防爆全液壓交流電動叉車的技術分析

浙江佳力科技股份有限公司 / 陳勇

防爆全液壓交流電動叉車的技術分析

浙江佳力科技股份有限公司 / 陳勇

由于傳統電動防爆叉車技術具有明顯的滯后性，還存在運行電流大、耗能大、溫度高以及連接線路復雜等缺陷，需要進行升級改造；運用全新設計理念開發防爆全液壓交流電動叉車非常必要。基于此，本文對防爆全液壓交流電動叉車的系統組成、工作原理以及技術亮點等進行了全面解析。

防爆電動叉車、液壓系統、電氣系統、無級調速系統

一、技術背景

電動防爆叉車技術的出現始于上世紀60年代，并首先在歐美少數幾個發達國家得以應用。這是因為，一方面發達國家受生態環保壓力以及能源資源緊缺的影響，對電動叉車的需求日益增強；另一方面，隨著企業安全生產意識的提高，對危險品儲運設備安全性能的要求也越來越高，作為儲運設備的叉車自然也需具備良好的安全防爆技術性能。

在上世紀六七十年代，電子技術和電動叉車制造技術還相對落后，造成電動防爆叉車本身存在運行電流大、蓄能時間短、溫度高、電路防爆可控點多等缺陷，在防爆手段上也僅采取隔爆、增安的處理方式，防爆效果欠佳。

自上世紀90年代以來，隨著電子技術水平的發展、電動叉車制造技術水平的提高及交流技術的應用，發達國家電動防爆叉車技術走向了高智能化控制技術、高運行性能、高安全性的發展道路。中國在電動防爆叉車技術方面具有明顯的滯后，存在運行電流大、耗能大、溫度高以及連接線路復雜等缺陷，需要進行升級改造。基于此，本文提出了一種新的技術方案——防爆全液壓交流電動叉車。

二、系統組成

本方案中全液壓交流電動叉車的系統組成，主要包括液壓系統和電氣系統。

1.液壓系統

（1）由傳動相連的單交流電機和齒輪泵構成動力裝置。

（2）由起升油缸和傾斜油缸組成升降傾斜裝置。

（3）由連接有優先閥的轉向器和轉向油缸組成轉向裝置。

（4）由雙速液壓馬達、設置在馬達上的液壓制動器和液壓調速閥組成行走驅動裝置。其中，液壓制動器由控制閥中的行走卸荷制動閥控制。

（5）多路閥由傾斜閥、起升閥等組成：多路閥進油閥片主油路上設有一個溢流閥控制傾斜升降裝置的系統壓力，主油路與傾斜閥和起升閥的腔體相通，其中，起升閥上設有一個溢流閥控制起升壓力，傾斜閥連接傾斜油缸，起升閥連接起升油缸。

（6）控制閥由行走卸荷閥、調壓變速閥等組成：控制閥進油閥片主油路上設有一個減壓閥控制壓力，調壓變速閥一油口與二級調壓閥連接，另一油口與液壓馬達的調速閥連接；行走卸荷閥一油口經背壓閥回油箱，另一油口與液壓馬達制動器連接。

（7）換向制動閥由行走換向閥、制動閥等組成：換向制動閥進油口設有一個溢流閥控制壓力；行走換向閥中位回油箱，另兩位油口分別與液壓馬達的正、反向油口連接；制動閥連接在行走換向閥與液壓馬達之間。

（8）壓力切換閥由二級調壓閥和背壓閥等組成：二級調壓閥與控制閥與齒輪泵出油口連接，背壓閥連接在回油路與油箱之間。

（9）由控制閥、齒輪泵、雙速液壓馬達、換向制動閥、壓力切換閥構成的回路作為液壓調速回路。

2.電氣系統

包括蓄電池電源、急停開關、鑰匙開關、交流電機和交流傳感控制系統。

（1）蓄電池電源作為能源通過DC-DC變壓器將電源分為高壓電源和低壓電源兩路輸出：低壓電源經鑰匙開關接通交流傳感控制系統，交流控制器經加速器開關接通用于控制交流電機；高壓電源接通交流控制器并經受控于交流控制器的主接觸器接通交流電機，在交流控制器上連接有加速器和起升傾斜開關。交流電機的工作制為60分鐘，交流控制器上連接有儀表，低壓電源經各功能開關通過交流控制器控制電量，通過儀表顯示精確的電量，并通過具有自動診斷功能的交流控制器對系統故障通過儀表顯示故障。

