液壓機組驅動系統節能控制方法
2023-05-27 01:42:11
液壓機組驅動系統節能控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種液壓機組驅動系統節能控制方法，其特徵是將裝機功率相同的多臺液壓機進行集中布置，建立集群式液壓機組，設置一臺泵站作為液壓機組的唯一動力源，根據液壓系統工藝節拍將一臺泵站劃分為各不同的動力區，以保證在機組工作循環周期內的任意時刻僅有單臺液壓機處在壓制階段為前提，調整各液壓機其它工況的時間長度以實現多臺液壓機對動力區各單元的分時共享。本發明可以有效提高液壓機組的工作效率，減少電機和液壓泵的使用數量，降低液壓機組驅動系統的製造與使用成本。
【專利說明】液壓機組驅動系統節能控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種液壓系統控制方法，特別涉及一種液壓機組驅動系統節能控制方法，用於實現多臺液壓機對動力區各單元的分時共享。
【背景技術】
[0002]在全球氣候變暖的背景下，以低能耗、低汙染為基礎的「低碳經濟」已經成為全球關注的焦點。液壓機是利用液壓傳動技術進行壓力加工的設備，廣泛應用於製品成型生產中的不同工業領域，相關數據顯示全世界約70 %以上的金屬材料要通過變形加工製成產品，2008年我國的鋼材產量為5.85億噸，則意味著金屬成形行業的鋼材加工量為3.9億噸。液壓系統工作過程具有瞬間高載的特點，工作周期內負載變化差異大，液壓系統的驅動單元(包括電機和泵)也是為了滿足工作時最大功率設計的，導致液壓系統長期工作在低效率階段，大量能量在溢流或節流中耗散殆盡，能量損失嚴重，如何大幅推進這類產品的低碳化轉型成為裝備製造企業迫切面臨的問題。
[0003]國內外學者在液壓機能效提升的相關研究主要集中:提高液壓元件效率；減少摩擦和內漏；能量回收；二次調節負載壓力、流量和功率；以及微型計算機對液壓系統進行自適應控制等。
[0004]上述各種節能技術雖然在一定程度上提高了系統的能量效率，但卻難以解決由於高比例時間段的待機和小流量需求所導致的電機泵組空運行問題，液壓機裝機功率與實際功率需求難以很好匹配的問題。
【發明內容】
[0005]本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種液壓機組驅動系統節能控制方法，以實現多臺液壓機對單個動力區驅動單元的分時共享，提高液壓機組的工作效率，減少電機和液壓泵的使用數量，降低液壓機組驅動系統的製造與使用成本。
[0006]本發明為解決技術問題採用如下技術方案:
[0007]本發明液壓機組驅動系統節能控制方法的特點在於:
[0008]將裝機功率相同的多臺液壓機進行集中布置，建立集群式液壓機組，設置唯一一臺泵站作為所述液壓機組的動力源，根據液壓系統工藝節拍將所述一臺泵站劃分為各不同的動力區，所述各不同的動力區分別是:下降區、壓制區、保壓區、回程區和輔助區；所述下降區用於提供完成液壓機下行所需流量與壓力；所述壓制區用於提供液壓機成形壓制功能所需流量與壓力；所述保壓區用於提供液壓機保壓所需流量與壓力；所述回程區用於提供實現液壓機回程所需流量與壓力；所述輔助區用於提供實現液壓機輔助功能所需流量與壓力；
[0009]設置所述液壓機組的機組工作循環周期為T，以保證在所述機組工作循環周期T以內的任意時刻僅有單臺液壓機處在壓制階段為前提，調整各液壓機其它工況的時間長度，以使得各單臺液壓機的單機工作循環周期T1與液壓機組的機組工作循環周期T為相等，即有:T = T1 ;
[0010]在所述液壓機組開始運行前，首先進行系統初始化，所述系統初始化是利用泵站相應的功能區逐臺對所述液壓機組內各液壓機按設定的初始狀態進行位置初始化，並保持在初始狀態下；
[0011]對於處在初始狀態的液壓機組，以所述液壓機組中任意一臺液壓機A的下降起點作為液壓機組工作循環的時間起點h，所述液壓機A在所述時間起點h投入工作；其它各液壓機隨後分別在各自的下降起點時刻投入工作。
[0012]本發明液壓機組驅動系統節能控制方法的特點也在於:在所述液壓機組的機組工作循環周期T內的任意時刻，處在相同工況下的液壓機不多於兩臺；針對出現有兩臺液壓機在某一時刻處在相同工況的情況，由泵站中相應動力區中的兩組不同驅動單元分別為所述兩臺液壓機獨立提供動力。
