二次调节静液压传动技术在液压电梯中的应用分析.pdf

液压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 0年 第 9期 二次调节静液压传动技术在 液压电梯中的应用分析 曾 芸 贺英虹 陈家斌 湖南省特种设备检测中心， 湖南长沙4 1 0 0 0 6 摘要 文章分析 了液压电梯 采用二次调节静液压传动技术 的工作原理 ， 说明了其主要 的节能方式及应用特点 ， 为液压 电梯新技术的 应用研究提供 了一定的理论基础 。 关键词 液压电梯 ； 二次调节； 静液压传动 中图分类号 T H1 3 7 ． 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 0 0 9 0 0 4 2 0 3 An a l y s i s o f t h e S e c o n d Re g u l a t i o n Hy d r o s t a t i c Tr a n s mi s s i o n Te c h n o l o g y Us e i n Hy d r a u l i c El e v a t o r Z ENG Yun HE Yi n g- ho n g CHEN n bi n H u n a n S p e c i a l E q u i p m e n t I n s p e c t i o n T e s t i n g C e n t e r ， C h a n g s h a 4 1 0 0 0 6 ， C h i n a Ab s t r a c t O p e r a t e p r i n c i p l e o f s e c o n d a r y r e g u l a t i o n h y d r o s t a t i c t r a n s mi s s i o n t e c h n o l o g y f o r h y d r a u l i c e l e v a t o r w a s a n a l y z e d ； T h e ma i n w a y o f s a v i n g e n e r g y a n d t h e a p p l i c a t i o n f e a t u r e we r e e x p l a i n e d ．T h e r e s u l t s s h o u l d h a v e c e r t a i n t h e o r e t i c a l r e f e r e n c e v alu e f o r the a p p l i c a t i o n o f n e w t e c h n o l o g i e s i n h y d r a u l i c e l e v a t o r ． Ke y W o r d s h y d r a u l i c e l e v a t o r ； s e c o n d r e g u l a t i o n； h y d r o s t a t i c t r a n s mi s s i o n U 刖 吾 众所周知 ， 液压电梯 ， 尤其是传统上采用节流调速 的液压电梯 ， 由于节流和溢流能量损失大 。 长期以来被 人们认为是高能耗电梯。随着液压传动技术及元气件 制造技术的发展 ， 液压电梯采用新的液压传动系统 ， 有 效提高了能源利用率 ， 大大降低了驱动功率。 l 二次调节技术的概念 二次调节静液传动技术是对将液压能与机械能互 相转换的液压元件所进行的调节。其主要应用在以下 几个方 面 1 位能 回收 如液压驱动的卷扬起重机械。由于 卷扬机械中有位能变化，采用二次调节静液传动技术 可 以 回收其 位能 。 2 惯 性 能 回收 如 液 压 驱 动 摆 动 机 械 和 实验 装 置 。应 用二 次调 节静 液传 动技 术 可对 摆 动机 械在 频繁 的启动 、制动过程 中产生的惯性能 ，进行回收和再利 用 3 群 控节 能 如群控 作业 机 械 。对多 台周 期性 工 作设备共用一个动力源 ，这样既节省费用又节约了能 源 收稿 日期 2 0 1 0 0 2 0 5 作者简介 曾芸 ， 女， 硕士研究生 ， 电梯检验师， 工程师。 4 2 2系统 的组成及结构 本文所研究 的液压电梯二次调节静液压系统如图 l 所示 ， 为满足电梯的工况要求 ， 主要 由主工作油路、 辅 助油路和手动液压泵系统组成。 l 一 电磁换 向阀2 一 变频电动机 3 一 液控单 向阀4 一 单向阀 5 一 溢流阀 6 一 泵， 马达 7 一 辅助电动机8 一 过滤器9 一 辅助液压泵1 O 一 电磁换 向阀 1 1 一 补油溢流 阀 1 2 一 蓄能器 l 3 一 过滤器 1 4 一 手动泵 1 5 一 卸荷阀 图 1 液压电梯二次调节静液压传动系统图 油 泵处 于 泄荷 状态 ， 轿 箱 上 升 时 ， 如果 检测 到 蓄能 器 的 压力降到最低规定值 ， 则换 向阀 1 0得 电． 补油泵向蓄 能器侧油路供油 ，保证系统有足够 的压力推动轿箱运 动 。 2 ． 3手 动泵 系统 如 图 3所 示 ， 如 果 发生 意外 情 况 ， 电梯 应 能够 进行 无 电时的升降 ，手动泵系统在停电或是主液压系统无 法 正 常运 行 等意 外情 况 发 生 时可 以实 现 电梯 临 时 的应 急操作。 