变频调速液压同步牵引系统及其能量分析

　　0 引 言

　　现代施工过程中，经常需要将一些钢结构、混凝土预制件、建筑物等大型构件整体移动，如：法国巴黎TDF塔7780吨塔楼的提升、芬兰赫尔辛基9000吨伞形水塔的提升、上海东方明珠广播电视塔钢天线桅杆整体提升、上海大剧院钢屋架整体提升、宝钢2#转炉易地大修工程中的连续平移及提升 等．这种大型构件整体移动控制传统采用容积调速技术。 ，但随着微电子技术和功率电子技术的发展，变频技术的应用已经从风机、水泵等对调速精度要求不高的系统扩展到液压调速电梯、液压同步提升及非开挖式地下钻孔等对调速精度要求较高的系统领域．采用变频器控制定量泵的调速系统与其他调速系统相比具有以下特点n ：系统调速范围宽、适应于系统动态响应不高的场合，对液压油的清洁度要求较低、节约能源．由于变频液压调速技术既具有电子控制系统的快速、灵活性，又具有液压系统的功率重量比大、系统动态性能及工作安全等优点，因而具有广阔的应用前景．

　　1 变频液压同步牵引系统

　　大型构件整体移动对液压同步牵引系统性能要求：①构件垂直方向上同步提升、同步下放；② 构件水平方向上平移(从物体受力角度可分为推动物体平移和拉动物体平移)；③构件在任一位置静止均需保持固有姿态；④牵引过程中需将物体的姿态保持在工程允许的范围内；⑤牵引速度可调．

　　变频液压调速是通过变频器改变电动机供电频率，调节电机转速，进而改变液压泵的转速，实现变频器对液压泵输出流量的控制，达到系统调速目的．

　　本文以工程中常用的准连续液压牵引系统(见图1)为例，分析变频液压牵引控制原理．以下讨论的各种工况均不考虑锚具动作，且设油缸I为执行机构，油缸Ⅱ为准备执行机构．

　　图1 准连续变频液压牵引系统原理图

　　1．1 同步提升工况

　　同步提升是液压牵引系统在工程上最常用工况，其工作原理为：变频器① 控制电动机② 正向旋转，使双向定量泵③A端输出液压油，B端经单向阀⑤ 及吸油滤油器④从油箱吸油，泵A端输出压力油经换向阀⑩ 右位(1DT得电，2DT失电)通过截止阀⑨ 即进入缸I⑥ 大腔，推动油缸伸出，使物体提升，同时其小腔回油经阀块内部油路进入缸Ⅱ⑩的小腔推动其缩缸，若缸11大腔回油经截止阀⑥ 、换向阀⑩ 、换向阀⑨ 及回油滤油器⑥ 回油箱，则此时系统为开式提升；若缸Ⅱ大腔回油经截止阀⑥ 、换向阀⑩ 及换向阀⑨(3DT得电)则此时系统回油不回油箱，而是直接进入油泵B端，循环利用，则此时系统为闭式提升．同理，由图1可分析当油缸Ⅱ带载上升，油缸I空载下降时的动作原理．图1中换向阀⑧ 用来实现两油缸小腔补油，溢流阀◎是用来防止两油缸之间的油液出现过载而设计的溢流回路．电动机⑩驱动定量泵⑩输出的压力油能够通过阀③ (4DT得电，5DT失电)进入两油缸的小腔，这就可以根据