液壓機液壓系統的節能技術

液壓機液壓系統具有裝機功率大、工作壓力高、流量大、高頻率的特點，近年來研究液壓機的節能技術越來越受到重視，而且綠色節能也是液壓機的發展趨勢之一。

液壓機液壓系統的能源消耗，主要表現為帶來液壓系統油溫的升高。其危害是使液壓元件的內泄漏和外泄漏增加，加速油液老化，使油液失去原有的潤滑性、粘溫特性等物理性能，使液壓系統中的元件加速磨損、性能降低，影響元件的壽命和系統可靠性，造成設備效率下降甚至失去功能。另外，由于液壓系統發熱，需要設置冷卻系統，將液壓系統產生的熱量散發出去，而冷卻系統也需要一定的功率消耗，這又進一步增加了液壓系統的能源消耗和冷卻水資源消耗。

那液壓機如何節能環保呢?首先要對能耗進行分析，然后再對癥下藥才能達到很佳效果。

能耗分析

液壓機液壓系統能耗形式主要分為兩類：

1、液壓系統能耗，是指液壓元件、系統的能源消耗，例如液壓能通過元件的內泄漏、外泄漏、壓力損失、管道損失、溢流、節流等形式，特別是由于系統設計和元件配置不合理產生的功率損耗;

2、壓機運動能耗，是指一些不對工件做功的機械動作產生的能耗，例如液壓機滑塊的快速下降，導致滑塊的勢能轉換為熱能消耗，滑塊的勢能并沒有為工件成形作出任何貢獻。

降低液壓系統能耗方法

1、盡量選擇容積調速方式

1）利用多臺泵的流量組合

利用多臺泵的流量組合，達到調速的目的.這種方法是較為理想的節能方法，缺點是所用的泵、閥較多、結構龐大，系統造價相對較高，不能無級調速。這種調速方案在較大型系統應用較多。

2）利用變量泵調速

變量泵調速是理想的調速方法，能有效降低能源消耗。可選用液控變量泵、恒功率變量泵負載敏感變量泵、機液伺服變量泵、數字變量泵、電動變量泵、電液比例變量泵、電液伺服變量泵、伺服電機驅動變量泵等多種變量形式實現容積調速，執行機構需要多少流量，液壓泵會向系統提供多少流量，沒有多余的流量損失。

在需要保壓的系統中，利用一些泵的特性，輸出非常小的流量補充系統泄漏，達到保壓的目的，保壓精度要求高的壓機，可利用伺服電機驅動的液壓油源與主油缸的壓力傳感器進行閉環壓力控制，能實現很高的壓力控制精度和保壓精度，同時能耗很低。

2、合理選擇液壓閥

目前液壓閥從結構上主要可分為三類：一類是常規滑閥類，第二類是螺紋插裝閥，第三類是二通插裝閥。安裝形式上可分為板式連接、管式連接、疊加式連接插裝式連接。

1)常規滑閥類，往往閥芯間隙比較大，受到結構限制，密封長度都比較短，內部流道復雜，因此，此類閥的泄漏量和內部的壓力損失都比較大，適用于低壓小流量的應用場合。

2)插裝閥類，它的結構比較簡單，集成度很高，油路塊除了閥體功能外，還是系統的流道，閥與閥之間沒有管道，只有很短的閥體孔道，顯然其閥內的壓力損失要比滑閥類元件小得多。它的閥口處采用錐面密封結構，一般情況下可以做到無泄漏，它們的滑動部分密封長度長，再加上閥套與閥芯的間隙控制比較好，很少泄漏，在內泄漏方面，插裝閥比常規滑閥有明顯優勢，因此，在設計液壓機液壓系統時，要盡量采用插裝閥。需要提醒的是，螺紋插裝閥由于受體積和結構限制，通流能力差，壓力損失比較大，適用于移動機械，在液壓機中只適合小型液壓機使用。

3、優化系統設計

1）合理選擇液壓閥的規格

計算液壓機每個動作所需要的流量，梳理在壓機動作時每個液壓閥實際通過的很大流量，根據每個閥所通過的流量選出閥的規格。

如果閥的規格選小了，會使元件的壓力損失增加，使液壓油發熱消耗能量.閥規格的選擇，可按各廠家產品樣本所提供的參數，也可按照經驗方法選取，一般閥的規格可比照管道通徑確定，閥的通徑可比管道通徑小一檔。特別要注意的是，當使用活塞缸時，往往活塞桿回縮時，無桿腔的排油流量很大，要按這個排油量確定液壓閥的規格。

2）正確設計油路塊

閥的規格確定之后，在可能的情況下盡量加大油路塊內部孔徑，降低流速;油路塊內孔與孔對接時，要控制好鉆深，避免出現死角，產生渦流，造成壓力損失。

采用二通插裝閥時，要核算閥套與插件孔的環形流道的流速，避免流速過高產生過大的流阻使液壓油發熱或造成油缸動作遲緩。油路塊內的流速推薦值：高壓流道≤為6m/s，低壓流道≤為3m/s。

3）優化管路設計

盡量縮短管路，使用法蘭連接，少用螺紋連接的管接頭，因為法蘭連接一般不存在流道突然擴大或縮小等突變，并且連接的叮靠性非常好，不易松動；而管接頭連接，總是存在流道突變問題，會造成不必要的壓力損失，這種連接方式的可靠性差，經常出現松動和漏油現象。

合理選擇管路內徑。管路內的流速不要過高，一般低壓管路內流速控制在3m/s以下，高壓管路內流速控制在6m/s以下，泵的吸油管道流速不得超過1.5m/s，回油管路流速低于1.5~3m/s。

管路應盡量減少直角轉彎以及截面的突然擴大或縮小；彎曲半徑不要太小，很好控制在5倍管道內徑以上。管路轉彎處不要出現褶皺和縮徑現象。

4）合理選擇液壓油的粘度

液壓油粘度的變化，對液壓泵、馬達等執行元件的總效率影響很大，粘度大，運動阻力大，機械效率低，而粘度大，泄漏量小，容積效率高；粘度小，運動阻力小，但粘度小了，泄漏量增大，容積效率下降；粘度對其他元件、管路的影響主要表現在對泄漏量和壓力損失的影響。

因此液壓油粘度的選擇，要從總效率的角度綜合考慮，選擇合適的粘度，使總效率達到很佳值。一般常用的液壓油為N30~N68號，高溫季節或地區取大值。

5）合理設置過濾器和冷卻器

除了選擇合適的元件，合理配置必要的油液過濾器，可以有效延緩元件的磨損，降低泄漏損失;設置必要的冷卻器，防止油溫過高而引起液壓油和元件過熱，也可以達到延緩元件磨損的目的。

4、合理使用與維護液壓系統

要特別注意油液的清潔度，定期更換濾芯，一般常規系統，過濾精度選2μm，比例系統過濾精度選10μ，伺服系統過濾精度選5μm以下；關注系統溫度的變化，如有異常發熱的元件或管道，要及時查出發熱原因，及時采取有效措施，防止系統過熱。液壓系統的油液溫度一般不要超過55°C，很高不能超過60°C；拆洗零件時,要避免污物進入系統,不要輕易更換和研磨精密的配合零件，以免造成配合間隙過大，使閥在工作時產生較大的內泄漏。