[0013]本發明液壓機組驅動系統節能控制方法的特點還在於:設置壓制區驅動單元數為一組；並設置下降區、保壓區、回程區和輔助區的驅動單元數各為兩組，所述下降區、保壓區、回程區和輔助區的驅動單元可以根據需要開啟其中的一組或兩組。
[0014]與已有技術相比，本發明有益效果體現在:
[0015]1、本發明實現了多臺液壓機對動力區各單元的分時共享，提高了單個驅動單元的時間利用率，減少了電機和液壓泵的使用數量，降低了液壓系統的製造成本；
[0016]2、本發明通過多臺液壓機的協調工作，縮短甚至消除了液壓系統高比例的待機時間；解決了低效率運行時間段內系統輸入與輸出不匹配的問題，提高了液壓機組系統的工作效率；
[0017]3、本發明通過為每個動力區設置兩組驅動單元，可提高整個液壓機組的協調能力和實施靈活性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明液壓機組工作循環示意圖；
【具體實施方式】
[0019]本實施例中液壓機組驅動系統節能控制方法是:將裝機功率相同的多臺液壓機進行集中布置，建立集群式液壓機組，設置唯一一臺泵站作為液壓機組的動力源，根據液壓系統工藝節拍將一臺泵站劃分為各不同的動力區，各不同的動力區分別是:下降區、壓制區、保壓區、回程區和輔助區；下降區用於提供完成液壓機下行所需流量與壓力；壓制區用於提供液壓機成形壓制功能所需流量與壓力；保壓區用於提供液壓機保壓所需流量與壓力；回程區用於提供實現液壓機回程所需流量與壓力；輔助區用於提供實現液壓機輔助功能所需流量與壓力。如工作檯移動與夾緊、液壓墊的移動等。也就是說，泵站由多個動力區組成，動力區由多個驅動單元組成，驅動單元由多個電機泵組構成，在泵站和各液壓機之間通過液壓管路連接。
[0020]如圖1所示，設置液壓機組的機組工作循環周期為T，以保證在機組工作循環周期T以內的任意時刻僅有單臺液壓機處在壓制階段為前提，調整各液壓機其它工況的時間長度，以使得各單臺液壓機的單機工作循環周期T1與液壓機組的機組工作循環周期T為相等，即有:T = Ti。以壓制階段為基準，是因為壓制區的額定功率一般與單臺液壓的裝機功率基本相同，但比其它動力區的額定功率高出數倍。所以，壓制區的節能需進行優先考慮，若存在重疊，則達不到節能目的。
[0021]在液壓機組開始運行前，首先進行系統初始化，系統初始化是利用泵站相應的功能區逐臺對液壓機組內各液壓機按設定的初始狀態進行位置初始化，並保持在初始狀態下。
[0022]對於處在初始狀態的液壓機組，以液壓機組中任意一臺液壓機A的下降起點作為液壓機組工作循環的時間起點h，液壓機A在時間起點h投入工作；其它各液壓機隨後分別在各自的下降起點時刻投入工作。
[0023]具體實施中，在液壓機組的機組工作循環周期T內的任意時刻，處在相同工況下的液壓機不多於兩臺；針對出現有兩臺液壓機在某一時刻處在相同工況的情況，由泵站中相應動力區中的兩組不同驅動單元分別為所述兩臺液壓機獨立提供動力。處於節能考慮，在調整各液壓機各工況的時間長度時，應儘量減少動力區兩組驅動單元同時工作的情況發生。
[0024]具體實施中，設置壓制區驅動單元數為一組；並設置下降區、保壓區、回程區和輔助區的驅動單元數各為兩組，根據需要開啟其中的一組或兩組。其它動力區因為額定功率需求小，耗能影響小，設置兩組驅動單元可應對工藝改變時發生有兩臺液壓機在某一時刻處在相同工況的情況，但若設置量過多，則會導致該動力區過於龐大，使製造成本增加。
[0025]圖1為本發明液壓機組工作循環示意圖，以六臺液壓機為例，圖中示出的各個圓環，自最內圈向外分別是第一臺液壓機到第六臺液壓機的工作循環周期示意，以第一臺液壓機開始下降的時刻h作為液壓機組工作循環的起點，第一臺液壓機、第二臺液壓機、第三臺液壓機、第四臺液壓機、第五臺液壓機、第六臺液壓機分別在V t2、t3、t4、t5時刻開始下降進入各自的工作循環。以圖1設置的各階段的工作時間長度為例加以說明，由圖上各階段間的協調關係知:下降區、保壓區、回程區只需要開啟其中一個驅動單元，輔助功能區兩個驅動單元都需開啟。
[0026]t0時刻第一臺液壓機在下降區驅動單元的驅動下開始下降，隨後依次經過壓制、保壓、回退、待機，再進入下降。
