苑曉云 呂寶軍
1.天津市匯點機電設(shè)備開發(fā)有限公司 天津 300000
2.華電重工股份有限公司天津分公司 天津 300000
高效性需求是液壓系統(tǒng)節(jié)能性能需求的基本特征,具有體現(xiàn)在以下幾個方面:(1)為了最大程度上保證液壓系統(tǒng)節(jié)能效果,要求永磁同步伺服電機控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度需要在30ms內(nèi)完成0~2000轉(zhuǎn);(2)在短時間內(nèi)實現(xiàn)液壓系統(tǒng)壓力設(shè)定值的快速恢復(fù);(3)借助恒功率控制技術(shù),促進液壓設(shè)備運行速度可以達到穩(wěn)定提升的效果;(4)在持續(xù)同等流量的情況下,可以進一步拓展設(shè)備的應(yīng)用范圍,同時為系統(tǒng)提供更大的流量與速度;(5)要求壓力與流量的上升時間控制在30ms,這樣可以在保證液壓系統(tǒng)自身響應(yīng)速度的基礎(chǔ)上,有效減少動作轉(zhuǎn)化耗時,從而促進系統(tǒng)運行生產(chǎn)效率的大幅度提升。
精密性需求是液壓系統(tǒng)節(jié)能性能需求的另一個關(guān)鍵特征,具有體現(xiàn)在以下幾個方面:(1)液壓系統(tǒng)要求具備較強的調(diào)節(jié)能力以及穩(wěn)定的壓力,在壓力閉環(huán)這一控制模式下,其壓力波動量需要控制在±1bar以上,以此來確保系統(tǒng)壓力穩(wěn)定性可以滿足實際要求;(2)液壓系統(tǒng)本身的運動位置重復(fù)進度較高,這樣可以最大程度上確保產(chǎn)品精度,使其保持一致性;(3)為了有效規(guī)避環(huán)境噪音問題,要求液壓系統(tǒng)的運行振動小;(4)在確保產(chǎn)品生產(chǎn)合格率這一基本前提下,要求有效控制系統(tǒng)的能耗;(5)綜合考慮計算機設(shè)定的任意壓力以及流量曲線運行等信息,為系統(tǒng)后期的成型工藝開發(fā)提供有利條件;(6)在流量發(fā)生變化時,產(chǎn)品的成品率需要保持不變[1]。
為了有效保證永磁同步伺服電機控制系統(tǒng)在液壓站的節(jié)能應(yīng)用效果,需要結(jié)合系統(tǒng)運行實際情況,通過對液壓站實施相應(yīng)的改造方案來實現(xiàn)。出于對系統(tǒng)本身高效運行以及生產(chǎn)穩(wěn)定性等基本要求的考慮,要求在遵循盡可能保持原設(shè)備外觀形態(tài)這一原則的基礎(chǔ)上,確定具體的節(jié)能優(yōu)化改造內(nèi)容。通常情況下,結(jié)合實際以出坯液壓站原有設(shè)備作為基礎(chǔ),可以通過額外增設(shè)伺服永磁同步電機+高壓齒輪油泵+伺服同步驅(qū)動器+壓力傳感器+閉環(huán)反饋同步系統(tǒng)這一方式來完成。這一改造設(shè)計方案,可以與改造之前的原異步電機+變量泵+開環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)并列運行,在日常運行工作時可以借助新增設(shè)的液壓節(jié)能系統(tǒng)進行[2]。
綜合分析來看,確定液壓站系統(tǒng)配置改造內(nèi)容如表1所示。為了實現(xiàn)系統(tǒng)運行的高效性與節(jié)能性,本次液壓站系統(tǒng)改造的器件主要包括油泵、伺服永磁同步電機以及伺服同步驅(qū)動器幾個部分,除此之外,配置改造內(nèi)容還涉及到電柜、壓力傳感器、輸入濾波器、壓力流量屏蔽信號線、動力電纜線、地線、進出油管(油彎管)部件、接頭部件以及泵托架等等,具體改造設(shè)計情況,需要結(jié)合現(xiàn)場實際情況確定[3]。這一過程中,要求現(xiàn)場保證足夠的空間位置,方便相關(guān)配置改造工作的順利進行。
表 1 造液壓站改造配置情況
永磁同步伺服電機控制系統(tǒng)在液壓站的節(jié)能應(yīng)用,在完成基本的配置改造與設(shè)計之后,需要對投資成本進行相應(yīng)的估算,同時綜合分析液壓站的經(jīng)濟效益情況。一般情況下,考慮到永磁同步電機控制系統(tǒng)投入費用相對較大,所以為了有效控制成本投入,可以通過采取能源合同管理模式合作這一方式。比如:選擇專業(yè)的能源技術(shù)有限公司,將永磁同步伺服電機控制系統(tǒng)在液壓站的節(jié)能應(yīng)用改造設(shè)計任務(wù)將由專業(yè)公司負責(zé),通過由能源技術(shù)有限公司針對本項目的建設(shè)、運行以及后期檢維修工作,作為合理的計劃與分析。這一過程中,在達到雙方合作期限之后,要求乙方(能源技術(shù)有限公司)將整體設(shè)備全權(quán)移交到甲方,同時從移交之日開始,乙方仍舊需要承擔一年的質(zhì)保期。
在經(jīng)濟效益方面,雙方按照規(guī)定內(nèi)容遵循效益分享,在此基礎(chǔ)上可以根據(jù)實際節(jié)能情況享受相應(yīng)的經(jīng)濟效益。除此之外,通過對液壓系統(tǒng)實際的節(jié)能改造設(shè)計,可以有效減少了液壓站的啟動次數(shù),從而降低了液壓系統(tǒng)油溫,在減少冷卻循環(huán)水系統(tǒng)壓力以及水資源消耗污染等方面,也起到了至關(guān)重要的作用,有利于優(yōu)化液壓站作業(yè)環(huán)境,應(yīng)該引起重視。
綜上所述,永磁同步伺服電機控制系統(tǒng)在液壓站的節(jié)能應(yīng)用,可以將液壓站運行能耗降低30%以上,對于保證系統(tǒng)運行效率和提升經(jīng)濟效益具有重要的作用價值。與此同時,永磁同步伺服電機控制系統(tǒng)在液壓站節(jié)能應(yīng)用,在控制整體生產(chǎn)成本投入等方面,發(fā)揮著不可忽視的積極作用,具有較大的應(yīng)用與推廣價值。