的不断提高，节能成为液压技术的重要课题。本文介绍几种广泛应用在港口提升系统中的液压节能技术原理，从其动向展望未来。 2 蓄能器和差动缸组成的提升系统 图1 蓄能器和差动缸组成的回收势能液压系统图 1—变量泵；2—溢流阀；3—节流阀；4,5,—两位两通电磁阀；11—两位三通电磁阀；6—蓄能器； 7—两位两通液控换向阀；8—升降缸；9，10—单向阀 此系统的能量回收原理是：在升降液压缸下降过程中电磁阀5中2YA通电，电磁阀11中1YA、4中3YA断电，升降缸靠自重将有杆腔的液压油压入蓄能器并储存在其中，将机械势能转换成液压能，以备在升降缸第二次起升过程中使用。当升降缸抬起时，电磁阀5中2YA断电，电磁阀11中1YA、4中3YA通电，液压泵和蓄能器同时向升降缸下腔放油，驱动升降缸上行。本系统的动力元件泵是靠电机驱动，输入了一个转矩和角速度，输出了液体的压力和流量。我们假设不考虑液压泵在将机械能转化成液压能的过程中的损失，那么泵的输入功率应该等于其输出功率。 N入=T×W N入：液压泵的输入功率 T ：液压泵的输出功率 W ：液压泵输入角速度 N出=△P×q N出：液压泵的输入功率 △P：液压泵的输出功率 q：液压泵输入角速度 T×W=△P×q 从原理上分析，当流量q一定时，改变液压泵的进出口压力差△P就可以调节泵所消耗的功率值[8]。蓄能器为系统提供的瞬时压力减小了泵出口的压力值，从而使进出口压差△P减小，于是就降低了电机的功率消耗。 溢流阀2作为安全阀用来限制整个系统的最高工作压力；单向阀10作背压阀用，以便蓄能器在排油后其内部仍然具有一定的最低压力(蓄能器正常工作所需要)；单向阀9用来在升降缸下降时液压缸有杆腔中的油液直接排入蓄能器过程中防止蓄能器中的液压油倒回流回液压缸；两位两通液控换向阀用来限制大臂下降时的速度；电磁换向阀4,5,11在控制升降缸的同时，也用来控制蓄能器的蓄能和放能全过程。 该回路被应用在煤码头的拨车机大臂上，其特点如下： (1) 电机的功率消耗明显降低，仅为常规液压系统的1/3左右；同时系统相对简单，占地小，适用于配电容量有限的场合使用。 (2) 只要蓄能器的初始压力，初始容积选择适合，那么这个节能方案适于任意大吨位的负载实现快速运动。 (3) 系统无须设置调速阀，就可以实现近似的恒速控制，降低了系统成本。 (4) 蓄能器因为具有吸收压力脉动的功能，所以这个方案中当液压缸第二次起升时，速度明显比第一次平稳。 (5) 要时刻注意蓄能器中压力值，如果低于规定值，要及时充压。 3 电动机能量回馈式节能系统 现在国内电驱动液压升降机构能量回收采用的比较先进的方法是电动机能量回馈式节能系统[9]。此系统如图2包括一个蓄能器（6）、液压泵/马达1、压泵/马达2、电动机3。其工作原理是：上行时，压泵/马达1实现“马达”功能，将转动传递给电机主轴，电机回转带动泵/马达2工作，充当液压泵。在这个工作过程中蓄能器提供了辅助力矩。因为液压缸带载的变化，根据不同工况，如果蓄能器提供的辅助力矩大于液压缸的负载力矩，蓄能器提供的力矩不仅能完成基本的动作，还能够完成启动加速过程，这时电动机处于空载制动状态，输出功率值为