[0027]tl時刻第一臺液壓機完成下降階段，在壓制區驅動單元的驅動下開始壓制；第二臺液壓機在下降區驅動單元的驅動下開始下降，隨後依次經過壓制、保壓、回退、待機，再進入下降。
[0028]t2時刻第一臺液壓機完成壓制階段，在保壓區的驅動單元驅動下開始保壓；第二臺液壓機完成下降階段，在壓制區驅動單元的驅動下開始壓制；第三臺液壓機在下降區驅動單元的驅動下開始下降，隨後依次經過壓制、保壓、回退、待機，再進入下降。
[0029]t3時刻第一臺液壓機處在回退階段，在回程區驅動單元的驅動下開始回程；第二臺液壓機完成壓制階段，在保壓區的驅動單元驅動下開始保壓；第三臺液壓機完成下降階段，在壓制區驅動單元的驅動下開始壓制；第四臺液壓機在下降區的驅動單元驅動下開始下降，隨後依次經過壓制、保壓、回退、待機，再進入下降。
[0030]t4時刻第一臺液壓機處在等待階段，在第一輔助區驅動單元的驅動下完成輔助功能；第二臺液壓機處在回退階段，在回程區驅動單元的驅動下開始回程；第三臺液壓機完成壓制階段，在保壓區驅動單元的驅動下開始保壓；第四臺液壓機完成下降階段，在壓制區驅動單元的驅動下開始壓制；第五臺液壓機在下降區的一個驅動單元驅動下開始下降，隨後依次經過壓制、保壓、回退、待機，再進入下降。
[0031]〖5時刻第一臺液壓機依然處在等待階段，在第一輔助區驅動單元的驅動下完成輔助功能；第二臺液壓機處在等待階段，在第二輔助區驅動單元的驅動下完成輔助功能；第三臺液壓機處在回退階段，在回程區驅動單元的驅動下開始回程；第四臺液壓機完成壓制階段，在保壓區驅動單元的驅動下開始保壓；第五臺液壓機完成下降階段，在壓制區驅動單元的驅動下開始壓制；第六臺液壓機在下降區驅動單元的驅動下開始下降，隨後依次經過壓制、保壓、回退、待機，再進入下降。
[0032]一個循環以後，六臺液壓機都進入工作狀態，按照設定的工作方式繼續循環工作，停止過程與開始過程同理。
【權利要求】
1.一種液壓機組驅動系統節能控制方法，其特徵是: 將裝機功率相同的多臺液壓機進行集中布置，建立集群式液壓機組，設置唯一一臺泵站作為所述液壓機組的動力源，根據液壓系統工藝節拍將所述一臺泵站劃分為各不同的動力區，所述各不同的動力區分別是:下降區、壓制區、保壓區、回程區和輔助區；所述下降區用於提供完成液壓機下行所需流量與壓力；所述壓制區用於提供液壓機成形壓制功能所需流量與壓力；所述保壓區用於提供液壓機保壓所需流量與壓力；所述回程區用於提供實現液壓機回程所需流量與壓力；所述輔助區用於提供實現液壓機輔助功能所需流量與壓力； 設置所述液壓機組的機組工作循環周期為T，以保證在所述機組工作循環周期T以內的任意時刻僅有單臺液壓機處在壓制階段為前提，調整各液壓機其它工況的時間長度，以使得各單臺液壓機的單機工作循環周期T1與液壓機組的機組工作循環周期T為相等，即有:T = T1 ; 在所述液壓機組開始運行前，首先進行系統初始化，所述系統初始化是利用泵站相應的功能區逐臺對所述液壓機組內各液壓機按設定的初始狀態進行位置初始化，並保持在初始狀態下； 對於處在初始狀態的液壓機組，以所述液壓機組中任意一臺液壓機A的下降起點作為液壓機組工作循環的時間起點h，所述液壓機A在所述時間起點h投入工作；其它各液壓機隨後分別在各自的下降起點時刻投入工作。
2.根據權利要求1所述的液壓機組驅動系統節能控制方法，其特徵是:在所述液壓機組的機組工作循環周期T內的任意時刻，處在相同工況下的液壓機不多於兩臺；針對出現有兩臺液壓機在某一時刻處在相同工況的情況，由泵站中相應動力區中的兩組不同驅動單元分別為所述兩臺液壓機獨立提供動力。
3.根據權利要求2所述的液壓機組驅動系統節能控制方法，其特徵是:設置壓制區驅動單元數為一組；並設置下降區、保壓區、回程區和輔助區的驅動單元數各為兩組，所述下降區、保壓區、回程區和輔助區的驅動單元可以根據需要開啟其中的一組或兩組。
【文檔編號】B30B15/16GK104175597SQ201410345672
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月18日 優先權日:2014年7月18日
【發明者】劉志峰, 趙凱, 李新宇, 李磊, 高夢迪, 鍾軍 申請人:合肥工業大學