2 ． 1 主油路 主油路是一种与普通闭式液压系统不 同的闭式 回 路 ， 主要由变频电动机 、 液压泵／ 马达 6 、 蓄能器 l 2和单 作用活塞缸组成 ， 油液在单作用活塞缸 、 主液压泵／ 马达 和 蓄能器 组 成 的闭环 油 路 中循 环 流动 ，实现 轿 箱 的上 升和下降动作 ，采用微机控制和变频调速技术控制 电 梯运行， 保证运行平稳 ， 平层定位准确 。 轿箱 上升 时 ， 变 频器 接收 到上 升指 令 后使 电动机 2 正转 ， 同时 ， 阀 1 ． 2得电 ， 使液控单 向阀 3 ． 2反 向开启 ， 液压 泵／ 马达 向活 塞缸供 油 ， 此时 蓄 能器具 有 压力 油 ， 推 动主液压泵向活塞缸供油 ，使活塞杆克服轿箱的 自重 和负重使其上升 。当到达指定楼高平层后 。电动机停 转 ， 阀 1 ． 2失 电 ， 液 控 单 向 阀 3 ． 2关 闭 。 活 塞 杆 运 动 停 止 ， 使 电梯保持不动。 轿箱下降时 ， 主要是利用轿箱 的自重及载重实现 ， 变频器接收到下降指令后使 电动机反 转 ， 同时 ， 阀 1 ． 1 得电， 使液控单向阀 3 ． 1 反 向开启 ， 此时在轿箱重量的 作用下 ，工作活塞缸侧的油液压力高于蓄能器的油液 压力 ，因此 工作 活塞 缸侧 的油 液 推动 液压 泵／ 马达 向蓄 能器充油 ， 当到达指定楼高平层后 ， 电动机停转 ， 阀 1 ． 1 失电， 液控单向阀 3 ． 1 关闭 ， 活塞杆运动停止 ， 使 电梯保 持不 动 。 2 _ 2补油 路 如 图 2所示 ． 闭式 系统 由于液 压 元器 件 的 泄漏 ， 油 液会 越来 越少 ． 造 成 系统 的油液 不 足 ， 必须 及 n e l l , 充 才 能保证系统的正常工作。主油路上的单向阀 4 ． 1和 4 ． 2 能够 在主要 泵 吸油不 足时从 油 箱吸 油 ， 避 免泵 的 吸空 。 图 2补 油 系 统 当系统 的油液 减 少 时 ，蓄能 器 的最 高 充 油压 力将 会 降低 ， 当降 到一定 值 时 ， 将 无法 保 证轿 箱 上 升 到足 够 的高度 ． 影响电梯的正常运行 ， 必须保证蓄能器侧具有 足够的油液 。因此 ， 设计有辅助补油回路 ， 由辅助 电动 机 7 、辅助 液压 泵 9 、电磁 换 向 阀 1 0和补 油溢 流 阀 1 1 等 组成 。 只有 当轿 箱上 升 ， 由于泄 漏 油 液不 足 时 ， 才需 要 向 蓄能器侧油路补油 ， 因此 ， 在轿箱下降或停层 时 ， 辅助 图 3手 动 泵 系 统 3 液压 电梯 二次调节 的节 能原理 系统所采用的闭式 回路二次调节方式 ，充分利用 了电梯的重力势能，使 能量在电梯的重力势能和蓄能 器 的压力能之间来回转换 ， 有效提高了能量的利用率 。 系统 利 用 主液 压泵 作 为二 次 调节 元 件 ，根 据工 作 情 况 ． 轿箱上升时电动机正转 ， 空载和具有负载时 ， 主 油泵将处于不同的工作状态。 空载上升时 ，轿箱作用在活塞杆上形成 的阻力矩 小于蓄能器作用在主液压泵上形成的驱动力矩 ，所 以 主 液压 泵处 于 马达 工 况 ， 使 电动 机处 于再 生 制 动状 态 ． 回馈 电流 ，轿 箱 一 阻力 矩 和 电动机 的制动 力矩 一起 平 衡 蓄能器的驱动力矩 ； 当电梯满载上升时 ， 轿箱作用在 活塞杆上形成 的阻力矩大于蓄能器作用在主液压泵上 形成的驱动力矩 ， 所以主液压泵此时处于泵工况 ． 蓄能 器和电动机一起驱动泵转 ， 从而 向工作油缸供油 ， 使轿 箱 上升 。 即上升 时 ， 空 载 ／ 2 满 载 十 T 2 式 中 、 、 、和 一蓄能器形成 的驱动力矩 、 电 动机的制动力矩 、电动机的驱动力矩以及工作活塞缸 形 成 的阻力 矩 。 轿 箱 下 降 时 ， 主 电动机 反转 ， 主液 压 泵也 有两 种不 4 3 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 0年 第 9期 一 种矿山井下用增压 系统的设计 王 正祥 济南杰菲特气动有限公司， 山东济南2 5 0 1 0 1 摘要 该文介绍 了一种矿 山用增压系统的工作原理及结构设计。 详细阐述 了设计的结构特点及计算过程。 在生产实际应用中， 该系统 效率高， 性能可靠 ， 安全性好。该系统的工作原理及结构设计 ， 可以为工程技术人员在设计类 似产品时 ， 提供一些有益的参考。 关键词 安全性 ； 增压 ； 自动换向； 中图分类号 T H1 3 7 ． 