电控变量防爆液压泵的构建及仿真研究

　　1 引言

　　国内目前的架空乘人装置驱动装置均为电机加减速机结构,存在运行平稳性和不能无级调速等问题,即使采用了变频调速控制,但矿井防爆的变频产品一直存在质量不稳等问题。架空乘人装置采用液压传动可以解决防爆环境下的无级调速问题。而由于架空乘人装置的特殊调速要求,液压泵(马达)只能采用电控调速,但目前国内外还没有具备防爆功能的电比例变量液压泵,从而根本上制约了液压驱动架空乘人装置的开发。因此,开发一种防爆型电控变量液压泵(马达)已成为当务之急。

　　2 液压泵(马达)的电控调速方法

　　2.1 变频液压调速

　　变频液压调速最早是由Kazuo等人提出,液压领域中最早应用变频调速技术的对象是液压电梯,有变频电机带动定量液压泵和变频电机带动变量液压泵两种方式。变频液压调速技术依靠改变供电电源的频率实现对电机转速的调节,从改变液压泵的输出流量。虽然变频液压调速拓宽了调速范围,能够实现平稳的起步和停车,若采用变量泵也可以实现电机的空载起动,但对于煤矿井下环境防爆的要求,电机变频仍然存在上面提到的根本性问题,

　　2.2 二次调节

　　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(二次元件)所进行的调节。二次调节系统中泵和马达直接相连,无中间节流损失,可回收利用负性负载能量。而对煤矿高粉尘的环境,要求系统有很强的抗污染能力和对恶劣环境的适应性,二次调节是开式系统的一种,大量油液与外界环境频繁接触,因此应用就受到很大程度的限制。

　　2.3电比例调速

　　液压泵的电比例调速是非常成熟而且应用广泛的技术。要求防爆的闭式系统变量液压泵采用自主构建开发的电比例控制方式,不但能够很好地满足架空乘人装置的调速要求,而且能够实现防爆功能,抗污染能力强。

　　3 防爆电比例液压泵的构建

　　3.1 防爆电比例控制的实现

　　由于现有的电控变量液压泵都不满足防爆要求,能够实现自动变量的只有液控变量方式,而液控变量方式本质上是改变控制油液的压力。本文是基于 Sauer-Danfoss 90 系列轴向柱塞变量泵采用液压排量控制(HDC),实现对其控制油液压力的电比例控制。

　　如图1所示,是90系列轴向柱塞泵采用液压排量控制的原理图,在其控制油路上采用防爆电比例溢流阀,对X1、X2口油液压力进行比例控制,不仅满足防爆要求,而且能够进行电比例调速,从根本上解决变量液压泵电比例控制功能和防爆功能两者之间的矛盾。

　　3.2 液控伺服阀控制油源