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泵控數控折彎機與油電混合伺服數控折彎機節能高效理論
 發布:瑞鐵機械  瀏覽:433次 發布時間:2019-05-18
泵控數控折彎機與油電混合伺服數控折彎機節能高效理論


泵控數控折彎機與油電混合伺服數控折彎機在節能高效方面的方法理論



隨著折彎機設備的廣泛應用,對于使用液壓設備行業來說,電耗是其生產成本的重要部分,而折彎機是主要能耗設備之一,因此降低折彎機的能耗成為工廠降低成本、提高產品競爭力的有效途徑。
方法一:變頻節能
(1)變頻節能原理
折彎機的電能消耗主要表現在液壓系統油泵的電能消耗,
液壓油泵的用電量占整個液壓機用電量的97%以上,所以降低其耗電量是液壓機節能的關鍵。液壓機在快速下行、慢時下行、保壓、泄壓回程、活塞頂出、活塞退回、緩沖缸頂出等階段所需壓力和流量都是變化的,當折彎機的油量需求發生變化時,由設在油泵出口的溢流閥來調節負載壓力和流量,而電機的輸出功率不變,因而造成能量浪費。
變頻調速裝置由整流電路、濾波電路、逆變電路和控制電路組成,其功能是通過整流環節將交流電能經過整流、濾波為直流電能,又通過逆變環節轉變成不同頻率的交流電能輸出給電機。于是可讓液壓油泵電機在不同的轉速下工作。另外,根據油泵的理論,油泵的輸出流量Q的計算公式為:
Q=2[π(R2-r2)-(R-r)S×Z/COSθ]B×N10-6
式中:R-葉片的半徑r-定子的短半徑
S-葉片的厚度B-轉子的軸向寬度
Z-葉片數目θ-葉片相對半徑方向的傾角
由上式公式中可得出改變油泵電機轉子的轉速N也就改變輸出流量Q,即油泵油流量與油泵電機的轉速成正比,而改變油泵電機轉子的轉速N是通過液壓機的同步信號自動控制變頻節能調速裝置的輸出頻率來實現,油泵電機的耗電與其轉速近似成三次方關系,即油泵電機的耗電功率P=P`(N`/N)3,若液壓機油泵電機額定功率為55KW,則當轉速下降到原轉速的4/5時,其耗電量用28.16KW,省電48.8%;當轉速下降到原轉速的1/2時,其耗電量僅用6.875KW,省電87.5%,從而使油泵負載具有明顯的節電效果(其中:P`=55KW,N`/N=4/5和N`/N=1/2)。
對孕折彎機不盡相同,大致可分為十套工序:啟動、滑塊快速下行、滑塊慢速下行、滑塊保壓延時、滑塊泄壓延時、滑塊回程、停止,依次每一道工序都需要用不同的工作壓力和流量,除慢速下行用高壓外,其它工序都工作在很小壓力下,其壓力和流量是靠壓力液壓閥來調節,但是對于普通類折彎機來說,加裝變頻器裝置,只是控制主電機的轉速,以及起到一個軟啟動的作用,只是在折彎機啟動、待機過程中減小能源浪費,在機器運行過程中,可以減小主電機的運行轉速,實現扭矩與轉速間的轉換,對能源節能的效果還不是很明顯,特別對于小型折彎機,變頻節能的效果并不是很明顯。
(2)變頻節能折彎機改造方案
折彎機變頻節能改造方案
進入二十一世紀來,采用變頻調速的方式對液壓機進行節能改造的技術已得到了較大的應用。傳統的變頻調速控制主要采用將液壓機的高壓信號和低壓信號給變頻節能調速裝置控制,以達到根據工藝需要調節油壓的目的。液壓機某一個動作處于高壓力時,變頻器就高速運行,處于一低壓是,變頻器就低速運行,來控制變頻節能調速裝置的輸出頻率,從而改變油泵電機的轉速,來改變油泵輸出流量Q,節能效率高達20%。
我公司提供的高性能一體化變頻節能調速裝置專為液壓機用戶節能改造提供的整套解決方案。新一代的產品性能更優越,功能更強大,外觀更精巧。它集變頻節能調速裝置、旁路、柜體等一體化設計,方便了用戶的使用需求。在系統設計上考慮了變頻節能調速裝置系統的干擾、散熱等因素。是提供給經銷商的一個用戶端解決方案。也可以根據客戶要求定制,避免經銷商二次集成過程中的工藝和安裝差異造成的不良因素。
(3)變頻節能折彎機特點:
1、可以降低能耗:
采用折彎機變頻柜將傳統的定量泵改變為變量泵,采用高壓與低壓雙信號輸入的變頻調速方法,取代以前的閥調速方法,大幅度降低能耗。
