對機械液壓系統節能設計的研究

賀勝利，肖博濤

(上海振華重工(集團)股份有限公司，上海 200125)

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對機械液壓系統節能設計的研究

賀勝利，肖博濤

(上海振華重工(集團)股份有限公司，上海 200125)

從機械液壓系統的節能設計工作入手，在分析提升機械液壓系統節能效果重要價值的基礎上，提出了提高機械液壓系統內流量的管控水平、優化機械液壓系統內負荷水平、提高機械液壓系統的一體性、提高機械液壓系統關鍵位置的節能效果、提高機械液壓系統的自動化水平等對策，從設計、系統和思想上，對機械液壓系統節能目標的實現進行了探索。

機械液壓系統；流量；負荷；一體性；位置；節能；自動化

裝備機械和工程機械一般工作在特殊環境中，具有工作強度大、時間長等特點，因此機械一般都有液壓系統的設計和搭配。液壓系統可以整合機械的動力系統、傳動系統、控制系統、分動系統，這些都是機械液壓系統的核心。機械液壓系統的節能化設計與制造已成為趨勢和方向，應全面了解機械液壓系統的節能目標，明確提升機械液壓系統節能效果的重要價值。在機械液壓系統設計中，要全面體現節能、高效的目標，形成裝備產業穩定、連續、高效發展的新基礎。

1 提升機械液壓系統節能效果的重要價值

機械液壓系統是當前大型機械、工程機械的主要傳動和輔助系統，機械制造水平和運行狀態直接反映企業和國家的工業狀況和發展質量，從加快經濟建設、實現綠色發展的角度看，提升機械液壓系統節能效果具有現實性和戰略性作用。

1.1 節能對穩定機械液壓系統功能的意義

機械液壓系統運行在巨大的負荷狀態中，系統內部會產生摩擦、噪聲，這會大大降低機械液壓系統的運行效率，導致機械液壓系統不穩定、不連續、高能耗等問題。在設計環節，強調機械液壓系統節能有利于提升系統的穩定性，避免機械液壓系統運行中出現摩擦過大、回油損失、空負荷、溢流等問題，在有效提升機械液壓系統穩定性的同時，可實現機械液壓系統的高效率、高安全運行。

1.2 機械液壓系統節能對裝備產業的意義

機械液壓系統節能水平不單是衡量機械液壓系統設計與制造水平的重要標志，也是一個國家裝備制造產業發展水平的關鍵參數。加強機械液壓系統節能不但可有效提升機械液壓系統設計的合理性、工作的穩定性，還能全面提升裝備產業的綜合實力和技術水平，達到促進裝備產業高效率、集約化發展的目的。

2 實現機械液壓系統節能目標的設計對策

2.1 提高機械液壓系統內流量的管控水平

機械液壓系統由多重閥門和多道管路組成，要將節能目標和價值體現在機械液壓系統設計中，就應以機械液壓系統內部流量為前提，做好機械液壓系統閥門、管路、油泵等關鍵部位器材的選擇與搭配。在油泵設計中，要確立輸出量、流量、壓力、中位等關鍵參數，針對機械液壓系統的工作狀態，確定油泵的選擇標準，避免油泵在高負荷狀態下出現損壞和消耗，提升機械液壓系統的穩定性和節能性。在閥門設計中，要確定排量、方向、壓力、行程等關鍵參數，盡量選擇數字控制的自動化閥門，這樣既能有效提高機械液壓系統的穩定性，也能為智能、綠色、節能機械液壓系統的設計提供前提和基礎。

2.2 優化機械液壓系統內負荷水平

機械液壓系統內負荷設計必須依循系統工作的設定，確立指標、參數等關鍵數據，建構出機械液壓系統自適應的路徑。在負荷傳感的設計中，應強化補償閥的設計，一般應將補償閥設計在油泵間、管路節點、執行器之間，有效優化補償閥、回油路與整個系統的關系，布設與執行器間相適應的補償閥，實現機械液壓系統的精確控制和自動管路，讓供應的流量得到準確調控，從而建構節能路徑。在操縱閥與體系配有的油泵間，安設壓力補償類的閥門，借助體系產出的壓差，管控現有的油泵排量。若總流量沒能升至飽和，在建構復合動作的路徑內，要凸顯低負荷情形下的動作。機械液壓系統油泵在機械液壓系統特有的控制器內，設計中要提升指令電流的精確性，要覆蓋機械液壓系統作業內涵、現有的作業路徑。電液控制閥，會接納這樣的指令電流。電流量的更替會改變現有的活塞推力，而這種活塞轉動，會更替原有的輸出功率，以便與需求契合。

