低溫泵液壓驅(qū)動系統(tǒng)的應(yīng)用
2017-12-12 16:30:01
在2004年開始實施的GB1589標(biāo)準(zhǔn)中，對運(yùn)輸車輛總質(zhì)量有了明確的規(guī)定，因此為了獲取更多的裝載量和提高運(yùn)輸?shù)男剩囕v的輕型化必然是一個發(fā)展方向。運(yùn)輸深冷液體的車輛必須配置低溫液體離心泵，這樣才能將罐車內(nèi)的液體安全可靠地輸送至被卸載的儲存容器，因此低溫泵驅(qū)動系統(tǒng)(actuation system)的設(shè)計和改進(jìn)已成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點。
1、低溫泵的驅(qū)動方式
低溫泵的驅(qū)動方式有3種，外接電源式、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)(system)及液壓系統(tǒng)。上海凱泉泵業(yè)集團(tuán)有限公司是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。它將原動機(jī)的 機(jī)械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加，主要用來輸送液體包括 水、油、酸堿液、 乳化液、懸乳液和 液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。外接電源式需借助于現(xiàn)場的電力供應(yīng)，這種系統(tǒng)的適應(yīng)性非常差，在無匹配的電力場合，仍需通過自增壓轉(zhuǎn)注，因此罐車沒有辦法實現(xiàn)低壓化。發(fā)電機(jī)系統(tǒng)主要部件包括取力器、傳動軸、發(fā)電機(jī)、控制（control)箱及低溫泵驅(qū)動電機(jī)等，取力器驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電，提供380V/460V 電源給低溫泵電機(jī)從而驅(qū)動低溫泵運(yùn)轉(zhuǎn)，由于增加了發(fā)電機(jī)和附屬控制柜等設(shè)施(shè shī)，使得罐車的重量增加，空間受到限制，無法安裝大功率和大流量的低溫泵。液壓驅(qū)動系統(tǒng)方式由于卸貨速度快于傳統(tǒng)的壓差輸送方法，使得車輛的運(yùn)行效率得到了極大的提高，值得大力推廣應(yīng)用。
2、低溫泵液壓驅(qū)動系統(tǒng)(system)
液壓系統(tǒng)(system)(Hydraulic systems)具有傳遞效率高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、能無級調(diào)速等特點，尤其在移動式車輛上，布局更靈活，能比電機(jī)更容易實現(xiàn)在有限的空間內(nèi)獲取非常高的輸出功率，在工程(Engineering)車輛上的應(yīng)用已非常成熟。上海凱泉泵業(yè)集團(tuán)有限公司性能的技術(shù)參數(shù)有流量、吸程、 揚(yáng)程、軸功率、水功率、效率等；根據(jù)不同的工作原理可分為 容積水泵、葉片泵等類型。 容積泵是利用其工作室容積的變化來傳遞能量； 葉片泵是利用回轉(zhuǎn)葉片與水的相互作用來傳遞能量，有 離心泵、 軸流泵和 混流泵等類型。
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1、液壓系統(tǒng)原理
低溫泵液壓驅(qū)動系統(tǒng)原理如圖1所示。該系統(tǒng)包含液壓泵(Hydraulic pumps)、液壓電動機(jī)、發(fā)動機(jī)、流量調(diào)節(jié)閥、油管、油箱、過濾器、冷卻器及安全閥等。系統(tǒng)工作時，激活取力器，將車輛發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速抬升至相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，液壓泵輸出的高壓液壓油驅(qū)動液壓馬達(dá)，從而帶動低溫泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。液壓馬達(dá)的回油及泄漏油通過油冷卻器的冷卻，再經(jīng)過濾器過濾后回至油箱。比例閥中內(nèi)置了安全閥，當(dāng)超壓時，液壓油通過安全閥回至油箱。
調(diào)節(jié)低溫泵的轉(zhuǎn)速時，可通過(tōng guò)改變可變電阻的大小調(diào)節(jié)比例閥的輸入電流，控制液壓馬達(dá)的輸入流量。輸入電流越高，則通過比例閥的液壓油流量越高，低溫泵的轉(zhuǎn)速也就越快，能獲取更高的揚(yáng)程和流量。在液壓馬達(dá)的進(jìn)出油管路上配置單向閥，防止由于液壓油的突然停止供應(yīng)導(dǎo)致液壓馬達(dá)急停而引起低溫泵的損壞; 在停泵時由于馬達(dá)進(jìn)油回路的壓力降至零，馬達(dá)回流回路的油通過單向閥進(jìn)入進(jìn)油回路，使低溫泵緩慢停轉(zhuǎn)。在油箱上安裝了油溫傳感器，當(dāng)油溫超過設(shè)定值后啟動油冷卻器工作，降低液壓油的溫度，減少由于溫度過高引起的泄漏或延長液壓部件的使用的時長。在液壓泵(Hydraulic pumps)的出口管路上配置一個壓力表，可以幫助操作控制人員了解系統(tǒng)的工作狀況。
