防爆全液壓交流電動(dòng)叉車的技術(shù)分析

浙江佳力科技股份有限公司 / 陳勇

防爆全液壓交流電動(dòng)叉車的技術(shù)分析

浙江佳力科技股份有限公司 / 陳勇

由于傳統(tǒng)電動(dòng)防爆叉車技術(shù)具有明顯的滯后性，還存在運(yùn)行電流大、耗能大、溫度高以及連接線路復(fù)雜等缺陷，需要進(jìn)行升級(jí)改造；運(yùn)用全新設(shè)計(jì)理念開(kāi)發(fā)防爆全液壓交流電動(dòng)叉車非常必要。基于此，本文對(duì)防爆全液壓交流電動(dòng)叉車的系統(tǒng)組成、工作原理以及技術(shù)亮點(diǎn)等進(jìn)行了全面解析。

防爆電動(dòng)叉車、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)

一、技術(shù)背景

電動(dòng)防爆叉車技術(shù)的出現(xiàn)始于上世紀(jì)60年代，并首先在歐美少數(shù)幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家得以應(yīng)用。這是因?yàn)?，一方面發(fā)達(dá)國(guó)家受生態(tài)環(huán)保壓力以及能源資源緊缺的影響，對(duì)電動(dòng)叉車的需求日益增強(qiáng)；另一方面，隨著企業(yè)安全生產(chǎn)意識(shí)的提高，對(duì)危險(xiǎn)品儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備安全性能的要求也越來(lái)越高，作為儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的叉車自然也需具備良好的安全防爆技術(shù)性能。

在上世紀(jì)六七十年代，電子技術(shù)和電動(dòng)叉車制造技術(shù)還相對(duì)落后，造成電動(dòng)防爆叉車本身存在運(yùn)行電流大、蓄能時(shí)間短、溫度高、電路防爆可控點(diǎn)多等缺陷，在防爆手段上也僅采取隔爆、增安的處理方式，防爆效果欠佳。

自上世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著電子技術(shù)水平的發(fā)展、電動(dòng)叉車制造技術(shù)水平的提高及交流技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)達(dá)國(guó)家電動(dòng)防爆叉車技術(shù)走向了高智能化控制技術(shù)、高運(yùn)行性能、高安全性的發(fā)展道路。中國(guó)在電動(dòng)防爆叉車技術(shù)方面具有明顯的滯后，存在運(yùn)行電流大、耗能大、溫度高以及連接線路復(fù)雜等缺陷，需要進(jìn)行升級(jí)改造。基于此，本文提出了一種新的技術(shù)方案——防爆全液壓交流電動(dòng)叉車。

二、系統(tǒng)組成

本方案中全液壓交流電動(dòng)叉車的系統(tǒng)組成，主要包括液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。

1.液壓系統(tǒng)

（1）由傳動(dòng)相連的單交流電機(jī)和齒輪泵構(gòu)成動(dòng)力裝置。

（2）由起升油缸和傾斜油缸組成升降傾斜裝置。

（3）由連接有優(yōu)先閥的轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向油缸組成轉(zhuǎn)向裝置。

（4）由雙速液壓馬達(dá)、設(shè)置在馬達(dá)上的液壓制動(dòng)器和液壓調(diào)速閥組成行走驅(qū)動(dòng)裝置。其中，液壓制動(dòng)器由控制閥中的行走卸荷制動(dòng)閥控制。

（5）多路閥由傾斜閥、起升閥等組成：多路閥進(jìn)油閥片主油路上設(shè)有一個(gè)溢流閥控制傾斜升降裝置的系統(tǒng)壓力，主油路與傾斜閥和起升閥的腔體相通，其中，起升閥上設(shè)有一個(gè)溢流閥控制起升壓力，傾斜閥連接傾斜油缸，起升閥連接起升油缸。

