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節能技術在液壓系統設計中的應用 ?


節能減排是當今中國發展的重要課題,隨著工業現代化的發展,節能已經成為液壓系統設計使用中重點考慮的問題。液壓設計人員在進行系統設計時,先考慮的是如何實現系統的功能,對于節能問題考慮的較少。導致液壓系統在使用中出現了許多不必要的功耗損失。具體有以下幾點:


①液壓元件自身的能量損失。


②液壓元件之間與負載特性的不匹配造成的能量損失。


③液壓系統的回路布局會造成能量的損失。


④液壓件選型不合理造成的能量損失。


液壓系統能耗分析


由于在設計過程中,設計人員過度重視液壓系統操作的有效性和可事實性,忽略了系統的節能問題,使得當前液壓系統工作時損耗大量的能源。其中液壓系統能源的消耗主要包括:


①機械運作時,機械的壓力和摩擦會大量損失能源轉換元件的產生的能量;


②機械運作時動力源不能較好地適應負載特性,導致能源匹配的損失


;③液壓系統的結構復雜,布局繁瑣,運作時容易消耗能量;


④設計時沒有考慮到節能環節,導致機械運作產生不必要的能源消耗。


⑤液壓機械運作時,工作介質選用的不合理也會消耗大量的能源。


1、機械能轉換為液壓能時的能量損失。用ηm表示。


2、液壓能傳輸過程中的能量損失。用ηv表示。


3、液壓能轉換為機械能的能量損失。用ηc表示。


故液壓系統的總效率為:η= ηm x ηv x ηc


用功率來表示為:η=W1/W2


W1為負載的輸出功率。


W2為液壓泵的輸出功率


由于W=PQ/60


那么液壓系統的效率也可以表示為


η =P1Q1/P2Q2=(P2-ΔP)(Q2-ΔQ)/P2Q2=


從上面公式可以看出,壓力損失ΔP和流量損失ΔQ是液壓系統的能量損失的兩個關鍵指標。降低壓力損失和流量損失,系統的效率就會增大,也就是達到了節能的目的。


合理選用液壓元件提高能量轉換效率


1、液壓泵的選用


液壓系統的液壓元件包括液壓泵,液壓缸或馬達,液壓控制閥等。選擇效率高的液壓元件,避免液壓元件自身不必要的功率損耗。比如柱塞泵就存在自身的機械摩擦能量損失,液壓油與機械部件的摩擦及壓縮過程中的能量損失,內泄露造成的能量損失等。由下表可以看出柱塞泵的容積效率及機械效率都比較高。能夠滿足大多數工況,但其成本較高。


關于液壓泵的選擇問題,我們在《淺談柱塞泵選型的基本方法》中已經詳細介紹過了,柱塞泵的選型方法同樣適用于其他類型的液壓泵。定量泵由于輸出的流量為一定值,不能根據負載的要求來調節流量和壓力,所以定量泵不如變量泵節能,而且變量泵有各種調節方式,負載壓力變化較小時可以考慮選擇恒壓變量泵,流量和壓力需要調節時可以考慮負載敏感控制泵,發揮原動機的功率可以選擇恒功率泵。


上表說明的是一般狀況下的液壓泵的效率情況,但是市場上液壓元件的質量參差不齊,效率當然也不盡相同,選擇質量可靠的液壓元件是液壓選型時考慮的問題。


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