本發(fā)明屬于液壓技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種恒壓變量液壓動力系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

包括鋼鐵冶金在內(nèi)的重工行業(yè)，恒壓變量泵+異步電機(jī)是液壓系統(tǒng)動力源最常用的動力單元，工作時異步電機(jī)以恒定的轉(zhuǎn)速驅(qū)動恒壓變量泵，恒壓變量泵自身根據(jù)液壓系統(tǒng)所需的流量來調(diào)節(jié)變量機(jī)構(gòu)使得動力源流量與需求流量保持平衡。這種液壓系統(tǒng)動力源工作時雖然沒有多余的壓力油不存在溢流損失，但在運行過程中由于系統(tǒng)流量需求的變化，大量的存在無流量空轉(zhuǎn)的情況，這種工況下電機(jī)帶動恒壓變量泵依然在高速轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致了能量的大量浪費，與此同時大量的無功功率也導(dǎo)致了整個電網(wǎng)效率的下降。此外當(dāng)恒壓變量泵的輸出沒有達(dá)到最大的排量，這種工況下電機(jī)的負(fù)載率下降，而且液壓泵的效率也會降低，從而導(dǎo)致整個傳動系統(tǒng)的效率降低，這也是整個恒壓變量泵液壓動力系統(tǒng)效率不高的原因；這種無流量空轉(zhuǎn)以及低負(fù)載率的工況還伴隨有機(jī)械磨損與持續(xù)噪音污染等問題；此外，變量泵的變量機(jī)構(gòu)對油液清潔度要求較高也是一個問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種恒壓變量液壓動力系統(tǒng)，降低電機(jī)傳動過程中的無功功率、提高有功功率的效率，從而減少整個傳動系統(tǒng)的能源浪費。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種恒壓變量液壓動力系統(tǒng)，包括與負(fù)載連接的液壓主管路和至少一路與液壓主管路相連的供油系統(tǒng)，每一路供油系統(tǒng)包括驅(qū)動器、調(diào)速電機(jī)、液壓泵，所述驅(qū)動器與調(diào)速電機(jī)連接，調(diào)速電機(jī)連接至液壓泵，液壓泵的進(jìn)油口與油箱連接，出油口經(jīng)單向隔離閥連接至液壓主管路；所述液壓主管路上連接有壓力傳感器和蓄能器，所述壓力傳感器和驅(qū)動器連接至控制系統(tǒng)。

本發(fā)明，在負(fù)載工作過程中，蓄能器及液壓主管路的封閉空間壓力會有變化，通過壓力傳感器實時監(jiān)測液壓主管路上壓力，壓力傳感器會變送壓力變化的信號并反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)液壓主管路壓力大小通過驅(qū)動器使調(diào)速電機(jī)實時調(diào)整轉(zhuǎn)速；調(diào)速電機(jī)帶動液壓泵運動，產(chǎn)生液壓壓力油；液壓壓力油經(jīng)過單向隔離閥，進(jìn)入與蓄能器相連通的管道封閉空間；直到液壓主管路的壓力達(dá)到目標(biāo)壓力后，恒壓變量系統(tǒng)停止工作，從而通過實時的液壓補(bǔ)償，保證了液壓主管路壓力恒定，并且在液壓主管路壓力值達(dá)到目標(biāo)壓力的情況下，調(diào)速電機(jī)和液壓泵是停止工作的，從而降低了能量的浪費。

進(jìn)一步，所述單向隔離閥安裝在液壓泵壓力油管出口與蓄能器之間。

進(jìn)一步，每一路所述供油系統(tǒng)與液壓主管路之間均安裝有單向隔離閥。根據(jù)需求可并聯(lián)多路供油系統(tǒng)，以保證液壓油的供給或形成備用關(guān)系。

進(jìn)一步，所述驅(qū)動器為伺服驅(qū)動器或者矢量變頻器，所述調(diào)速電機(jī)為伺服電機(jī)或變頻電機(jī)，且驅(qū)動器與調(diào)速電機(jī)之間有轉(zhuǎn)速的反饋控制，便于實時調(diào)整調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速。

