变频调速功率回收液压泵及马达试验系统分析与实现

　　液压泵和液压马达试验台是检测液压泵和液压马达各项性能指标的重要设备,是液压泵和液压马达研制、生产和维修的必须的保障条件。液压泵或马达试验,按其加载方式可以分为功率回收加载方式和直接加载方式。功率回收方式节能和减少系统发热方面效果显著,但系统复杂;直接加载系统简单,但耗能。

　　液压泵和马达要在不同的转速工况下试验,且各种液压泵和马达的试验转速不尽相同。这就对试验台的变速性能提出了很高的要求。通常可以通过改变电动机的转速来实现不同转速的试验工况,或通过改变驱动液压马达转速的方式来实现。前者性能好,但成本高;后者容易实现,但能耗高。改变电动机转速有可控硅加直流电机调速和变频器加三相异步电机调速两种方法。

　　在实践中,我们采用了将变频调速与功率回收加载结合起来的方式,设计研制了变频调速功率回收液压泵及马达试验台,对新的测试技术进行了分析研究,取得初步效果,也受到了市场的欢迎。

　　1变频调速技术特点

　　目前变频调速器已全部采用数字化技术,且日趋小型化,高可靠性;高速响应、低噪声、大范围、高精度平滑无级调速;操作方便、简单;具有通用的外部接口端子,可同计算机、PLC联机,便于实现自动控制。电动机可直接在线起动,起动转矩大,起动电流小,对电网设备的冲击弱;并具有转矩提升功能,可省去软起动装置。在满足液压测试调速的要求下,有显著的节能降耗性能。

　　2功率回收技术原理

　　液压泵和马达试验过程中,要对被试件进行加载,现在一般采用节流加载和测功器(马达)加载。在加载过程中,液压能又被强制转变为热能和机械能量。这部分能量都被加载器吸收或通过不同途径消耗掉,如转换成热能被冷却器带走,或由元器件表面和外壳及管道壁散发掉等。对于大功率液压元件而言,长时间的寿命试验、超载试验以及批量产品性能试验等来说,势必造成能量的大量浪费。要采取措施充分利用这部分能量,故在实践中采用功率回收试验方法。我们在试验台研制时,常采用机械补偿功率回收试验系统和液压补偿功率回收试验系统。

　　2.1机械补偿功率回收试验系统

　　此试验系统适用于液压泵和高速液压马达性能试验。如图1所示,机械补偿功率回收试验油路由如下元件组成:被试泵或被试马达l;驱动电动机3;加载马达或加载泵2。

　　驱动电机3为双出轴直流可调速电动机,一端连被试件,一端连加载件,三者同轴传动,转速必然相同。泵的出口与马达人口直接相接通,压力p为系统负载,泵和马达互为负载,也就是说被试泵1既可以是被试泵也可以是被试马达,而加载马达2当然也可以是加载泵。溢流阀5用来调节系统压力p,补偿泵4用来补偿加载马达2的流量损失,调节补偿泵4的排量可改变系统转速。当试泵时,驱动电机3驱动被试泵1,被试泵1输出液压能给加载马达2,加载马达2则将这部分能量转换成机械能回输给被试泵1,驱动电机3输出机械功率来补偿被试泵1所需驱动转矩。