液壓節(jié)能技術(shù)在電動叉車行業(yè)的應(yīng)用研究

陳黎升

摘 要：本次研究以電動叉車為主題，選取與電動叉車行業(yè)發(fā)展密切相關(guān)的液壓節(jié)能技術(shù)作為研究對象，探討液壓節(jié)能技術(shù)在電動叉車行業(yè)的相關(guān)應(yīng)用問題。具體論述中，先從特征分析的角度，對電動叉車液壓傳動系統(tǒng)進行了簡要說明;然后，結(jié)合當(dāng)前電動叉車行業(yè)的節(jié)能需求對電動叉車能耗進行分析;并在此基礎(chǔ)上按照問題分析與策略選擇的邏輯，針對不同類型的液壓節(jié)能技術(shù)及其應(yīng)用問題進行具體闡述。

關(guān)鍵詞：液壓節(jié)能技術(shù);電動叉車;應(yīng)用

中國是人口大國，但在人均資源占有率方面相對偏低，因此，面臨著進一步發(fā)展的資源條件限定。為了有效化解這一矛盾，需要采用一些新的科技手段，在節(jié)約能源的同時，滿足自身發(fā)展的資源需求。以電動叉車行業(yè)為例，當(dāng)前能夠借助工業(yè)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型升級與經(jīng)濟領(lǐng)域的總體改革，引入液壓節(jié)能技術(shù)，從而使其在整個行業(yè)中發(fā)揮其具有比較優(yōu)勢的功能。下面結(jié)合電動叉車行業(yè)發(fā)展的一般情況，對主題展開具體分析。

1、電動叉車液壓傳動系統(tǒng)組成與特征

1.1傳動液壓系統(tǒng)的組成

電動叉車液壓系統(tǒng)是由液壓動力源與多個回路共同組成，液壓動力源主要是由電動機驅(qū)動液壓泵來實現(xiàn);匹配性回路，主要包括了舉升、轉(zhuǎn)向、傾斜液壓回路。在其工作狀態(tài)中，會通過各個功能不同的閥門調(diào)節(jié)控制，實現(xiàn)液壓傳動。

1.2傳動液壓系統(tǒng)的特征

眾所周知，在電動叉車作業(yè)中，包括了運輸裝卸這個環(huán)節(jié)，因而在作業(yè)實踐中，會伴隨發(fā)生工作狀態(tài)的非持續(xù)性問題、負(fù)荷頻繁變化的問題、循環(huán)啟停的問題、重復(fù)升降的問題等;而當(dāng)這些問題頻繁發(fā)生時，就會使電動叉車液壓傳動系統(tǒng)中的各類組成構(gòu)件工作量增加，如各個控制調(diào)節(jié)閥，就會在諸問題的頻繁發(fā)生中，因動作頻繁而導(dǎo)致液壓油發(fā)熱過度的現(xiàn)象，所以，在這種以作業(yè)特征為限定的條件下，實質(zhì)上會出現(xiàn)較大的能量損耗，從而在整體上降低電動叉車液壓系統(tǒng)的工作效率。

2、電動叉車能耗問題分析

2.1能耗分析

電動叉車的能量消耗，由其工作原理的物理特性所決定。具體而言，驅(qū)動、轉(zhuǎn)向、傾斜，以及舉升四個物理動作中，車輪驅(qū)動環(huán)節(jié)，會因行走電機而產(chǎn)生一定的電能消耗;在轉(zhuǎn)向環(huán)節(jié)，主要是在動作過程中會對液壓能進行一定的消耗;而傾斜動作具有一定的比較優(yōu)勢，耗能較其它環(huán)節(jié)相對較少，可以忽略不計;而舉升負(fù)載環(huán)節(jié)，要實現(xiàn)叉架的升降，進而滿足勢能與液壓能之間的轉(zhuǎn)投。因此，四個環(huán)節(jié)必然因其物理作業(yè)狀態(tài)而產(chǎn)生各自不同形式的能量轉(zhuǎn)換，以及能量損耗。

2.2能耗試驗要求

在電動叉車能耗試驗中，按照《平衡重式叉車整機試驗方法》（JB/T 3300-2010）所要求的運行工況標(biāo)準(zhǔn)，以“運行狀態(tài)”和“標(biāo)準(zhǔn)載荷”作為能耗測定對象;按照標(biāo)準(zhǔn)試驗方法，采用持續(xù)型或不間斷式操作與運行方法; 其中的循環(huán)試驗標(biāo)準(zhǔn)以其基本試驗要求的每小時次數(shù)為準(zhǔn)，能夠滿足60次/h。

2.3能耗試驗過程

首先，在滿足試驗要求后，要求對整個試驗過程進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，具體包括電流、電壓、流量，以及數(shù)據(jù)采集卡和壓力傳感器各個要素方面的數(shù)據(jù)。其次，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)繪制關(guān)系曲線，具體包括各項工況電流和電壓，與時間之間關(guān)系。第三，在數(shù)據(jù)統(tǒng)計與關(guān)系曲線分析的基礎(chǔ)上，獲得一次標(biāo)準(zhǔn)化的電動叉車能耗分布數(shù)據(jù)。本次針對電動叉車耗能試驗的結(jié)果表明，在其耗能分布方面，主要集中在三個物理動作方面，分別是車輪驅(qū)動、轉(zhuǎn)向，以及舉升負(fù)載的工況。在能耗方面的分布數(shù)據(jù)依次為4110kJ、907 kJ、3361 kJ;各工況能耗所占比率依次為49.1%、10.8%、40.1%。

