一種陶瓷壓磚機(jī)泵站節(jié)能裝置和控制方法

摘 要：本文介紹了陶瓷壓磚機(jī)泵站控制裝置和控制方法，及分析了現(xiàn)有的泵站控制裝置的原理和優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了一種新的泵站節(jié)能裝置和控制方法。通過新的泵站節(jié)能裝置和控制方法可以使泵站的能耗更低，控制更靈活，改造成本也低。

關(guān)鍵詞：泵站；節(jié)能裝置；控制方法；陶瓷壓磚機(jī)

1 引 言

傳統(tǒng)的建筑陶瓷產(chǎn)業(yè)是典型的高能耗、高資源消耗、高環(huán)境污染的產(chǎn)業(yè)。隨著近年來國家大力推行節(jié)能減排，且措施越來越嚴(yán)厲，陶瓷磚生產(chǎn)的成本也越來越高，許多陶瓷企業(yè)都面臨新一輪的變革和生存考驗(yàn)，要么轉(zhuǎn)型升級要么被淘汰。因此，解決資源消耗和環(huán)境污染的問題成為可持續(xù)發(fā)展的難點(diǎn)和關(guān)鍵。

作為陶瓷企業(yè)的核心設(shè)備，陶瓷壓機(jī)的能耗一定程度決定了陶瓷企業(yè)的能耗。泵站作為陶瓷壓機(jī)的動力源，決定了陶瓷壓機(jī)的能耗。如何節(jié)約泵站耗能，降低泵站輸出功率浪費(fèi)問題勢在必行。

2當(dāng)前陶瓷壓磚機(jī)泵站控制裝置和控制方法

當(dāng)前陶瓷壓磚機(jī)的泵站采用的是普通異步電機(jī)帶一個(gè)變量泵來給整個(gè)系統(tǒng)提供動力源。其工作原理和泵站控制機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1、2所示。

具體工作原理如下：如圖1所示：電磁換向閥YV501得電時(shí)，主泵起壓，通過調(diào)整V501溢流閥的開度可以調(diào)整泵出口壓力（即系統(tǒng)壓力）的大小。壓機(jī)工作過程中，電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，變量泵根據(jù)調(diào)定的系統(tǒng)壓力調(diào)整泵的擺角，以達(dá)到控制系統(tǒng)壓力。

當(dāng)系統(tǒng)壓力較低時(shí)，泵處于最大排量狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)壓力增大到溢流閥V501壓力時(shí)，泵排量減小，輸出流量減小，壓力隨之減小。

根據(jù)公式：泵消耗的功率也即泵驅(qū)動功率計(jì)算公式如下：

泵驅(qū)動功率：P= （kW）

式中P—液壓泵的額定壓力，MPa；

Q—液壓泵的額定流量，L/min；

ηp—液壓泵的總效率；

ψ—轉(zhuǎn)換系數(shù)；

陶瓷壓機(jī)壓制循環(huán)周期中泵驅(qū)動的等值功率

= （kW）；

N—工作循環(huán)階段的總數(shù)；

P—循環(huán)周期第i階段所需功率，kW；

t—第i階段持續(xù)的時(shí)間，s。

根據(jù)上述公式，在流量需求一定的情況下，第i階段P壓力越小，對應(yīng)P就越小，相應(yīng)循環(huán)周期中泵驅(qū)動的等值功率就越小，能耗也越低。

根據(jù)陶瓷壓機(jī)動作流程圖，可以計(jì)算出陶瓷壓機(jī)各個(gè)階段的功率，進(jìn)而計(jì)算出陶瓷壓機(jī)壓制循環(huán)周期的總功率，也即上面的。

如圖3壓機(jī)動作流程圖：陶瓷壓機(jī)壓制過程中，在推磚布料階段整個(gè)壓機(jī)不動作，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)壓力幾乎沒有變化，泵輸出流量較小。若此時(shí)將該階段的泵出口壓力降低，相對應(yīng)該階段的功率也降低，整個(gè)循環(huán)周期的總功率也降低，也即能耗也降低。

