节能液压–工业应用大势所趋

      近日，天津恒创液压件有限公司周维科与《液压传动与控制》编者腾益登，就节能液压了进行了交流，现就交流提纲整理如下，Q代表周维科，A代表腾益登，供读者享用。

Q：节能电机的政策背景

A：在国家碳达峰、碳中和的政策背景之下，自2021年6月1日起，《GB18613-2020电动机能效限定值及能效等级》等9项强制性国家标准正式实施。IE3等级以下的电动机已经被列入淘汰目录。

2021年11月，工信部和市场监管总局联合印发《电机能效提升计划（2021-2023）》的通知。通知中明确强调要严格执行《电动机能效限定值及能效等级》等国家标准，进一步强化重点用能设备节能管理，加快高效节能电机推广应用，持续提高能源资源利用效率，推动工业绿色高质量发展，助力实现碳达峰碳中和目标。鼓励钢铁、有色、石化、化工、建材、纺织等重点工业行业开展用能设备节能诊断，结合设备能效水平和运行维护情况，评估先进节能技术装备推广应用潜力。引导企业实施电机等重点用能设备更新升级，优先选用高效节能电机，加快淘汰不符合现行国家能效标准要求的落后低效电机。鼓励企业对低效运行的风机、泵、压缩机等电机系统开展匹配性节能改造和运行控制优化等。

Q：目前节能液压的应用状况

A：在国外的大公司，均推出不同的节能伺服产品，如力士乐的Sytronix系统，MOOG的EPU系统，和parker的DCP系统等等。

在实际产品应用层面，据我了解，在注塑机、硫化机等行业较早的应用了伺服电机节能液压站，目前在冶金行业也是发展迅速，无论是设计单位，还是最终客户（钢厂），对此都有极大的兴趣和需求。

当然，由于该技术应用较新，包括其工作原理和实际应用效果，还是有很多人对此存有怀疑。

Q：传统液压站的节能原理

A：一些液压系统是采用定量泵+恒速电机的控制方式，这种系统在恒压下一直存在溢流，浪费了大量能源。在工业上，人们逐渐采用恒压变量泵+恒速电机的控制方式。其工作原理是：通过改变斜盘摆角，调节流量输出，实现节能。

Q：目前节能液压技术的工作原理

A：基于恒压控制思想，采用伺服电机+定量泵的的控制方式，系统组成主要包括：伺服电机+伺服驱动器+定量泵+压力传感器+编码器等。按需供油。

由于是基于恒压思想，我们不需要知道具体的油缸动作时序。

即使是在油缸动作的情况下，伺服电机是同步电机不需要励磁，其比传统恒速电机也要节能5~10%左右。

但是更重要的区别在待机工况。待机时间越长，节能越明显。

传统的恒速电机在待机1500r/min的情况下，待机电流大约是额定电流的30~40%。而伺服电机由于在低转速运行，转速可在0~400转之间，具有极大的节能空间。

Q：如何设计更加节能的伺服液压系统

A：节能液压的节能的多少跟多种因素相关，从控制的角度讲，控制策略是最主要的。对于大多数的液压设计工程师来讲，如何设计系统才能更节能呢？这里主要包括以下几方面：节能液压泵的选择（如何保证和实现最低转速要求）、蓄能器的配置（保压需求）、整个液压系统配置（比如说选用泄漏量更小的阀）

Q：伺服电机节能的优势在哪里？

A：最主要的， 就是比传统的恒压变量泵技术更加节能，可节约40~80%以上。，此外，由于伺服电机更紧凑，比传统恒速电机更节约空间；另外电机发热减少，对冷却器的冷却功率、冷却水的耗量均减小；电机、泵长时间低转速运行，对其寿命也会带来好处；由于物联网引入，可以更好的对伺服节能液压系统进行监控，包括其工作压力、流量、转速、电流、扭矩等等。

Q：节能伺服液压站的关键元件泵的选择？

A：节能伺服的控制策略目前基本没有问题，目前主要核心的技术就是如何寻找市场上满足节能需要的液压泵产品，在这里面，可选择的包括叶片泵、齿轮泵、轴向柱塞泵、径向柱塞泵。对于有长期保压需求的场合，我们希望泵的转速越低越好，这样节能效果越明显。叶片泵、内啮合齿轮泵的最低转速有限，市场上大部分供应商可提供的最低转速在100~400r/min之间；经过改良的轴向柱塞泵具有较好的节能效果，最低转速可以在50~200r/min之间；而结构特殊的径向柱塞泵，经过观察，最低转速可长期在接近于0r/min的工况下工作。

除了关心最低转速之外，我们还会关心排量和最高工作压力。通常的产品都是，低排量，具有更低最低转速，工作压力也可以很高，可以达到280甚至350bar，但是大排量的泵，最低允许转速和工作压力就下来了，比如叶片泵和齿轮泵，其甚至低于160bar了。

因此，选择产品的时候，会综合考虑排量、最高工作压力、最低转速以及成本，从中做出权衡。

Q：节能伺服液压运行时需要关心的技术参数？

A：待机时最低转速。

待机时速度波动。

待机时压力波动。

伺服泵组的响应时间。

待机–全速运转时的压力波动。

Q：对未来节能伺服液压的看法？

A：节能伺服液压不仅是应用技术提升的需求，设计工程师非常关心；而且也是最终客户的需求，毕竟其实实在在的带来运营成本的节约。可以预见，在未来，不仅存量市场，有大量的改造需求，而且对于新项目市场，也会有越来越多的应用。如果不改变，市场会推着大家前进。

原文始发于微信公众号（智能液压传动）：节能液压–工业应用大势所趋