调速驱动解决方案：更节能，低噪音，低成本

英文作者：Holger Pröhl，Bosch Rexroth AG

中文编译：腾益登

调速驱动解决方案与标准化的液压、电气系统相连接，构成了定制化的，智能的和高效的系统。与传统的液压解决方案相比，调速驱动解决方案潜在的优势包括哪些，外观上又该如何考虑？

与传统方案相比，调速驱动泵解决方案节能达到80%

液压驱动市场正在发生变化。除了功率重量比，机加工者和最终用户越来越多的在寻找更加明确的和更加灵活的解决方案，其应该是紧凑的，安静的，以及高效的和节能的，且能提供高的安全裕度和便捷的安装。由于标准液压和电子元件受到的智能干预，变频调速驱动就可以满足这种复杂的多维需求。

什么是变频调速驱动？

变频调速驱动主要由电机，液压泵和带控制软件的变频器组成，其可连续调节电机速度，以达到负载工作点的最优化。因此，恒定电驱动或者变量泵就可以根据需要供应所需流量，取决于目标任务，以达到控制压力，速度，功率，位置或力的目的。诸如此类的广泛应用包括机床，木材和纸加工设备，以及冶金工业，液压机，压铸机，注塑机等。

变频调速驱动是如何提高效率的？

对于传统液压驱动存在的典型问题，变频调速是一种更优的解决方案。压力不再受比例阀约束而是由速度来控制。因此，与设计相关的压力损失就不再有了。而且，电机的功耗以及泵本身的液压损失也因为使用变频器而降低，电机不再受固定主频控制。因为速度取决于频率的调整，所需的压力可以在最小速度情况下确保实现。因此，有可能使得变量泵工作在最低转速下，从而得到进一步的效率提升。而且，自动保压的过程在某种程度上减少了油液的排出，因此没有液压油经过溢流阀溢流了。这种特性对于夹紧装置特别有用，因为其只需要很低的流量。

变频调速驱动提供了电机，泵与变频器的智能融合

恒压系统变频调速驱动的功能方块图和特性

功能原理和设计

当使用变量泵的时候，系统的流量可以通过电机转速以及泵的排量来计算。运行中，机器设备控制把如压力和流量的指令值传给变频器。压力传感器检测当前系统压力，并反馈给驱动装置。基于控制偏差，集成的PID控制器动态计算所需的电机速度，并调整它满足系统要求，从而得到所需流量和压力。因此，变量泵的摆角总是维持在一个理想的工作点，从而提高泵效率。

对于具有高的动态要求的如力，速度和位置控制，可以由带控制器的伺服电机取代异步电机，变量泵可由定量泵代替。伺服泵目前大量应用在注塑机。

节能达到80%

变频调速驱动不仅减少电机功耗，而且也减少了电机和泵的摩擦损失。因此，在与传统的液压系统相比，其节能达到80%。对于伺服电机更明显，其具有永久磁铁和睡眠唤醒功能，因此电机切换时更节能。此外，CO2的排放也大大降低。最终，由于节能而大大降低了运营成本。

恒速与变频调速驱动-带定量和变量泵

噪音减少达到20dB（A）

进一步的，变频调速驱动的噪音排放遵循EU Directive 2003/10/EC。与传统液压相比，噪音减少达到20dB（A），因为转速越低，噪音级别越低。这种特性可以被很好的应用，比如轴向柱塞泵可接近零速转动。内啮合齿轮泵通常具有更低的结构噪声排放。

减小安装空间

由于紧凑的设计，变频调速驱动通常需要比传统液压系统更少的空间。由于简化的阀技术应用和由此导致的相关需求减少，控制电子也减少，且由于高的动态控制，液压蓄能器也因此减少。在许多情况，由于系统和设备集成度的提高，电机也需要更小的规格尺寸。上述因素，导致更少的热量传递至油液，终端冷却器功率也可以减小甚或不需要。然而，精确的设计也是必须的，确保充分利用系统的负载范围。

投资成本和系统局限性

限制投资成本的关键在于性能需求的空间-不仅对于冷却系统和电机，也包括泵，油箱和噪音问题。因此，必须在各方面寻求一个最佳的平衡点。诸如Rexorth利用SytronixSize的软件工具来评估，其包括基于变频器，最小和最大电机和泵转速，连续工作压力以及短时过载范围等条件下电机的最大和连续转矩。而且，泵的功率限制，速度范围区间的动态特性以及冷却器类型和电机角频率都必须考虑在内。

另外一个重要因子就是基于EU Directive[EC]640/2009的能源效率标准。

变频调速驱动和网络优化的开发接口

系统预配，易于测试

设计，安装和操作安全

与传统液压系统相比，另外一个优势就是智能控制。可切换的压力和流量指令值导致可获取更快的项目工期。而且，通过现场总线通讯，几个不同的指令值也可以保存，选择或者指定。其它的一些优势包括一些特殊的功能诸如蓄能器充填操作，或者液压软启动，从而延长产品生命周期。状态监控和诊断，以及集成的系统设计功能，提高了可操作性和设计安全性。预配置功能保证了安装简单。因此，再复杂的泵驱动系统也可被很快调试好。最重要的，智能控制系统允许集成预防维护概念。

结论

变频调速驱动或者伺服驱动，对液压系统来说具有潜在的优化可能。由于对标准件的智能优化组合，他们把液压系统的可靠性，力控制特性与电气系统的能源特性和动态特性结合起来，为各种应用解决找到了一种优化的电液解决方案。

原文始发于微信公众号（液压传动与控制）：调速驱动解决方案：更节能，低噪音，低成本