3泵站節(jié)能裝置和控制方法

為了解決上述節(jié)能問題，提供了一種陶瓷壓磚機(jī)泵站節(jié)能裝置和控制方法。其工作原理和泵站節(jié)能控制機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖4、5、6所示

具體的工作原理：如圖4所示，電磁換向閥YV501得電時(shí)，主泵起壓，通過調(diào)整V501溢流閥的開度可以調(diào)整系統(tǒng)壓力的大??；當(dāng)壓機(jī)在推磚布料階段或者需求的系統(tǒng)壓力較低時(shí)，電磁換向閥YV502得電，此時(shí)系統(tǒng)壓力由V502溢流閥的大小來決定。將V502調(diào)到較小壓力，可以一定程度的節(jié)約能量。

為了保證壓機(jī)動作的連續(xù)并且壓制頻率不受影響，每次壓力切換之前，系統(tǒng)壓力需要恢復(fù)到初始設(shè)定壓力（蓄能器完成壓力填充）。

根據(jù)變量泵的控制邏輯，當(dāng)系統(tǒng)壓力未達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，變量泵會大排量輸出。如果此時(shí)突然將泵口壓力切換為小壓力，泵會有較大沖擊，對泵的使用壽命會有一定影響。何時(shí)進(jìn)行壓力切換是保證泵能快速、平穩(wěn)地進(jìn)行壓力切換的關(guān)鍵，也是本方案解決的關(guān)鍵問題。

本方案提供了一種控制方法如圖7所示： 自控柜的CPU對系統(tǒng)壓力進(jìn)行檢測，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)系統(tǒng)壓力時(shí)，此時(shí)程序給200ms左右的延時(shí)之后再給電磁換向閥YV502通電，切換到較低壓力；當(dāng)需要系統(tǒng)需要轉(zhuǎn)高壓時(shí)，YV502失電，YV501得電。

4節(jié)能測試

針對上述節(jié)能裝置和控制方法，對能耗做了下列理論計(jì)算：（1）對壓制過程中每個(gè)階段進(jìn)行了功耗計(jì)算（如圖8所示）進(jìn)而計(jì)算出改造前后的平均功耗；（2）功耗液壓仿真（如圖9）。通過理論計(jì)算，再次對控制算法進(jìn)行了優(yōu)化，鞏固和提升了相關(guān)參數(shù)。

將上述節(jié)能裝置和控制方法應(yīng)用在7500T陶瓷壓機(jī)上，統(tǒng)計(jì)出了下列節(jié)能數(shù)據(jù)，具體如圖10、圖11所示。

如圖11所示，在保證產(chǎn)量與質(zhì)量同時(shí)兼顧的情況下，使用本節(jié)能裝置和控制方法每壓次能耗由0.5418kwh降至0.51415kwh，綜合節(jié)電率在5%左右。以泵站總功率220Kw，節(jié)電率5%來計(jì)算，一個(gè)小時(shí)節(jié)電11Kw.h，一天節(jié)電264Kw.h，一個(gè)月節(jié)電7920Kw.h，一年節(jié)電96360Kw.h。在硬件增加成本不高（增加一個(gè)電磁閥、一個(gè)溢流閥，一個(gè)油路塊及若干螺釘）的情況下，結(jié)合好的控制方法，節(jié)能收益比還是非?？捎^的。

5本技術(shù)方案的應(yīng)用

通過試驗(yàn)以及實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證了本技術(shù)在節(jié)能性是可行的，并且得到了顯著的效果。目前此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到恒力泰的很多機(jī)型。后續(xù)會進(jìn)一步推廣到其他機(jī)型（含非陶瓷壓機(jī)）上使用，降低客戶的使用能耗。

本技術(shù)方案作為通用節(jié)能技術(shù)，可以用在所有變量泵控制的場合。作為本方案的延伸，根據(jù)不同的工況，還可以再做多一級甚至多級壓力切換，進(jìn)而再進(jìn)一步優(yōu)化能耗。一定程度上可以實(shí)現(xiàn)電子泵比例調(diào)壓的功能。

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