升降設備的勢能回收系統及在載荷連續變化時的匹配方法
2023-05-02 21:50:31 3
升降設備的勢能回收系統及在載荷連續變化時的匹配方法
【專利摘要】本發明涉及升降設備的勢能回收系統及在載荷連續變化時的匹配方法，本系統第一電磁換向閥出油口連接第三電磁換向閥入油口及勢能回收缸無杆腔油口；勢能回收缸無杆腔油口與第三電磁換向閥入油口相通並與液控單向閥進油口及第二單向閥出油口連接，第二電磁換向閥出油口連接液控單向閥控制口，液控單向閥出油口連接第一溢流閥進油口，備用泵出油口分別連接第二單向閥進油口和電磁溢流閥進油口；壓力傳感器安裝於第三電磁換向閥入油口及勢能回收缸無杆腔油口之間的管路上。本方法步驟：載荷重量需滿足的條件，如不成立，啟動備用泵，計算勢能回收缸無杆腔應保持的壓力，本發明能確保升降運動不受影響。
【專利說明】 升降設備的勢能回收系統及在載荷連續變化時的匹配方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種升降設備的勢能回收系統及匹配方法，具體的說是升降設備的勢能回收系統及在載荷連續變化時的匹配方法。
【背景技術】
[0002]升降及步進機械在各個行業佔了很大的比重，且其大部分都屬於重載、連續生產工況，這些設備上升時由液壓升降缸驅動，下降時靠自重或動力加輔助背壓，也有通過減速電機驅動其升降運動。在下降過程中釋放的重力勢能大部分轉化為熱量被白白消耗，而此部分能量佔到了提升時能耗總量的50%到70%，甚至更高。步進式加熱爐、步進梁運輸機、步進式冷床、升降式稱重設備、液壓升降機等都存在相同的問題:下降過程中大部分重力勢能被白白消耗，造成了能源的極大浪費。如果能將此部分的勢能進行回收再利用，將會產生巨大的經濟效益和行業影響。升降及步進機械在穩定載荷及非穩定載荷狀態下的勢能回收方法，可有效回收這些升降及步進機械下降過程中的部分重力勢能，並用於下一次提升，可實現節能約40%?60%。
[0003]但是受蓄能器組充氣壓力以及所回收勢能非穩定釋放過程(勢能在釋放時，蓄能器組內的壓力也隨之變化)因素的影響，勢能回收系統分擔的載荷必須在一定的範圍內變化，這就要求設備承受載荷也必須在一定範圍內波動，如果設備承受載荷變化超出一定範圍時，會造成以下問題:
當載荷重量過小，勢能回收系統分擔的載荷重量過大時:在下降過程中，蓄能器組內的壓力會隨機械設備的下降而增大，當增大到一定程度時，可能會造成升降設備無法下降到位；
當載荷重量過大，勢能回收系統分擔的載荷重量過小時:在上升過程中，蓄能器組內的壓力會隨機械設備的上升而降低，當降低到一定程度時，回收的能量提前釋放完畢，會造成設備無法靠升降缸的推力運行到位。
【發明內容】
[0004]本發明旨在克服現有技術的缺陷，提供一種升降設備的勢能回收系統及在載荷連續變化時的匹配方法，能確保升降設備的升降運動不受影響。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明是這樣實現的:
一種升降設備的勢能回收系統，其特徵在於:它包括勢能回收缸、蓄能器組、壓力傳感器、液控單向閥、電磁溢流閥、補油泵、備用泵、油箱、第一單向閥、第二單向閥、第一溢流閥、第二溢流閥、第一電磁換向閥、第二電磁換向閥和第三電磁換向閥；
補油泵的吸油口與油箱的第一出油口連接，補油泵的出油口分別連接第一單向閥的進油口和第二溢流閥的進油口，第一單向閥的出油口分別連接第一電磁換向閥的入油口和第二電磁換向閥的入油口，第一電磁換向閥的出油口分別連接第三電磁換向閥的入油口以及勢能回收缸的無杆腔油口，第三電磁換向閥的出油口與蓄能器組連接油口連接，勢能回收缸的有杆腔油口與油箱的第一回油口連接，第二溢流閥的回油口連接油箱的第二回油口 ；勢能回收缸無杆腔油口與第三電磁換向閥的入油口相通並與液控單向閥的進油口及第二單向閥的出油口連接，第二電磁換向閥的出油口連接液控單向閥的控制口，液控單向閥的出油口連接第一溢流閥的進油口，第一溢流閥的出油口連接油箱的第三回油口，備用泵的吸油口與油箱的第二出油口連接，備用泵的出油口分別連接第二單向閥的進油口和電磁溢流閥的進油口，電磁溢流閥的出油口連接油箱的第四回油口；
壓力傳感器安裝於第三電磁換向閥的入油口及勢能回收缸無杆腔油口之間的管路上。
[0006]所述的升降設備的勢能回收系統，其特徵在於:所述第一溢流閥為比例溢流閥。
[0007]所述的升降設備的勢能回收系統在載荷連續變化時的匹配方法，本方法中涉及的設備包括升降設備，所述升降設備包括載物架和升降缸，升降缸設於載物架的下部，其特徵在於，所述升降設備還包括勢能回收缸，勢能回收缸設於載物架的下部，載物架的上部放置有載荷，升降缸和勢能回收缸通過載物架共同推動載荷沿升降斜坡作升降運動，包括如下步驟:
步驟一:勢能回收液壓控制系統分擔的載荷重量需滿足:
a.壓力傳感器檢測到的蓄能器組的最低工作壓力不低於其充氣壓力；
b.升降缸負載的載荷重量不超過其最大設計載荷；
c.蓄能器組達到最大工作壓力時載物架能下降到位；
步驟二:一旦步驟一中有任何一個條件不成立，此時第三電磁換向閥立刻得電，切斷蓄能器組與勢能回收缸的連通，同時備用泵啟動，代替蓄能器組進行能量供給，此時載荷重量全部由勢能回收缸承擔；
步驟三:備用泵啟動後，延時I~2秒，電磁溢流閥得電，系統建壓；
步驟四:備用泵啟動的同時，第二電磁換向閥得電，使液控單向閥反向打開，第一溢流閥對壓力傳感器檢測到的備用泵的出口壓力實施自動調節；
步驟五:PLC根據當前的載荷重量計算勢能回收缸無杆腔應保持的壓力P3:.
