叉车液压系统能耗分析及节能控制技术研究

叉车液压系统能耗分析及节能控制技术研究

林腾

广西壮族自治区特种设备检验研究院百色分院 533000

摘要：在我国经济和科技高速发展的推动下，我国各个生产行业都得到了有效的发展和进步，叉车应用越来越广泛。叉车液压系统节能控制技术的应用是现阶段研究的重要问题。在叉车液压系统运行过程中无法避免功率匹配能量损失、液压源能量转换损失以及液压系统能量传输损失的发生，但是通过对液压源的科学合理的选择，叉车液压系统结构进行科学合理的设计，积极采用先进的节能控制技术，在一定程度上能够有效降低叉车液压系统能耗，从而达到节能的效果。

关键词：叉车；液压系统；功率匹配；节能控制

引文：叉车常常被应用于物料搬运，叉车的应用在一定程度上有效降低了工作强度，给人们的生活和工作带来了许多便利。叉车液压系统能耗问题备受关注，在实际运行过程中难以有效避免功率匹配能量损失、液压源能量转换损失等，叉车液压系统工作效率偏低，大约为50%，因此通过对叉车能量损失分析以及节能控制技术应用深入研究和探析，对提升叉车工作效率和降低能耗有着重要的意义和作用。

1能量损失分析

叉车的有效应用给人们的生活和工作创造了许多便利，叉车在实际运行的过程中往往边行驶边作业，叉车所承受的负荷变化频率非常高，而且变化范围比较宽泛，在叉车液压系统运行的过程中通常存在三次能量转换，分别为油液压力转换为热量和机械能、机械能转换为压力能以及液压泵产生高压油。在叉车液压系统在能量转换和传输时常常会发生能量损失现象，如果出现发动机、负载、泵、阀不匹配的现象，那么极可能造成大量能量损失。在叉车液压系统能量损失方面主要包括以下几点内容。

1.1液压源能量转换损失

在叉车液压系统实际运行的过程中常常会发生系统功率损失，这主要是由于液压泵体结构内部部件常常会存在结合面加密封程度不足，从而导致液压泵发生泄漏的现象，进而导致系统功率损失问题的发生；在叉车液压系统中所使用的油通常会具有一定粘性，从而导致在压泵内常常会发生流阻能量损失；如果油液处于高压体积压缩或者是负压气穴的条件下也常常会发生能量损失现象；在叉车液压系统系统的过程中常常会发生液压泵转速高、吸油阻力和油液粘度过大的现象，往往会造成难以充满密封工作腔，从而导致容积损失，进而造成液压泵的工作效率大幅度下降。

1.2液压系统能量传输损失

在叉车的液压系统中通常包含多种不同的管道，系统管路通常都是由多种管道串联而成，在管道之间还串联了一些局部阻力装置，例如弯头、管接头、过滤器等，在液压油流经这些装置时，常常会发生局部压力损失和沿程压力损失；一些执行元件通常会受到设计和加工工艺因素影响，执行元件摩擦副接触面常常会发生摩擦损失，极可能导致油液发热量和液阻出现一定的变化，从而导致油温过高。如果液压系统油温大于85摄氏度，那么极可能造成铝壳泵发生二次扫堂问题，而且会导致液压阀卡死，对起升油缸上升速度有着不良的影响，甚至可能造成元件小孔堵塞，高压软管和密封件老化的现象发生。

1.3功率匹配能量损失

1.3.1发动机液压泵功率匹配损失

在不同的作业过程中对于发动机功率要求也存在着较大的差异，在发动机和液压泵联合运行过程中，叉车发动机的调速拉杆位置都有与之独立相匹配的最大功率点和最佳节能工作点，这也是叉车最佳匹配调整液压泵的吸收功率。叉车在实际运行的过程中其工作负载具有多变性，并且其变化范围较大，促使叉车液压泵吸收功率也会产生相应的变化，这直接造成叉车发动机转速与最佳节能工作点相差较大，油耗大大提升，从而造成能量损失。

1.3.2液压泵负载功率匹配损失

在叉车液压系统运行时，输出油液通常会经液压控制回路驱动工作装置的倾斜和升降，如果其未能达到工作装置驱动负载所需要的流量要求，那么极可能造成节流损失和溢流损失现象的发生，极可能使油液温度大幅度增加，进而造成叉车液压系统功率过剩损失。若对输出油液进行实时调整到与工作装置驱动负载所需要的流量相符合，然而，极可能与发动机液压泵功率最佳匹配产生矛盾。