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2、液壓系統(tǒng)(Hydraulic systems)選型設(shè)計
系統(tǒng)(system)采用開式回路，液壓泵(Hydraulic pumps)采用變量泵，系統(tǒng)內(nèi)的能量損耗和產(chǎn)生的熱量將會大大最大化減少，這將使液壓泵及液壓馬達(dá)具有更高的可靠性和更長的使用壽命。
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1、液壓馬達(dá)
根據(jù)低溫泵的允許轉(zhuǎn)速，液壓馬達(dá)最大轉(zhuǎn)速應(yīng)大于低溫泵的允許轉(zhuǎn)速，最大持續(xù)功率（指物體在單位時間內(nèi)所做的功的多少）應(yīng)大于低溫泵在允許轉(zhuǎn)速標(biāo)定流量下相對應(yīng)的功率。
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2、液壓泵
泵容量或規(guī)格應(yīng)能為液壓馬達(dá)提供足夠的液壓油流量，泵的規(guī)格選擇(xuanze)取決于所需流量、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和取力器的傳動比。
3、分析(Analyse)和結(jié)果
1 ) 運(yùn)輸成本。液壓系統(tǒng)主要是由一些小的液壓部件組成，整個系統(tǒng)的重量較輕，從而能裝載更多的貨物，降低運(yùn)輸成本。
2) 系統(tǒng)的適用性和可靠性。液壓系統(tǒng)和發(fā)馬達(dá)系統(tǒng)是靠車輛發(fā)動機(jī)自身動力來驅(qū)動的，因此罐車不管何時何地都能快速地卸貨。低溫泵控制柜和發(fā)電機(jī)控制柜電路復(fù)雜，鑒于罐車的移動特性、道路的顛簸等原因，控制柜內(nèi)部的接線容易松動，卻不易發(fā)現(xiàn)，有時導(dǎo)致(cause)罐車到達(dá)目的地后無法順利卸貨。而液壓系統(tǒng)的連接比較可靠，液壓元件(Hydraulic element)也不易損壞。因此采用液壓系統(tǒng)可靠性更高。
3) 運(yùn)行效率。凱泉泵業(yè)開動前，先將泵和進(jìn)水管灌滿水，水泵運(yùn)轉(zhuǎn)后，在 葉輪高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力的作用下，葉輪流道里的水被甩向四周，壓入蝸殼，葉輪入口形成真空，水池的水在外界大氣壓力下沿吸水管被吸入補(bǔ)充了這個空間。繼而吸入的水又被葉輪甩出經(jīng)蝸殼而進(jìn)入出水管。配置在罐車上的兩種中壓低溫泵的參數(shù)見表3。
可知，液壓驅(qū)動的低溫泵在輸送流量上有明顯的優(yōu)勢。上海凱泉泵業(yè)集團(tuán)有限公司性能的技術(shù)參數(shù)有流量、吸程、 揚(yáng)程、軸功率、水功率、效率等；根據(jù)不同的工作原理可分為 容積水泵、葉片泵等類型。 容積泵是利用其工作室容積的變化來傳遞能量； 葉片泵是利用回轉(zhuǎn)葉片與水的相互作用來傳遞能量，有 離心泵、 軸流泵和 混流泵等類型。在卸相同數(shù)量的貨物時，采用液壓驅(qū)動方式至少可節(jié)省25% 的卸貨時間，用高壓泵甚至達(dá)到50%。
4) 安全性。對于運(yùn)輸易燃易爆液體的低溫液體罐車或其它罐式車輛，從安全性角度來說，液壓系統(tǒng)(Hydraulic systems)是最合適的一種方式。由于目前法規(guī)暫時還不允許在運(yùn)輸易燃易爆的車輛上安裝卸液泵，使得液壓驅(qū)動方式在此類車輛上的應(yīng)用將成為一種可能。
5) 其它方面。上海凱泉泵業(yè)集團(tuán)有限公司性能的技術(shù)參數(shù)有流量、吸程、 揚(yáng)程、軸功率、水功率、效率等；根據(jù)不同的工作原理可分為 容積水泵、葉片泵等類型。 容積泵是利用其工作室容積的變化來傳遞能量； 葉片泵是利用回轉(zhuǎn)葉片與水的相互作用來傳遞能量，有 離心泵、 軸流泵和 混流泵等類型。由于低溫液體罐車運(yùn)輸介質(zhì)的特殊性，閥門管路系統(tǒng)(system)操作控制箱非常潮濕及溫度非常低，電子元件保護(hù)不當(dāng)就容易引起失效。因此電子元件的密閉保護(hù)或電子元件在這種環(huán)境下的可靠性應(yīng)進(jìn)一步改善提高。為防止由此引起系統(tǒng)工作不良的情況(Condition)，在比例閥上加裝手動控制功能，可使系統(tǒng)的故障率降至更低。
水環(huán)式真空泵