IHI节能泵控液压伺服系统的研究开发.docxVIP

·104-中国煤炭学会煤矿机电一体化专业委员会、中国电工技术学会煤矿电工专业委员会论文集IHI节能泵控液压伺服系统的研究开发陈剑波1，林光昭2，村上志郎3，内野雄幸3，谢吉明4，王松峰4 (1．IHI(集团)石川岛(上海)管理有限公司，上海200120；2．IHI(集团)技术开发本部，日本东京135-8710； 3．114I(集团)IHI机械系统株式会社，日本东京108-0075；4．中煤科工集团上海研究院，上海200030)摘 要： 为解决传统阀控液压伺服系统的高能耗问题，日本IHI公司(原石川岛播磨重工业株式 会社)从二十世纪九十年代开始，分别吸收交流伺服电机与变频控制电机转速可控的特点，通过控 制泵的转速调节泵的输出流量，来控制液压缸或液压马达的速度、位移、压力、力或者扭矩，再经过 传感器实现闭环控制，陆续开发了交流伺服泵控液压伺服缸和变频控制泵控液压伺服系统。这两 种泵控液压伺服技术的必威体育精装版研发成果，不仅保留了阀控液压伺服系统的高精度特征(±0．020)，几 乎达到位置传感器的精度(±0．010)，还克服了传统伺服阀控液压技术的高能耗问题，使得系统构 成大为简化，可为中国机械行业的节能环保做出贡献。关键词：液压伺服；交流伺服电机；伺服泵；伺服阀；伺服缸也开始研究节能型的泵控式液压伺服技术，并开发0引言了可实用的交流伺服电机驱动的伺服泵控液压缸阀控式液压伺服技术在近三十年里受到的最大 (简称交流伺服泵控液压缸或交流伺服液压缸)和 挑战是步进电机和交流伺服电机以及变频控制电机 变频控制电机驱动的泵控液压系统(简称变频控制 的高速发展和紧逼，因此，作为重工企业的IHI公 泵控液压系统或变频控制液压系统)，大幅度提高 司，不得不转向泵控式液压伺服技术的研究开 了液压伺服技术的能效，减少了系统的发热H J。发㈣。本着“以技术贡献于社会”的经营理念，2003随着半导体技术的常用化和稀土电磁铁的高性年，IHI公司根据与中国科学院的合作协议为沈阳 能化，出现了紧凑小惯性的步进电机和交流伺服电 自动化研究所提供了交流伺服泵控液压缸样机，并 机以及变频控制电机的控制机构。步进电机控制机协助将这项必威体育精装版技术推广应用到中国大地，为中国 构和交流伺服电机控制机构，分别在二十世纪七八 的技术进步和环境改善做出了贡献。 十年代和八九十年代，开始得到广泛地推广应用，并2012年，IHI公司又与中煤科工集团上海研究 取代了许多小功率伺服阀控液压系统。与此同时， 院合作，进行了交流伺服泵控液压缸的国产化开发， 也出现了在电动化时代不需要液压技术的悲观论 并计划在上海为中国用户提供直接的服务J。 调，将液压行业逼上了悬崖峭壁。 谈到传统的伺服阀控液压技术，总让人感觉到可是，在二十世纪九十年代的德国和Et本，就有那是一种昂贵的、高耗能的、娇嫩的、不好伺候的东 人以“他山之石，可以攻玉”的思维方式，在保留传 西，让一般产业离它远远的，变成军工、重工业、精密 统液压伺服技术特长的基础上，吸取交流伺服电机 机床等行业的专用品。 与变频控制电机的变速特长，开始研究伺服泵控式经过16年的研究开发，IHI交流伺服泵控液压 液压系统一J。缸和变频控制泵控液压系统，将彻底改变这种观点，在大功率，特别是大扭矩、大出力、大冲击负荷、拓展使用范围，帮助客户实现梦想，为中国的节能和 狭小空问、需要冷却等特殊应用场合，由于受电机输减少雾霾做出应有的贡献。出扭矩的限制或者受减速箱齿轮和轴承的限制，日1IHI节能型交流伺服液压缸本IHI公司还是不得不采用高能耗低能效的阀控式液压伺服技术，因此，在二十世纪九十年代末，IHIIHI节能型交流伺服液压缸，如图1所示，主要 (集团)技术开发本部的机电一体化综合研发中心由交流伺服电机、液压泵、液压缸、位移传感器或压中国煤炭学会煤矿机电一体化专业委员会、中国电工技术学会煤矿电工专业委员会论文集·105·力传感器、以及换油阀和油箱等组成。换和维护。如图4所示，其位置控制精度接近位移传感器的精度(±0．010)。图1 IHI交流伺服泵控液压缸原理图图4 IHI小型交流伺服液压缸的位置阶跃响应特性与图2所示的传统电磁伺服阀控液压缸相比，既不会因需要液压源提供恒定的压力引起动力源额IHI中型交流伺服液压缸，如图5所示，也是采 外的能量损失，也不会因伺服阀的节流控制产生压用机电液一体化结构。尽管采用全中国制造的一般 力损失，而是利用交流伺服电机控制液压泵代替传液压元件，其位置控制精度也可接近位移传感器的 统电磁伺服阀，仅仅通过改变电机的转速控制泵的精度(±0．010)。 排量(或流量)，即可实现液压缸的位移／力伺服控制。这样既可降低电机高速运行的能量损失，减少 液压泵的溢流损失，又可减少伺服阀的节流压力损 失，用很低的能耗就可以达到高精度伺服控制