【權利要求】
1.一種升降設備的勢能回收系統，其特徵在於:它包括勢能回收缸、蓄能器組、壓力傳感器、液控單向閥、電磁溢流閥、補油泵、備用泵、油箱、第一單向閥、第二單向閥、第一溢流閥、第二溢流閥、第一電磁換向閥、第二電磁換向閥和第三電磁換向閥； 補油泵的吸油口與油箱的第一出油口連接，補油泵的出油口分別連接第一單向閥的進油口和第二溢流閥的進油口，第一單向閥的出油口分別連接第一電磁換向閥的入油口和第二電磁換向閥的入油口，第一電磁換向閥的出油口分別連接第三電磁換向閥的入油口以及勢能回收缸的無杆腔油口，第三電磁換向閥的出油口與蓄能器組連接油口連接，勢能回收缸的有杆腔油口與油箱的第一回油口連接，第二溢流閥的回油口連接油箱的第二回油口 ；勢能回收缸無杆腔油口與第三電磁換向閥的入油口相通並與液控單向閥的進油口及第二單向閥的出油口連接，第二電磁換向閥的出油口連接液控單向閥的控制口，液控單向閥的出油口連接第一溢流閥的進油口，第一溢流閥的出油口連接油箱的第三回油口，備用泵的吸油口與油箱的第二出油口連接，備用泵的出油口分別連接第二單向閥的進油口和電磁溢流閥的進油口，電磁溢流閥的出油口連接油箱的第四回油口； 壓力傳感器安裝於第三電磁換向閥的入油口及勢能回收缸無杆腔油口之間的管路上。
2.根據權利要求1所述的升降設備的勢能回收系統，其特徵在於:所述第一溢流閥為比例溢流閥。
3.根據權利要求1或2所述的升降設備的勢能回收系統在載荷連續變化時的匹配方法，本方法中涉及的設備包括升降設備，所述升降設備包括載物架和升降缸，升降缸設於載物架的下部，其特徵在於，所述升降設備還包括勢能回收缸，勢能回收缸設於載物架的下部，載物架的上部放置有載荷，升降缸和勢能回收缸通過載物架共同推動載荷沿升降斜坡作升降運動，包括如下步驟: 步驟一:勢能回收液壓控制系統分擔的載荷重量需滿足: 壓力傳感器檢測到的蓄能器組的最低工作壓力不低於其充氣壓力； 升降缸負載的載荷重量不超過其最大設計載荷； 蓄能器組達到最大工作壓力時載物架能下降到位； 步驟二:一旦步驟一中有任何一個條件不成立，此時第三電磁換向閥立刻得電，切斷蓄能器組與勢能回收缸的連通，同時備用泵啟動，代替蓄能器組進行能量供給，此時載荷重量全部由勢能回收缸承擔； 步驟三:備用泵啟動後，延時I~2秒，電磁溢流閥得電，系統建壓； 步驟四:備用泵啟動的同時，第二電磁換向閥得電，使液控單向閥反向打開，第一溢流閥對壓力傳感器檢測到的備用泵的出口壓力實施自動調節； 步驟五:PLC根據當前的載荷重量計算勢能回收缸無杆腔應保持的壓力P3:
式中:G3:當前的載荷重量；
D1:勢能回收缸無杆腔直徑；
H1:勢能回收缸的數量；
A:升降係數； 步驟六:P3計算完成後，確定第一溢流閥的初始控制信號，然後通過壓力傳感器以及第一溢流閥的閉環控制，使勢能回收缸無杆腔壓力始終在P3土 Λρ的範圍內波動，Δρ的取值範圍為0.2~0.5MPa ； 當壓力傳感器檢測到的壓力低於P3-Ap時，第一溢流閥的控制信號自動按規律增大，直到壓力不低於P3時停止； 當壓力傳感器檢測到的壓力高於Ρ3+Λρ時，第一溢流閥的控制信號自動按規律降低，直到壓力不高於P3時停止； 步驟七:當載荷重量發生變化時，P3也同步變化，然後再次通過壓力傳感器以及第一溢流閥的閉環控制，使勢能回收缸無杆腔壓力始終在Ρ3± Λρ的範圍內波動。
【文檔編號】F15B21/14GK104047934SQ201310082412
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月15日 優先權日:2013年3月15日
【發明者】張久林, 谷碩, 陳衛東, 趙周禮 申請人:寶鋼工業爐工程技術有限公司