多负载液压恒压网络运行方式的一种确定方法

　　0 前言

　　随着近年来能源价格的上涨和能源危机的出现,各类设备的节能研究成为越来越重要的研究领域。在液压系统中,恒压系统比恒流系统更具有优点,尤其 是恒压网络下的二次调节静液传动系统,不仅适合多负载并行工作,同时具有较高的能量利用效率,控制性能好,具有广泛的应用前景[1]。功率匹配是液压系统 关键节能技术,从功率匹配的角度出发,恒压网络功率完备匹配的概念被提出来,该系统具有较高的能量利用效率,并且为多负载系统中最小的实现方法[2]。尤 其最近几年来,瑞典Linkping大学的液压学者提出了新型液压变压器的工作原理,这种新型液压变压器被称为Innas变压器(IHT),其结构是在 定量轴向柱塞泵或轴向柱塞马达的基础上,去掉输出轴,增加一个具有三个肾形槽端口的控制平台,进行改装而成的[3]。IHT液压变压器的第一台样机已经被 开发出来,测试表明,其效率较高,最高可达90%,良好的动态特性和低廉的价格显示出了其广阔的应用前景。结构简单、高效的液压变压器的出现为液压恒压网 络功率完备匹配奠定了物质基础,这对减小系统总装机功率提供了有利条件。

　　1 多负载液压恒压网络的结构

　　图1给出了三个负载(其中把回收能量的液压蓄能器也当成负载)液压网络的系统原理图。理论分析表明在恒压网络中,能量回收液压蓄能器与液压变压器串联使用具有如下优点[4]:

　　(1)能在保持恒压的同时进行能量回收。如果回收能量蓄能器的前端没有液压变压器,很显然系统在回收负值负载所提供的功率时,系统的压力会向上浮动,同时系统源级变量泵将停止工作。这违背了多负载恒压网络的恒压性要求;

　　(2)系统能够以最优化的方式利用回收蓄能器,提高其储能效果;

　　(3)系统能以调节的方式利用所回收的能量,实现按平均功率装机,减少总装机功率。图1所示系统最大的优点是可以有规律地利用所回收的能量,这 是通过液压变压器伺服调节功能实现的。通过合理的参数设计,系统可以完全按平均功率装机,使系统中的主要功率元件始终工作在高效区域里,提高整个系统的效 率。例如油田使用的液压抽油机是有严格循环周期的工程机械,在抽油杆下降过程中,液压系统可回收能量,在抽油杆提升过程中,则应该根据特定要求,把回收的 能量以函数的形式合理地分配到整个提升过程中,以便在日产液量确定的情况下使装机功率最小;

　　(4)完备的功率匹配液压网络可以通过多负载运行方式最优化设计,减小系统瞬时功率的最大幅值或其“波动方差”。

　　2 一种多负载液压网络运行参数的确定方法