（6）控制閥由行走卸荷閥、調(diào)壓變速閥等組成：控制閥進(jìn)油閥片主油路上設(shè)有一個(gè)減壓閥控制壓力，調(diào)壓變速閥一油口與二級(jí)調(diào)壓閥連接，另一油口與液壓馬達(dá)的調(diào)速閥連接；行走卸荷閥一油口經(jīng)背壓閥回油箱，另一油口與液壓馬達(dá)制動(dòng)器連接。

（7）換向制動(dòng)閥由行走換向閥、制動(dòng)閥等組成：換向制動(dòng)閥進(jìn)油口設(shè)有一個(gè)溢流閥控制壓力；行走換向閥中位回油箱，另兩位油口分別與液壓馬達(dá)的正、反向油口連接；制動(dòng)閥連接在行走換向閥與液壓馬達(dá)之間。

（8）壓力切換閥由二級(jí)調(diào)壓閥和背壓閥等組成：二級(jí)調(diào)壓閥與控制閥與齒輪泵出油口連接，背壓閥連接在回油路與油箱之間。

（9）由控制閥、齒輪泵、雙速液壓馬達(dá)、換向制動(dòng)閥、壓力切換閥構(gòu)成的回路作為液壓調(diào)速回路。

2.電氣系統(tǒng)

包括蓄電池電源、急停開(kāi)關(guān)、鑰匙開(kāi)關(guān)、交流電機(jī)和交流傳感控制系統(tǒng)。

（1）蓄電池電源作為能源通過(guò)DC-DC變壓器將電源分為高壓電源和低壓電源兩路輸出：低壓電源經(jīng)鑰匙開(kāi)關(guān)接通交流傳感控制系統(tǒng)，交流控制器經(jīng)加速器開(kāi)關(guān)接通用于控制交流電機(jī)；高壓電源接通交流控制器并經(jīng)受控于交流控制器的主接觸器接通交流電機(jī)，在交流控制器上連接有加速器和起升傾斜開(kāi)關(guān)。交流電機(jī)的工作制為60分鐘，交流控制器上連接有儀表，低壓電源經(jīng)各功能開(kāi)關(guān)通過(guò)交流控制器控制電量，通過(guò)儀表顯示精確的電量，并通過(guò)具有自動(dòng)診斷功能的交流控制器對(duì)系統(tǒng)故障通過(guò)儀表顯示故障。

（2）交流傳感控制系統(tǒng)包括：交流控制器、過(guò)載保護(hù)、溫度傳感器、絕緣監(jiān)視器、熱降控制傳感器電子防護(hù)柵等。

三、工作原理

以下結(jié)合液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，詳細(xì)說(shuō)明本方案中全液壓交流電動(dòng)叉車的工作原理。

該叉車以蓄電池作為能源，當(dāng)鑰匙開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，通過(guò)DC-DC變壓器將70V和24V電源接通，這時(shí)主接觸器吸合，電氣系統(tǒng)通電。

當(dāng)腳踏式加速器開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，交流控制器控制交流單電機(jī)直接帶動(dòng)齒輪泵怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，流量通向液壓系統(tǒng)，從而滿足轉(zhuǎn)向器的排量需求，實(shí)現(xiàn)叉車原地轉(zhuǎn)向的功能。

通過(guò)操縱行走換向閥變換叉車的前進(jìn)和后退，并通過(guò)腳踏加速器的行程經(jīng)過(guò)交流控制器控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以控制齒輪泵通向液壓馬達(dá)的排量，進(jìn)而控制叉車的行走速度；當(dāng)松開(kāi)加速器踏下制動(dòng)閥時(shí)，節(jié)流封閉液壓馬達(dá)的A、B油道實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。

操縱控制閥中的速度換向閥，經(jīng)過(guò)能量控制閥中的二級(jí)調(diào)壓閥實(shí)現(xiàn)高壓、低壓，并經(jīng)過(guò)液壓馬達(dá)中的液壓調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)叉車的爬坡行走功能和高速行走功能；通過(guò)控制閥中行走卸荷制動(dòng)閥變換行走工作和系統(tǒng)卸荷的功能，并通過(guò)閥中的制動(dòng)檔連接液壓馬達(dá)中的液壓制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)手制動(dòng)。

