一种液压站节能控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种采用伺服系统控制实现钢铁液压站的节能控制系统。属于液压站节能技术领域。


背景技术：

2.目前电气控制的工作原理为：电机带动油泵旋转，泵从油泵中吸油后打油，将机械能转化为液压油的压力能，液压油通过集成块(或阀组合)被液压阀实现了方向、压力、流量调节后经外接管路传输到液压机械的油缸或油马达中，从而控制了液动机方向的变换、力量的大小及速度的快慢，推动各种液压机械做功。
3.然而原系统工况存在诸多问题：a.因液压站设计者对系统余量的放大，电机的容量比实际需要高出很多，往往钢铁设计院在设计该类型设备方案时都不会过多考虑节电因素，存在“大马拉小车”的现象，造成电能的在量浪费。b.普通异步电机工频直接起动，起动电流很大会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全。c.普通异步电机在压力需求已满足的时候仍持续运行，多余的流量则通过溢流阀流回油箱，造成液压油长时间不间断的循环工作，产生热能，促使液压的氧化时间加快，更造成整个设备漏油严重，属非经济运行，严重浪费电能及液压油。d.普通异步电机工频运行时噪音很大。e.普通异步电机工频起动设备的冲击大，电机轴承的磨损大，所以设备维护量大。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种冶金设备液压站节能控制系统，使系统压力稳定在设定值波动范围内，同时使伺服电机在压力需求量小时能低压低速运行，节省电能损耗。
5.本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种液压站节能控制系统，该装置包括油箱、过滤器、液压泵、伺服电机、换向阀和执行机构，外部伺服驱动器控制连接伺服电机，所述伺服电机传动连接液压泵，所述液压泵与过滤器和油箱连接，所述油箱的出口油路上并联有换向阀和执行机构连接，。
6.优选地，所述控制系统包括压力传感器，所述压力传感器的信号输入端分别与储能罐和换向阀电气连接，压力传感器的信号输出端与外部伺服驱动器电气连接，油泵压力传感器的信号输入端与液压泵电气连接，压力传感器的信号输出端与伺服驱动器电气连接，压力传感器用于采集液压泵内的油压，并将采集到的油压传递给伺服驱动器。
7.优选地，所述油箱的油路出口处串设有溢流阀。
8.优选地，所述压力传感器和液压泵之间的油路上设有单向阀。
9.优选地，所述伺服电机置于液压泵的前方。
10.优选地，所述压力传感器置于单向阀的后方。
11.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
12.(1)本实用新型技术依靠系统压力传感器将储能罐内的油压信号传递给伺服驱动
器，储能罐内压力到达设定值后伺服驱动器自动控制伺服电机调节转速，使储能罐内油压稳定在设定值波动范围内，进行恒压控制；
13.(2)本实用新型技术在油缸停止带载时间较长时，系统压力传感器会检测出储能罐内当前压力超出了目标设定值，伺服驱动器控制伺服电机处于低速运行状态，从而保证了储能罐压力需求的情况下节省电能，节约能源损耗；
14.(3)本实用新型控制系统提高了系统压力控制精度，油泵的输出油量随着伺服电机转速的改变而改变，使液压站油压输出与用户设备所需的油压相匹配，采用矢量控制方式并且伺服电机上的编码器能够检测反馈伺服电机转速，既保证了伺服电机低速时的转矩，又保证了伺服电机在负载变化情况下的转速稳定，使伺服电机的动静态性能得到充分的保证；
15.(4)同步伺服电机与异步电机相比，其工作效率有明显提高，且其运行平稳，噪音低。
附图说明
16.图1是本实用新型的液压站节能控制系统的结构示意图；
17.图2是本实用新型实施例中节能改造后流量输出工作状态曲线图。
18.其中：
19.油箱1、过滤器2、液压泵3、伺服电机4、溢流阀5、单向阀6、压力传感器7、换向阀8、执行机构9。
具体实施方式
20.以下结合实施例对本实用新型作进一步详细描述。
21.参见附图1，本实施例涉及的液压站节能控制系统，外部伺服驱动器控制连接伺服电机4，伺服电机4传动连接液压泵3，液压泵3与过滤器2和油箱1连接，油箱1的油路出口处串设有溢流阀5，油箱1的出口油路上并联有换向阀8和执行机构油缸9连接。系统压力传感器7和液压泵3之间的油路上设有单向阀6。
22.系统压力传感器7的信号输入端分别与储能罐和换向阀8电气连接，系统压力传感器7的信号输出端与伺服驱动器10电气连接，系统压力传感器7用于采集储能罐和执行机构油缸9内的油压，并将采集到的油压传递给伺服驱动器10。
23.油泵压力传感器7的信号输入端与液压泵3电气连接，油泵压力传感器7的信号输出端与伺服驱动器10电气连接，油泵压力传感器7用于采集液压泵3内的油压，并将采集到的油压传递给伺服驱动器10。
24.执行机构油缸9的出口油路设有方向阀8，方向阀8用于控制液流的流动方向。
25.本实用新型的钢铁液压站节能控制系统操作控制时，系统压力传感器7用于监测储能罐和执行机构油缸9内油压，并将此油压信号传递给伺服驱动器10，伺服驱动器10对此油压信号进行比较运算，并实时的调节伺服电机4的转速，从而使储能罐和执行机构油缸9内油压稳定在设定范围内。油泵压力传感器7用于监测从液压泵3内输出的油压，并将该油压传递给伺服驱动器10，所述控制系统稳定后，油泵压力传感器7监测到的油压信号与系统压力信号保持一致，若不一致，伺服驱动器10控制伺服电机4的转速，使本实用新型的控制
系统内的油压稳定。
26.液压站节能理论计算方案：如图2所示，假设所有工作站同时工作所需流量总和为q，其中q1状态为原方案异步电机工作流量输出状态(虚线)，而节能改造后流量输出工作状态曲线如图曲线(低压低流时转速很低流量输出忽略不计，假设电机正常工作转速1500r/m，而低压低流时电机转速可低至十几转，不足百分之一流量输出忽略不计。)
27.其节能率计算如下
28.节能率＝时间比＝流量比＝t2/(t1+t2)*100％(即一个完整工作周期中，负载非工作时间所占整个工作周期的比值)。
29.除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。