進(jìn)一步，所述蓄能器壓力油管安裝有安全泄壓閥。

進(jìn)一步，所述液壓泵為變量泵或定量泵，類型為柱塞泵、葉片泵或齒輪泵。

進(jìn)一步，所述壓力傳感器位于單向隔離閥與蓄能器之間；或者蓄能器與負(fù)載之間。

進(jìn)一步，所述液壓泵與單向隔離閥之間安裝有安全泄壓閥。

如上所述，本發(fā)明的有益效果是：

1、根據(jù)系統(tǒng)流量需求，實時調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，最大限度減少了電機(jī)空轉(zhuǎn)帶來的功率浪費。

2、采用調(diào)速電機(jī)，相對異步電機(jī)與變量泵的方式提高了系統(tǒng)的功率因素，最大限度降低了系統(tǒng)的無功功率。

3、根據(jù)流量需求而調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，在壓力達(dá)到目標(biāo)值后電機(jī)和液壓泵停止工作，使電機(jī)與液壓泵不再一直保持高速運轉(zhuǎn)，降低了設(shè)備磨損與運轉(zhuǎn)噪音。

4、可以使用定量泵，這樣對油液清潔度要求可以降低，能滿足更多的使用環(huán)境，降低運行成本。

5、本系統(tǒng)可以間接的減少液壓油、冷卻水的耗量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。

零件標(biāo)號說明

1—控制器

2—驅(qū)動器

3—調(diào)速電機(jī)

4—液壓泵

5—單向隔離閥

6—安全液壓閥一

7—蓄能器

8—壓力傳感器

9—液壓閥臺

10—安全液壓閥二

11—液壓主管路

具體實施方式

以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。

實施例

本發(fā)明的節(jié)能型恒壓變量液壓動力系統(tǒng)主要是針對液壓動力需求為恒壓變量的系統(tǒng)。

如圖1所示，一種恒壓變量液壓動力系統(tǒng)，包括與負(fù)載連接的液壓主管路11和至少一路與液壓主管路11相連的供油系統(tǒng)，每一路供油系統(tǒng)均包括驅(qū)動器2、調(diào)速電機(jī)3和液壓泵4，驅(qū)動器2與調(diào)速電機(jī)3連接，調(diào)速電機(jī)3與液壓泵4傳動連接，液壓泵4的進(jìn)油口與油箱連接，出油口經(jīng)單向隔離閥5連接至液壓主管路11；液壓主管路11上連接有壓力傳感器8和蓄能器7，壓力傳感器8和驅(qū)動器2連接至系統(tǒng)的控制器1。其中，液壓主管路11一端由供油系統(tǒng)提供液壓油，另一端連接液壓閥臺9，由液壓閥臺9連接至負(fù)載；單向隔離閥5和液壓閥臺9使液壓主管路11和蓄能器7行成封閉空間；調(diào)速電機(jī)3帶動液壓泵4運動，產(chǎn)生液壓壓力油；液壓壓力油經(jīng)過單向隔離閥5，進(jìn)入與蓄能器7相連通的管道封閉空間；在負(fù)載運轉(zhuǎn)過程中，蓄能器7及液壓主管路11的封閉空間壓力會有變化，具體地，隨著液壓壓力油被消耗，封閉空間的壓力降低，壓力傳感器8會變送壓力變化的信號并反饋給控制器1，控制器1控制驅(qū)動器2工作，驅(qū)動器2使調(diào)速電機(jī)3帶動液壓泵4工作，直到該封閉空間的壓力達(dá)到目標(biāo)壓力，然后調(diào)速電機(jī)3、驅(qū)動器2和液壓泵4停止工作；在液壓主管路11的壓力再次變化的時候，通過壓力傳感器8的反饋，使調(diào)速電機(jī)3和液壓泵4又開始工作，直到壓力再次達(dá)到目標(biāo)值。系統(tǒng)流量需求，實時調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，保證了壓力的恒定。

其中，蓄能器7能夠在液壓主管路11內(nèi)壓力微變的情況下及時調(diào)節(jié)，在供油系統(tǒng)反饋調(diào)節(jié)的時間間隙；保證壓力不會變化太大。

當(dāng)供油系統(tǒng)為兩路以上時，每一路供油系統(tǒng)與液壓主管路11之間均安裝有單向隔離閥5。單向隔離閥5安裝在液壓泵4壓力油管出口與蓄能器7之間。根據(jù)需求可并聯(lián)多路供油系統(tǒng)，以保證液壓油的供給或形成備用關(guān)系。