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 0 0 9 0 0 4 4 0 4 A De s i g n o f P r e s s u r e Ch a r g i n g S y s t e m Us e d a t Un d e r g r o u n d Mi n e WANG Z h e n g - x i a n g J i n a n J P C P n e u m a t i c s C o ． ， L t d ． J i n a n S h a n d o n g 2 5 0 1 0 1 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s a r t i c l e i n t r o d u c e s p rin c i p l e o f w o r k a n d s t r u c t u r a l d e s i g n o f a P r e s s u r e C h a r g i n g S y s t e m u s e d a t u n d e r g r o u n d mi n e ． De s i g n f e a t u r e s a n d c o mp u t a t i o n a l p r o c e s s o f t h e s y s t e m i s a l s o e l a b o r a t e d i n d e t a i l ． T h e s y s t e m i s h i g h l y e ffi c i e n t ， p e r f o r ma n c e r e l i a b l e a n d h i g h l y s a f e d u ri n g r e a l - t i me p r o d u c t i o n a p p l i c a t i o n ， T h e p ri n c i p l e o f w o r k a n d s t r u c t u r a l d e s i g n o f t h e s y s t e m wi l l p md e e n g i n e e r s a n d t e c h n i c i a n s b e n e fi c i a l r e f e r e n c e f o r t h e i r f u t u r e d e s i g n o f s i mi l a r p r o d u c t s ． Ke y W or d s s a f e t y ； pr e s s ur e c ha r g i n g ； a ut o ma t i c r e v e r s e O 引言 根据某矿山企业的需要 ，在井下现场压缩空气压 力是 0 ． 2 0 ． 4 M P a时， 设计一种性能安全可靠 ， 输出工作 压力为 4 8 MP a 便于矿山井下使用的增压系统。 该系统 安装在小车上 ， 在井下弯曲且狭窄的巷道里移动方便 ， 收稿 日期 2 0 1 0 0 5 2 7 作者简介 王正祥 1 9 5 3 一 ， 男 ， 工程 师， 长期从事流体传动与控制方面的 研究和设计工作。 同的工作 状态 ，当轿箱 形成 的驱 动力 矩小 于 蓄能器 形 成 的阻力矩 时 ， 主液压 泵处 于 泵工 况 ， 即 电动机 和液 压 缸一起推动泵转 ， 向蓄能器充油； 当轿箱形成的驱动力 矩大于蓄能器形成 的阻力矩时 ，主液压泵处于马达工 况 ． 电动 机处 于再生 制动 状态 ， 形 成 的 阴力 矩 与蓄 能器 形成的阻力矩与轿箱的驱动力矩平衡 。 即下降时 。 空载 满载 式 中 、 、 、 和 蓄能器形成 的阻 力矩 、 电动 机的驱动力矩、电动机的制动力矩 以及工作活塞缸形 成 的驱 动力矩 。 电梯下行时的部分势能可以在蓄能器中以压力能 的形 式储 存起 来 ，电梯 上行 时再 从 蓄能 器 中释放 推动 轿箱上升 ， 利用蓄能器压力来平衡部分负载重量， 可 以 降低液压动力系统的装机功率 ； 采用微机控制系统， 即 时检测系统的压力变化情况 ，利用变频器驱动主电动 4 4 为井下高压设备， 提供快捷方便的气源。 该 系统 的技 术指标 是 1 井下现场压缩空气压力 0 ． 2 ～ 0 ．4 MP a 。 2 要求输出压力 4 ～ 8 MP a 。 3 为保证高压罐里始终保持压力在 4 8 MP a内， 增压 气缸应 能够在 低于某 一设定 值时向罐内加压充 气 ； 高于某一设定值时停止。 要想满足以上技术指标 ，就必须做到以下几个方 面 机， 实现液压动力系统的变转速容积调速 ， 系统的输入 功率与负载所需功率完全匹配 ，无节流损失和溢流损 失 ， 有效 提高 了能量的利用 率 。 4小 结 根据 电梯 的工作特性 以及 闭式液压传动系统原 理 ， 液压电梯采用二次调节静液压传动技术 ， 通过二次 元件的调节作用 ， 利用 蓄能器储存 电梯的重力势能， 并 重新 利 用 ，能大 大降 低驱 动功 率 ，起 到 良好 的节 能作 用， 改变了传统的液压电梯高耗能的状况 。 为液压电梯 新 技术 的应用 研究提 供一定 的理论 基础 。 参 考 文 献 [ 1 l 章宏甲， 黄谊， 液压传动f M] ． 北京 机械工业出版社 ， 1 9 9 9 ． [ 2 】 王爱芳， 刘秀莲 ， 周平． 二次调节静液传动技术在液压 电梯系 统 中的节能应用『 J 1 ． 机床与液压 ， 2 0 0 8 ． [ 3 】 徐兵 ， 胡东 明， 孙惠萍 ， 杨华 勇． 采用闭式油路的节能液压 电 梯研究I J 1． 液压 与气动 ， 2 0 0 7 I ． 1 4 J 姜继海． 二次调节静液传动技术『 J J ． 液压气动与密封， 2 0 0 0 1 2 ．