在多路閥中的起升閥和傾斜閥上各裝一個(gè)微動(dòng)行程開(kāi)關(guān)，當(dāng)操縱起升閥時(shí)，其加裝的行程開(kāi)關(guān)閉合，接通交流控制器控制交流電機(jī)，帶動(dòng)齒輪泵全速運(yùn)轉(zhuǎn)，使叉車實(shí)現(xiàn)起降功能；當(dāng)操縱傾斜閥時(shí)，利用同樣原理使叉車達(dá)到傾斜功能。

四、技術(shù)亮點(diǎn)

相比于傳統(tǒng)的電動(dòng)防爆叉車，本方案中全液壓交流電動(dòng)叉車的技術(shù)亮點(diǎn)如下：

1.由交流控制器、交流電機(jī)和加速器形成的無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，使行走系統(tǒng)從慢速到快速運(yùn)行狀態(tài)自如、穩(wěn)定、可靠，并且將交流控制器設(shè)計(jì)成既能實(shí)現(xiàn)液壓行走無(wú)級(jí)調(diào)速，又能實(shí)現(xiàn)液壓起升、傾斜控制（由加速器連接交流控制器控制電機(jī)帶動(dòng)齒輪泵運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)液壓行走無(wú)級(jí)調(diào)速，再由起升、傾斜開(kāi)關(guān)連接交流控制器控制電機(jī)帶動(dòng)齒輪泵運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)叉車的起升、傾斜控制）。

2.系統(tǒng)在啟動(dòng)后只是處于怠速狀態(tài)（在交流控制器程序上設(shè)定一個(gè)最低轉(zhuǎn)速，由交流控制器控制電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下工作），使液壓系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向裝置在一定時(shí)間內(nèi)確保能源供給，不工作時(shí)延時(shí)關(guān)閉，這樣不浪費(fèi)系統(tǒng)能量，整機(jī)能耗得以降低。

3.由于是單電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速工作，加之電機(jī)既要具備泵電機(jī)特性又要具備行走電機(jī)特性，所以采用交流電機(jī)，并將其工作時(shí)制設(shè)計(jì)為60分鐘，這樣電機(jī)就滿足了液壓行走和液壓起升的條件。

4.系統(tǒng)具備故障自動(dòng)診斷功能，通過(guò)儀表顯示故障代碼，方便技術(shù)服務(wù)。

5.啟動(dòng)性能良好，交流電機(jī)具有免維護(hù)、高效率、低電流、低噪音等特性，由此對(duì)電機(jī)不會(huì)造成損害，且能耗小。

總之，全液壓交流電動(dòng)叉車將單個(gè)交流電機(jī)作為核心，將電氣系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，使整機(jī)系統(tǒng)提高了效率，降低了能耗，減少了維護(hù)保養(yǎng)，增加了安全性，而且結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、操縱更靈活，整體功能得以增強(qiáng)。

五、結(jié)束語(yǔ)

目前，防爆全液壓交流電動(dòng)叉車已由浙江佳力科技股份有限公司申報(bào)并獲得多項(xiàng)國(guó)際、國(guó)內(nèi)發(fā)明專利與實(shí)用新型專利，順利實(shí)現(xiàn)專利技術(shù)成果轉(zhuǎn)化。

擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的防爆全液壓交流電動(dòng)叉車，已廣泛應(yīng)用于國(guó)防、石油、石化等危險(xiǎn)作業(yè)場(chǎng)所，多次出國(guó)參展受到好評(píng)，并實(shí)現(xiàn)出口海外市場(chǎng)。該叉車的成功研制，不僅為浙江佳力科技股份有限公司創(chuàng)造了較好的經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)，而且促進(jìn)了國(guó)內(nèi)防爆車輛的創(chuàng)新與發(fā)展，為安全生產(chǎn)提供了有力保障。該產(chǎn)品擁有良好的市場(chǎng)前景。