液壓打包機的液壓系統(tǒng)的節(jié)能化設計
液壓擊包機在進行壓縮過程中,其排質(zhì)流量q在壓縮初期保持恒定,而在壓縮后期逐漸減小。由于機電轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,液壓泵在壓縮初期輸入的流質(zhì)量也保持不變。同時,主壓缸的壓力S和效率η在壓縮初期基本穩(wěn)定,因此機電的輸入功率I會隨壓縮力F和壓縮高度的變化而變化(見表2)。在液壓泵開始變質(zhì)后,隨著F和p的增大,q和Q逐漸減小,從而使得液壓泵整體維持恒定功率,機電處于滿負荷運行狀態(tài)。機電電流表指針的波動或數(shù)值變化,反映了主壓機電在壓縮過程中輸入功率的變化過程。
因此,在液壓擊包機壓縮的前半程中,機電處于低負荷運行狀態(tài)(能效較低,電能浪費較多),而在壓縮后半程,機電才達到滿負荷運行。顯然,任何機器的能源機電在帶載運行時,應保持滿負荷運轉(zhuǎn);而在空載時,應盡可能以低轉(zhuǎn)速運行,以實現(xiàn)電能的**利用。因此,①在主壓機電負荷較低的階段(包括主壓下言、主壓上言及脫箱下言階段),應提高主壓機電泵組的轉(zhuǎn)速,加大柱塞泵的輸入流質(zhì),以提升機電負荷,加快主壓/脫箱結(jié)構(gòu)的運行速度,延長運行時間;②在主壓/脫箱結(jié)構(gòu)待機階段(如脫絲系縛階段和轉(zhuǎn)箱階段),應盡可能提高機電泵組的轉(zhuǎn)速。通過這兩項措施,可以實現(xiàn)液壓擊包機主壓機電的較為理想的節(jié)能效果。
目前,液壓擊包機機電泵組的調(diào)速方法有多種,如伺服電動機、伺服驅(qū)動器、伺服泵聯(lián)動;三相異步電動機、永磁耦合調(diào)速器、變質(zhì)柱塞泵聯(lián)動;永磁同步電動機、變頻器、變質(zhì)柱塞泵聯(lián)動等。其中,伺服電動機與伺服泵聯(lián)動已被證實具有較好的節(jié)能效果,已在陶瓷壓機和注塑機中廣泛應用。然而,目前尚未有伺服變質(zhì)泵和雙軸伺服電動機能夠滿足液壓系統(tǒng)的壓縮性要求,若采用伺服電動機與伺服泵聯(lián)動作為主壓結(jié)構(gòu)的能源,液壓系統(tǒng)將變得復雜且成本高昂。
相比之下,采用額定頻率為100Hz、同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的永磁同步電動機(含變頻器)與常規(guī)變質(zhì)柱塞泵聯(lián)動,是一種更為理想的節(jié)能配置。在液壓擊包機主壓/脫箱結(jié)構(gòu)待機不運行時,將主壓機電切換至“Y”(星形)狀態(tài)運行,可以避免機電的頻繁啟動,同時,在運行狀態(tài)下,從“Y”切換至“△”的瞬時電流遠小于啟動時的電流,能夠有效減少周期性“Y”-“△”切換對機電的損害。當三相電源電壓為U,線電流為I,三相異步電動機以“△”狀態(tài)運行時,其電流和功率特性將遵循標準的三相異步電動機運行規(guī)律。