驅(qū)動器2為伺服驅(qū)動器或者矢量變頻器，調(diào)速電機(jī)3可以為伺服電機(jī)或變頻電機(jī)，且驅(qū)動器2與調(diào)速電機(jī)3之間有轉(zhuǎn)速的反饋控制，便于實時調(diào)整調(diào)速電機(jī)3轉(zhuǎn)速。液壓泵4為變量泵或定量泵，按類型可以為柱塞泵、葉片泵或齒輪泵。

為保證管路壓力安全，蓄能器7壓力油管安裝有安全泄壓閥二10。液壓泵4與單向隔離閥5的連接管路上安裝有安全泄壓閥一6。

為保證壓力檢測準(zhǔn)確，壓力傳感器8位于單向隔離閥5與蓄能器7之間的液壓主管路11上；或者蓄能器7與負(fù)載之間的液壓主管路11上。

在應(yīng)用該動力系統(tǒng)前首先保證對應(yīng)的調(diào)速電機(jī)3、驅(qū)動器2、液壓泵4、壓力傳感器8、蓄能器7組、單向隔離閥5等都安裝在液壓系統(tǒng)的合適位置，并且保證系統(tǒng)處于受控可控的狀態(tài)，蓄能器7根據(jù)設(shè)計要求充氮至目標(biāo)壓力；在管路試壓以后才能投入工作。

具體地，整個系統(tǒng)的運行過程如下：首先控制器1會采集從壓力傳感器8變送回來的壓力信號，該壓力信號實時與目標(biāo)壓力設(shè)定值進(jìn)行對比，從而給出轉(zhuǎn)速指令信號給驅(qū)動器2，驅(qū)動器2根據(jù)指令調(diào)整動力源輸出大小，調(diào)速電機(jī)3根據(jù)驅(qū)動器2的動力源大小調(diào)整轉(zhuǎn)速；由于液壓泵4與調(diào)速電機(jī)3連接在一起，所以液壓泵4的轉(zhuǎn)速也隨之變化，由于液壓泵4轉(zhuǎn)速的變化會帶來蓄能器7以及液壓主管路11上的壓力變化，壓力傳感器8連續(xù)監(jiān)視這一變化，并把這個變量傳送給控制器1，形成閉環(huán)控制直到壓力傳感器8處的目標(biāo)壓力與設(shè)定壓力值一致，調(diào)速電機(jī)3停止轉(zhuǎn)動；由于單向隔離閥5的隔離作用，本動力系統(tǒng)的壓力會保持在目標(biāo)值，直到液壓閥臺9有流量需求，當(dāng)液壓閥臺9動作并開始消耗壓力油時，壓力傳感器8處的目標(biāo)壓力會下降，這樣供油系統(tǒng)又開始工作，并補(bǔ)充壓力油維持目標(biāo)壓力的穩(wěn)定；安全泄壓閥保證系統(tǒng)壓力不高于某一個值，起到保護(hù)的作用。此外，根據(jù)系統(tǒng)流量的需求，供油系統(tǒng)可以是多組并聯(lián)的形式。

本發(fā)明，通過控制調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速來保持液壓動力系統(tǒng)壓力恒定；驅(qū)動器與調(diào)速電機(jī)根據(jù)控制器1指令調(diào)整相應(yīng)的轉(zhuǎn)速；液壓泵在調(diào)速電機(jī)的驅(qū)動下實現(xiàn)需求的流量輸出；蓄能器組使得整個恒壓變量液壓動力系統(tǒng)更加容易控制，傳感器用于檢測目標(biāo)壓力實際值。根據(jù)液壓系統(tǒng)流量需求，實時調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速提供液壓油，最大限度減少電機(jī)空轉(zhuǎn)帶來的功率浪費，達(dá)到節(jié)能降噪以及降低設(shè)備磨損的目的。采用調(diào)速電機(jī)，相對異步電機(jī)與變量泵的方式提高了系統(tǒng)的功率因素，最大限度降低了系統(tǒng)的無功功率；由于根據(jù)流量需求而調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，在壓力達(dá)到目標(biāo)值后電機(jī)和液壓泵停止工作，使電機(jī)與液壓泵不再一直保持高速運轉(zhuǎn)，降低了設(shè)備磨損與運轉(zhuǎn)噪音。使用定量泵，對油液清潔度要求可以降低，能滿足更多的使用環(huán)境，降低運行成本。本系統(tǒng)可以間接的減少液壓油、冷卻水的耗量。

任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。