略論液壓系統恒功率控制的作用

唐剛云 余可朕

（都江堰拉法基水泥有限公司， 成都 都江堰 611800）

我公司于2009年購買一臺原裝美國進口液壓挖掘機CAT365C，主要技術參數如下：

整機型號：CAT365C

發動機型號：C15

發動機功率：323KW

斗容：4m

整機自重：70T

2017 年大修了發動機；2018年，使用18000小時后，出現挖掘機所有動作緩慢故障：新機時一個工作循環（裝料點與卸料點之間夾角90度，裝卸一鏟斗所需時間）僅需18---20S，此時平均需要45S；且感覺動力不足。

這大大降低了該機的工作效率，使該機幾乎無法使用；

經測試該機的主泵的壓力低于額定值且液壓系統回油濾芯明顯有銅沫（液壓泵醅流盤材料），結合該機已使用18000小時，液壓系統未進行任何重大維修，我們提出了外協計劃，將該機的主泵，回轉泵，，風扇泵及風扇馬達這4項主要的液壓元件（均是原裝力士樂的泵及馬達）進行大修；

2018.3.20 成都A公司來人將上述3泵1馬達從主機上拆下，在他們公司更換了已損壞的相關零件：缸體，柱塞及醅流盤等，并上試驗臺調試；A公司按力士樂的標準泵及馬達的數據，將主泵及回轉泵的PQ曲線調試成如下：

2018.3.30 A公司將上述液壓元件修復后裝上主機，經試機，該機的效率提高了，每個工作循環平均僅需22S左右，與新機相近；

但是，同時該機又出現另外兩個故障：

1.大負荷時發動機自動熄火，明顯感覺發動機不能承受這樣大的負載；

2.回轉系統有故障報警，且一旦報警就不能再回轉；

我們找了對卡特挖掘機非常熟悉的B公司來診斷上述故障：首先檢查了發動機的增壓器及進氣壓力，均正常；最后B公司建議我們將該機主泵及回轉泵的PQ曲線按下述標準調試：

為了鑒別這兩家公司的技術數據是否適用于我公司這臺CAT365C挖掘機，我們使用最原始的方法，將這兩家給出的數據進行了以下計算，進行比較后有以下發現：

?

1.根據B公司數據，該機的主泵從220BAR開始，逐步減小主泵的流量，進行恒功率控制，功率約為125KW；

2.根據B公司數據，該機的回轉泵從122BAR開始，逐步減小回轉泵的流量，進行恒功率控制，功率約為55KW；

3.根據B公司數據，兩個主泵和一個回轉泵的最大功率為305KW（125+125+55），未超出該機發動機的額定功率323KW（僅相當于發動機額定功率的93%）；在這種情況下，即使操作該挖掘機做復合動作，主泵和回轉泵均工作且處于最大功率狀態，液壓系統的功率也不會超過發動機的額定功率，這樣就不會造成發動機掉速甚至熄火；

4.按A公司的數據，主泵和回轉泵的流量隨著壓力上升幾乎沒變（下降很少），因此，主泵和回轉泵的輸出功率也隨壓力上升而增大，沒有進行恒功率控制，直到最高壓力（320BAR）時，才切斷流量，流量切斷前的輸出功率已遠遠大于發動機額定功率；

隨著壓力上升，當主泵壓力大于230BAR時，回轉泵壓力大于130BAR后，兩個主泵與回轉泵的功率之和會大于發動機的額定功率323KW；特別是當主泵壓力達到300BAR時，僅兩個主泵的功率就達到352.8KW，遠遠大于發動機的額定功率323KW，這必然導致發動機掉速直至熄火；

2018.6.4 調試完成，回裝主機后，經過試機：

1.平均每個工作循環的時間20S---工作效率恢復到新機狀態；

2.發動機不再掉速和熄火；

3.回轉系統的故障代碼消失；

卡特挖掘機安裝的這套力士樂液壓系統，主泵及回轉泵的恒功率控制，是通過液壓主泵上的液壓控制閥（再通過負載時液壓系統的壓力作為反饋信息）實施的，它能確保做任何最復雜的復合動作時即使主泵和回轉泵都達到最大功率，這時主泵和回轉泵的功率之和略微小余發動機的額定功率，不會導致發動機熄火；

但它也有一個最大缺陷：挖掘機在做單一動作且大負荷時，發動機功率利用不足；這套控制系統分別限定了主泵及回轉泵的最大功率，比如該機兩個主泵的最大功率被限定在250KW左右，回轉泵功率被限定在55KW左右，確保了復合動作時充分發揮發動機功率且不熄火，但是，在做單一動作時，發動機的功率卻不能充分發揮：比如該機在鏟裝物料，鏟斗插入物料起斗時，不需回轉，此時只有主泵工作，發動機323KW的功率，最多只有250KW能被利用，即只有77.4%被利用；

日立挖掘機主泵的恒功率控制改變了這一做法，日立挖掘機主泵的恒功率控制不是通過主泵上的液壓閥來實現，它是通過發動機的負載傳感器感知發動機轉速，當發動機在大負荷工作時，當液壓系統的功率上升到接近發動機額定功率時，發動機轉速會下降，當發動機轉速下降到設定值（比如100RPM）時，整機控制電腦給出一個適當電流，通過電磁閥去驅動控制主泵斜盤的油缸，使主泵流量減小，從而使主泵的輸出功率不再上升----通過上述控制方式，同樣達到恒功率控制的目的：使液壓系統的最大功率，恒定在發動機額定功率附近，保證發動機功率充分發揮的同時，又不會造成發動機嚴重掉速甚至熄火；同時，這套恒功率控制系統也能確保在做單一動作且負載很大時，發動機的功率能得到充分發揮。

結論

工程機械（以內燃機作為動力）的液壓系統的最大輸出功率必須恒定在發動機額定功率附近且小于發動機的額定功率，以確保：

1.發動機的額定功率得到充分發揮；

2.最大負載時，發動機不會嚴重掉速甚至熄火，確保整機順暢運行。