技术特征：
1.一种液压站节能控制系统，其特征在于该装置包括油箱（1）、过滤器（2）、液压泵（3）、伺服电机（4）、换向阀（8）和执行机构（9），外部伺服驱动器控制连接伺服电机（4），所述伺服电机（4）传动连接液压泵（3），所述液压泵（3）与过滤器（2）和油箱（1）连接，所述油箱（1）的出口油路上并联有换向阀（8）和执行机构（9）连接。2.根据权利要求1所述的一种液压站节能控制系统，其特征在于所述控制系统包括压力传感器（7），所述压力传感器（7）的信号输入端分别与储能罐和换向阀（8）电气连接，压力传感器（7）的信号输出端与外部伺服驱动器电气连接，油泵压力传感器（7）的信号输入端与液压泵（3）电气连接，压力传感器（7）的信号输出端与伺服驱动器电气连接，压力传感器（7）用于采集液压泵（3）内的油压，并将采集到的油压传递给伺服驱动器。3.根据权利要求1所述的一种液压站节能控制系统，其特征在于所述油箱（1）的油路出口处串设有溢流阀（5）。4.根据权利要求1所述的一种液压站节能控制系统，其特征在于所述压力传感器（7）和液压泵（3）之间的油路上设有单向阀（6）。5.根据权利要求1所述的一种液压站节能控制系统，其特征在于所述伺服电机（4）置于液压泵（3）的前方。6.根据权利要求2所述的一种液压站节能控制系统，其特征在于所述压力传感器（7）置于单向阀（4）的后方。

技术总结
本实用新型涉及一种液压站节能控制系统，该装置包括油箱、过滤器、液压泵、伺服电机、换向阀和执行机构，外部伺服驱动器控制连接伺服电机，所述伺服电机传动连接液压泵，所述液压泵与过滤器和油箱连接，所述油箱的出口油路上并联有换向阀和执行机构连接，所述控制系统包括压力传感器，所述压力传感器的信号输入端分别与储能罐和换向阀电气连接，压力传感器的信号输出端与外部伺服驱动器电气连接，油泵压力传感器的信号输入端与液压泵电气连接，压力传感器的信号输出端与伺服驱动器电气连接。本实用新型使系统压力稳定在设定值波动范围内，同时使伺服电机在压力需求量小时能低压低速运行，节省电能损耗。节省电能损耗。节省电能损耗。


技术研发人员：王维东 王武 韩伟荣
受保护的技术使用者：江阴兴澄特种钢铁有限公司
技术研发日：2021.03.19
技术公布日：2022/2/15