（2）交流傳感控制系統包括：交流控制器、過載保護、溫度傳感器、絕緣監視器、熱降控制傳感器電子防護柵等。

三、工作原理

以下結合液壓系統和電氣系統，詳細說明本方案中全液壓交流電動叉車的工作原理。

該叉車以蓄電池作為能源，當鑰匙開關打開時，通過DC-DC變壓器將70V和24V電源接通，這時主接觸器吸合，電氣系統通電。

當腳踏式加速器開關打開時，交流控制器控制交流單電機直接帶動齒輪泵怠速運轉，流量通向液壓系統，從而滿足轉向器的排量需求，實現叉車原地轉向的功能。

通過操縱行走換向閥變換叉車的前進和后退，并通過腳踏加速器的行程經過交流控制器控制交流電機的轉速，以控制齒輪泵通向液壓馬達的排量，進而控制叉車的行走速度；當松開加速器踏下制動閥時，節流封閉液壓馬達的A、B油道實現制動。

操縱控制閥中的速度換向閥，經過能量控制閥中的二級調壓閥實現高壓、低壓，并經過液壓馬達中的液壓調速閥實現叉車的爬坡行走功能和高速行走功能；通過控制閥中行走卸荷制動閥變換行走工作和系統卸荷的功能，并通過閥中的制動檔連接液壓馬達中的液壓制動器實現手制動。

在多路閥中的起升閥和傾斜閥上各裝一個微動行程開關，當操縱起升閥時，其加裝的行程開關閉合，接通交流控制器控制交流電機，帶動齒輪泵全速運轉，使叉車實現起降功能；當操縱傾斜閥時，利用同樣原理使叉車達到傾斜功能。

四、技術亮點

相比于傳統的電動防爆叉車，本方案中全液壓交流電動叉車的技術亮點如下：

1.由交流控制器、交流電機和加速器形成的無級調速系統，使行走系統從慢速到快速運行狀態自如、穩定、可靠，并且將交流控制器設計成既能實現液壓行走無級調速，又能實現液壓起升、傾斜控制（由加速器連接交流控制器控制電機帶動齒輪泵運轉實現液壓行走無級調速，再由起升、傾斜開關連接交流控制器控制電機帶動齒輪泵運轉實現對叉車的起升、傾斜控制）。

2.系統在啟動后只是處于怠速狀態（在交流控制器程序上設定一個最低轉速，由交流控制器控制電機在低轉速下工作），使液壓系統的轉向裝置在一定時間內確保能源供給，不工作時延時關閉，這樣不浪費系統能量，整機能耗得以降低。

3.由于是單電機無級調速工作，加之電機既要具備泵電機特性又要具備行走電機特性，所以采用交流電機，并將其工作時制設計為60分鐘，這樣電機就滿足了液壓行走和液壓起升的條件。

4.系統具備故障自動診斷功能，通過儀表顯示故障代碼，方便技術服務。

5.啟動性能良好，交流電機具有免維護、高效率、低電流、低噪音等特性，由此對電機不會造成損害，且能耗小。

總之，全液壓交流電動叉車將單個交流電機作為核心，將電氣系統與液壓系統結合起來，使整機系統提高了效率，降低了能耗，減少了維護保養，增加了安全性，而且結構更簡單、操縱更靈活，整體功能得以增強。

五、結束語

目前，防爆全液壓交流電動叉車已由浙江佳力科技股份有限公司申報并獲得多項國際、國內發明專利與實用新型專利，順利實現專利技術成果轉化。

擁有自主知識產權的防爆全液壓交流電動叉車，已廣泛應用于國防、石油、石化等危險作業場所，多次出國參展受到好評，并實現出口海外市場。該叉車的成功研制，不僅為浙江佳力科技股份有限公司創造了較好的經營業績，而且促進了國內防爆車輛的創新與發展，為安全生產提供了有力保障。該產品擁有良好的市場前景。