1.3.3阀负载功率匹配损失

在叉车作业运行的过程中多路阀起着至关重要的作用，并且是叉车重要的换向和控制元件，但是在流量调节时，存在许多液压油流回油箱，从而导致功率匹配损失；在一些装置微动操作控制过程中，在节流调速时往往采取对操纵阀开度调整的方式，然而，在控制阀节流口处常常会产生大量的节流损失；在叉车处于转向状态中，叉车液压系统转向油缸无法将液压泵输出流量完全吸收，从而导致功率匹配损失。

2叉车液压系统节能控制技术

2.1对液压源进行科学合理的选择

在叉车液压系统液压源选择的过程中一定要保证液压源供油的功率、流量及压力务必要与负载相符合。如果叉车液压系统压力大约相同流量变化较大，那么可以选择使用恒压变量泵；如果叉车液压系统功率较大、负载变大的速度比较慢，那么可以使用恒压恒功率变量泵。在叉车液压系统液压源选择的过程中一定要保证其合理性和可靠性，通过相关的调查研究发现，通过对液压源科学合理的选择，在一定程度上大约可以提升叉车液压系统效率的28%到45%，而且具有良好的节能效果。

2.2对液压系统结构进行科学合理的设计

液压系统结构对叉车液压系统效率和节能效果有着直接的影响，因此务必要对液压系统进行科学合理的设计。在叉车液压系统结构规格确定的过程中需要充分结合液压系统各个位置的最大工作压力和流量。在液压系统回油管路和吸油管路选择的过程中应充分结合液压系统需求，尽量采用高压软管、无缝钢管以及铜管，在管径确定的过程中应充分结合管内液体流速。对油管弯曲半径进行有效的控制，通常将其控制在管道半径的3至5倍的范围内，尽可能降低弯管接头数量，油管弯头处角度应超过90度，尽可能降低截面突变和长度，管路系统应当采取集成化的连接方式。在液压系统结构设计的过程中应尽可能降低液压阀使用数量，应不断加强对液压阀阀口流道、液压元件配合间隙的优化创新设计。液压油粘度必须要达到泵液压要求，而且还需要保证油温应控制在35至60摄氏度的范围内。

2.3对发动机液压泵功率进行科学匹配

在叉车工作运行的过程中发动机转速会随着负载的变化而变化，在此环节速度传感器会对发动机转速进行有效准确测量，角度传感器往往是通过判断油门杆角度对发动机额定转速进行测检测，然而，控制器会对角度传感器和速度传感器检测数据对转速偏差进行有效的分析和计算，转速偏差是叉车液压系统泵液压排量有效控制的重要依据，通过泵液压排量的有效控制和调整，可以有效达到发动机与液压泵功率相符合的效果，从而实现节能的效果，功率匹配控制系统如图一所示。

图一 发动机与液压泵匹配系统

2.4对液压泵负载功率进行科学的匹配

为了可以有效提升​叉车液压系统​运行效率和节能效果​，那么一定要加强对叉车液压泵负载功率​的科学匹配​，务必要保证其输出功率​和负载特性​处于相符合的​状态​，这样能够有效降低​流量和压力​经溢流阀​溢出​量。在叉车液压系统运行的过程中​应​实时检测​液压泵​输出压力​，准确判断​液压泵流量值​、电位信号​阀门开度​以及流量​。在电位输入信号调节的过程中需要充分结合​液压泵流量和过阀流量，对​负载吸收功率​进行科学合理的​调节​，并将其值控制在​液压泵​输出功率​值相接近的范围​。

2.5​加强对​能量回收技术的有效应用​

为了可以有效提升叉车液压系统的节能效果​，一定要加强对​能量回收技术的有效应用​。应加强储能器的有效应用​，通常将其​安装在​叉车液压系统中​，在储能器应用的过程中​需要对其参数进行科学合理的设置​，参数设置应充分结合​液压泵参数​，尽可能降低系统发热和温升过快​现象发生​，进而保证​叉车液压系统运行效率​。除此之外​，在叉车液压系统中安装液压变压器​在一定程度上也可达到​节能效果​，能够有效实现对​工作装置下降的动能和势能的回收​。

结束语​：叉车常常被应用于物料运输​，给人们的生活​带来了许多方便​。叉车液压系统能量损失的原因有多种​，例如​液压源能量转换损失​、功率匹配能量损失等​。为了可以有效提升叉车液压系统运行的节能效果，应加强节能控制技术的有效应用。

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