2、提高生產工藝延長設備使用壽命:
采用液壓機節能柜裝置采用外部擴展同步控制,任意速度段隨意可調,能方便地滿足液壓工藝要求,使之達到最佳值,使生產工藝比以前有所提高。且能降低系統油溫,延長了密封元件壽命,減少了設備維護費用。
3、控制操作方便:
折彎機節能柜裝置采用先進的電腦控制手段,利用液壓機電腦的同步信號,根據折彎機工藝要求自動控制油泵馬達,運行安全可靠,生產中不需對液壓機節能柜進行調節,控制操作方便、簡單。
4、無節流能量損失,溢流能量損失大大減小,使系統噪音降低3-5分貝,油管發熱減小,油溫降低。
5、實現完全意義上的軟啟動:
液壓機節能柜調速裝置啟動電流小大大減輕液壓機工作是能大幅度降低對供電變壓器容量的要求,并提高了電網質量,避免了設備本身的沖擊,延長了設備和模具的使用壽命。
6、高可靠性:
折彎機節能柜調速裝置可實現工頻/變頻轉換,即使在變頻出現故障的情況下,可轉換至工頻,不會影響生產進度。提升力矩大,動態響應較快,適宜液壓機的突變升速的需要。
7.變頻節能,在節能效果上還是屬于低效、簡單,但是比較經濟,能較小噪音
方法二:泵控節能
(一) 電液伺服混合驅動泵控電液伺服數控裝置原理:
泵控伺服數控折彎機包括與數控系統連接的動力源、控制閥組,其特征在于動力源包括伺服電機及與伺服電機連接的雙向定量泵、油箱;控制閥組包括梭閥及調節系統壓力的壓力閥、卸荷閥,還包括單向閥、換向閥、背壓閥、提動閥、安全閥及充液閥;雙向定量泵的進出油口經梭閥控制,正向出油口直接接油缸上腔,反向出油口經提動閥、背壓閥接油缸下腔;雙向定量泵的進出油口經單向閥、換向閥、充液閥接油箱;充液閥連接控制閥;油箱與油缸下腔之間連接有安全閥。具有高效節能,同步精度高的特點。
通過改變雙向變量液壓泵的排量對雙向定量液壓馬達調速。而變量泵的排量調節通過電液伺服閥和雙桿液壓缸組成的閥控式電液伺服閥機構的位移調節來 實現。負載與指令機構間設有測速電動機(速度傳感器),從而構成一個閉環速度控制系統。當向系統輸入指令信號后,控制液壓源的壓力油經電液伺服閥向雙桿液 壓缸供油,使液壓缸驅動變量泵的變量機構在一定位置下工作;液壓馬達的輸出速度由測速電機檢測,轉換為反饋信號,與輸入指令信號相比較,得出偏差信號控制 電液伺服閥的閥口開度,從而使變量泵的排量保持在設定值附近,最終保證雙向定量液壓馬達在希望的轉速值附近工作。位置傳感器構成內部反饋環節,用以提高系統的控制精度。
(二) 電液伺服混合驅動泵控電液系統與傳動方式對比:
控制方式上:采用交流伺服電機的新型伺服液壓機與采用比例伺服閥的傳統伺服液壓機的控制方式是不同的:傳統的伺服液壓機采用的是比例四通閥控主傳動缸,而新型伺服液壓機是交流電機帶動定量泵,采用泵控主傳動液壓缸
(三) 電液伺服混合驅動泵控電液系統優勢:
1、泵控技術取代常規閥控技術,消除節流損失,沒有溢流損失,節能顯著;
2、伺服電機在短時間內可顯著過載,實際安裝功率僅為理論安裝功率的50%
3、油箱容積減小75%,減少液壓油的使用量
4、熱平衡溫度低,無需冷卻裝置,液壓部件壽命延長
5、空閑、快下、保壓、返程狀態下噪音明顯下降,改善工作環境
6、伺服電機比普通電機制動速度更快,緊急情況下壓力、流量切除快
7、油液顆粒敏感度降低從NS7級降為NS9級
8、溫度敏感度下降,工作溫度從-10℃--60℃,拓寬到-10℃--80℃
9、速度匹配性非常高,相同閥組,配6、8、10三種規格泵可以覆蓋30-300噸折彎機
10、特定條件下快下和返程最大速度可達200mm/s
11、工進速度可達20mm/s
(四)電液伺服混合驅動泵控電液伺服數控折彎機解決方案
配置:
(1)SK60、DA73全閉環電液伺服數控系統 一套
(2)3.0kw大伺服電機驅動 2套
(3)電液伺服混合驅動泵控系統 1套
(4)磁柵尺 一套
(5)電液高壓油缸
(6)靜音博士齒輪泵
(五)效果:同步性更好、真正節能高效、結構簡易、速度更快,但是價格較高
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