2.4能耗試驗結(jié)果

對三項工況的能耗與百分比進行比較分析，發(fā)現(xiàn)，舉升與行走占比大于轉(zhuǎn)向工況。第五，進行具體分析后發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)叉車液壓傳動系統(tǒng)中，主要是下降負(fù)載時，存在高壓油的釋放情況，根源在于流溢閥;尤其是當(dāng)其制動時，制動分泵會因摩擦片的推動問題而生成熱能，具體是指車輪動能轉(zhuǎn)化為熱能形式。這樣，就造成了能耗損失。

3、液壓節(jié)能技術(shù)及其應(yīng)用

3.1技術(shù)選擇與應(yīng)用分析

通過以上分析，可以看出在電動叉車行業(yè)，傳動液壓系統(tǒng)的不足之處在于能耗;而試驗結(jié)果表明需要采用相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)對其中的車輪驅(qū)動與下降負(fù)載工況能耗進行節(jié)能處理。但是，液壓節(jié)能技術(shù)的類型較多，如馬達驅(qū)動液壓節(jié)能技術(shù)、變頻液壓動力傳動節(jié)能技術(shù)、二次調(diào)節(jié)靜液傳動節(jié)能技術(shù)、負(fù)載敏感技術(shù)、蓄能器能量回收技術(shù)等。當(dāng)前，我國電動叉車行業(yè)處于轉(zhuǎn)型發(fā)展時期，電動叉車行業(yè)的一般發(fā)展情況，既要求解決問題，又需要在生產(chǎn)成本方面有所控制。所以，下面結(jié)合當(dāng)前電動叉車行業(yè)的能耗問題，選取與其對應(yīng)性相對較強的液壓節(jié)能技術(shù)進行應(yīng)用說明。

3.2以伺服電機-液壓泵節(jié)能技術(shù)為例

電動叉車傳動系統(tǒng)中的能耗主要來自于車輪驅(qū)動，因此，可以借助馬達驅(qū)動的節(jié)能技術(shù)進行解決，針對問題可以選擇伺服電機-液壓泵技術(shù)，此項技術(shù)也稱馬達驅(qū)動技術(shù)。具體而言，它是以現(xiàn)代電力傳動為基礎(chǔ)，結(jié)合二次元件，以伺服調(diào)速功能實現(xiàn)的液壓節(jié)能技術(shù)，以此功能將電動機與液壓泵進行組合，從而可以針對液壓缸活塞位置比例閥，進行調(diào)速控制，并實現(xiàn)下降負(fù)載勢能的回收。其特點是精準(zhǔn)、高效。以下降負(fù)載為例，就可以在馬達工況的二次元件作用下，將負(fù)載熱能成功轉(zhuǎn)換為動能，從而使伺服電機對驅(qū)動受變頻器的有效控制，這樣，就能夠在轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度（速度快于毫秒級別）條件限定下，直接把產(chǎn)生的電能反饋到直流電路，并通過超級電容實現(xiàn)電能回收儲存。

3.3以變頻液壓動力傳動節(jié)能技術(shù)為例

在電動叉車的電力系統(tǒng)中，若能夠?qū)崿F(xiàn)供電電源頻率的改變，則可以針對其執(zhí)行機構(gòu)，完成無級調(diào)速。變頻調(diào)速技術(shù)即是滿足了這一功能，它能夠幫助電動機在其工況作業(yè)中，達到高效化。具體而言，在電動叉車液壓傳動系統(tǒng)中，利用變頻液壓動力傳動節(jié)能技術(shù)，主要是在整體上構(gòu)建一個系統(tǒng)化的變轉(zhuǎn)速容積調(diào)速體系。這樣，節(jié)流調(diào)流環(huán)節(jié)與容積控制環(huán)節(jié)，均能夠在變頻調(diào)節(jié)技術(shù)支持下，實現(xiàn)節(jié)能。當(dāng)前，該液壓節(jié)能技術(shù)主要是針對傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)中的變量泵進行調(diào)整。具體是將交流電動機、變頻器與定量泵進行形式化組合，從而針對系統(tǒng)油路，采用控制器實現(xiàn)信息反饋;針對電動機轉(zhuǎn)速，利用變頻器進行自動化的信號輸出，這樣就使整個功率得到了改變;進而減少安全閥數(shù)量、簡化回路系統(tǒng)、降低能耗損失，最終達到電源有效利用與工況作業(yè)效率的提升。另外，在電動機調(diào)速范圍擴大后，調(diào)速的控制性能更佳，其中的噪音控制更好，從而在能耗與噪音污染方面均能夠起到節(jié)能作用。

4、結(jié)束語

總之，生態(tài)環(huán)保已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的一個主要方向，在電動叉車行業(yè)普遍應(yīng)用液壓節(jié)能技術(shù)可以更好的促進該行業(yè)在整體上實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級，并在我國當(dāng)前總體經(jīng)濟框架體系構(gòu)建中，為進一步的能源應(yīng)用效率提升與工業(yè)智能化發(fā)展提供一個較好的切入口。尤其是以5G技術(shù)為主導(dǎo)的物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建與發(fā)展中，可以在此基礎(chǔ)上，更好的促進電動叉車行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型到一個能和國際同行業(yè)相競爭的新階段。

參考文獻：

[1]魯福陽.液壓機械節(jié)能控制技術(shù)發(fā)展研究[J].城鎮(zhèn)建設(shè)，2020，12（1）：206.

[2]鮑小偉.國內(nèi)外液壓挖掘機節(jié)能技術(shù)專利申請研究[J].南方農(nóng)機，2019，50（20）：9.

[3]胡勝.工程機械液壓節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].工程技術(shù)研究，2019，4（13）：63-64.

[4]丘銘軍，張永鋒，聶朝瑞， 等.基于低功耗節(jié)能技術(shù)的液壓位置閉環(huán)控制系統(tǒng)試驗研究及應(yīng)用淺析[J].液壓氣動與密封，2018，38（10）：44-47.