小型混凝土泵液壓系統(tǒng)節(jié)能-換向能量均衡

相比電氣、機(jī)械傳動而言，液壓傳動系統(tǒng)的不足在于其能量損失較大，傳動效率較低，是小型混凝土泵能源損耗的主要源頭之一，采用節(jié)能技術(shù)降低液壓系統(tǒng)能耗，對于節(jié)省小型混凝土泵送作業(yè)成本，提高產(chǎn)品市場競爭力意義重大。
小型混凝土泵液壓系統(tǒng)的功率等于系統(tǒng)壓力與流量的乘積，故液壓系統(tǒng)的功率損失主要體現(xiàn)在液壓系統(tǒng)壓力的損失和流量的損失上。因此，液壓系統(tǒng)節(jié)能的出發(fā)點在于如何減小液壓系統(tǒng)壓力的損失和流量損失以及節(jié)省液壓油這三個方面。
小型混凝土泵主液壓缸包含吸料、換向和壓送料三個往復(fù)循環(huán)的工作過程，在換向過程中發(fā)動機(jī)處于高速重載工況，絕大多數(shù)的能量轉(zhuǎn)化為熱量，不僅造成了功率損耗，還帶來了液壓系統(tǒng)油溫過高的問題，為此提出了壓差感應(yīng)換向技術(shù)。在液壓缸末端的適當(dāng)位置開有信號口，將液壓缸工作壓力引人壓差傳感器，在換向過程中根據(jù)壓差信號，實時控制主液壓泵的排量，在換向開始后，將主液壓泵的排量調(diào)到較小，使液壓系統(tǒng)處于低功耗狀態(tài)，使發(fā)動機(jī)接近空載工作;在換向結(jié)束后逐步提高主液壓泵排量。因此減小了換向過程中的功率損失，提升了換向效率，降低了液壓系統(tǒng)能耗。
從理論上來說，在換向過程中相應(yīng)地降低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速也能減少能耗，但液壓泵排量的響應(yīng)時間為毫秒級，而發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的動態(tài)響應(yīng)時間達(dá)到了秒級，無法實規(guī)換向過程中的變速節(jié)能。同時，當(dāng)面臨突發(fā)大載荷時，發(fā)動機(jī)由于功率密度小，無法滿足突發(fā)載荷的要求，容易導(dǎo)致發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速急速降低，甚至是熄火，這對系統(tǒng)的燃油消耗影響也很大，為此，提出了換向能量回收及載荷均衡的節(jié)能新方法，在小型混凝土泵主液壓系統(tǒng)中增設(shè)了蓄能器，吸料和泵料時，主液壓泵輸出波壓能驅(qū)動主液壓缸，而在換向過程中，切換液壓閥將主液壓泵輸出的液壓能存儲于蓄能器，從而減少換向過程的功率損失;當(dāng)系統(tǒng)面臨突發(fā)大載荷時，通過蓄能器存儲的能量輔助發(fā)動機(jī)實現(xiàn)雙動力輸出，宏觀上達(dá)到載荷均衡的效果，避免了發(fā)動機(jī)熄火后再次起動帶來的能源損耗。

新型液壓主閥塊提高了液壓系統(tǒng)集成度，解決了在液壓泵流量約束以及各液壓回路相互影響下，小型混凝土泵多個液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的解耦控制難題，實現(xiàn)了液壓閥的快速切換。