2.3 提高機械液壓系統的一體性

要將機械液壓系統節能目標內化在機械液壓系統框架設計和機械液壓系統管控路徑設計中，要突出機械液壓系統設計中的節約和效率原則，盡量縮減不必要的機械液壓系統結構，增加具有功能性和一體性的設備，有效提高機械液壓系統的作業適應性和運行穩定性，達到對機械液壓系統的多樣化、功能化控制。搭建機械液壓系統的一體控制體系，將模糊控制、模塊控制引入機械液壓系統節能設計中，構建機械液壓系統全功率、全體系的控制系統。對機械液壓系統的運行、裝配和維護進行流程化、自動化、一體化的改進，以有效避免機械液壓系統運行中的能量損失，形成智能控制機械液壓系統的技術與系統框架，穩定機械液壓系統的輸出，提升機械液壓系統的體系功能，降低機械液壓系統運行中的能耗和損耗。

2.4 提高機械液壓系統關鍵位置的節能效果

壓力傳感器、功率調節器、閥門、管道、中控設備是機械液壓系統的關鍵部件和核心元器件，在設計機械液壓系統時，要以節能化作為方向，有效提升機械液壓系統關鍵部位、元器件的節能水平，不斷優化機械液壓系統核心元器件和關鍵部件的運行穩定性和準確性，實現高效率運行、全面控制、系統節能的設計價值目標。對于機械液壓系統控制器和調節裝置的設計，要強調節能目標，要提升裝置的動作連貫性與穩定性，優化機械液壓系統關鍵節點的控制結構和動作體系，穩定機械液壓系統的控制和調整，實現機械液壓系統工作的連續和高效。對于機械液壓系統的調節體系，要設置控制體系和動作體系的自動化設備，通過網絡形成覆蓋機械液壓系統的體系，通過各類信號的感知、收發，實現機械液壓系統的節能目標，在提升機械液壓系統整體性能的同時，提高單位時間、單位能耗中機械液壓系統輸出的準確性和穩定性。

2.5 提高機械液壓系統的自動化水平

要將自動化和智能化技術全面引入機械液壓系統設計工作中，通過先進技術的應用有效優化機械液壓系統，使機械液壓系統功率輸出更加穩定，使機械液壓系統動力調整更加連續，全面控制機械液壓系統的流量和能耗。在機械液壓系統節能設計工作中，應積極引入以微電子技術為代表的現代化控制體系，有效提升機械液壓系統的安全性，實現機械液壓系統的總線控制和智能控制，有效縮減調控機械液壓系統的結構、插件和體系，控制機械液壓系統的空間和大小。

3 結語

提升機械液壓系統節能水平，實現節能化的機械液壓系統設計目標，要有超前的意識和實際的思維，將機械液壓系統節能整合在具體的細節工作中，將機械液壓系統節能的工作進行系統性整合，有計劃地推進機械液壓系統設計工作向高效率、科學化方向發展，實現機械液壓系統穩定、節能、高效的設計、生產和運行，為裝備產業的跨越式發展，為機械工業產業大發展提供技術、體系、價值和功能上的多維度保障。

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Research on energy-saving design of mechanical hydraulic system

HE Sheng-li, XIAO Bo-tao

(Shanghai Zhenhua Heavy Industry (Group) Co., Ltd., Shanghai 200125, China)

Based on the analysis of energy saving design of mechanical hydraulic system, this paper puts forward measures on improving the control level of flow rate, optimizing the load level in mechanical hydraulic system, improving the integration of mechanical hydraulic system, enhancing energy saving effect of mechanical hydraulic system and automation level. The target on energy saving of mechanical hydraulic system was explored from the aspects of design, system and thoughts.

Mechanical hydraulic system; Flow; Load; Integration; Location; Energy saving; Automation

2016-12-28

賀勝利(1989-)，男，工程師，本科； 肖博濤(1985-)，男，工程師，本科。

TH137.9

A

1674-8646(2017)04-0134-02