安川A1000S電液伺服系統(tǒng)油壓壓力機(jī)節(jié)能應(yīng)用

前言 液壓壓力機(jī)主要是有機(jī)架、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、加壓油缸、上模及下模，加壓油缸裝在機(jī)架上端，并與上模聯(lián)接。加壓油缸由主油泵提供動(dòng)力，來驅(qū)使上模的來回運(yùn)動(dòng)，工藝過程一般分為空程快速下降、慢速下降、工作加壓、保壓，卸壓回程、浮動(dòng)壓邊及頂出等動(dòng)作，各個(gè)動(dòng)作所需要的工作壓力和流量是不同的。在傳統(tǒng)定量泵的液壓系統(tǒng)中，油泵馬達(dá)以恒定的轉(zhuǎn)速提供恒定的流量，而工作所需壓力和流量大小是靠壓力比例閥和流量比例閥來調(diào)節(jié)的，通過調(diào)整壓力或流量比例閥的開度來控制壓力和流量的大小。多余的液壓油通過溢流閥回流，此過程叫高壓截流，據(jù)統(tǒng)計(jì)由高壓溢流造成的能量損失高達(dá)36％～68％。

電液混合伺服泵技術(shù) 2001年由上海派豐KEB公司與寧波海天塑機(jī)公司合作開發(fā)出第一款伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的定量泵油壓系統(tǒng)，電將原有靠比例閥溢流的定量泵-異步電機(jī)系統(tǒng)替換為伺服電機(jī)和內(nèi)嚙合齒輪泵，靠高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的伺服電機(jī)來根據(jù)機(jī)器實(shí)際所需的流量來調(diào)節(jié)油泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了液壓油的按需供給特性，使得新的液壓系統(tǒng)幾乎沒有溢流，從而實(shí)現(xiàn)了最高70%的節(jié)能效果，一舉在注塑機(jī)行業(yè)終結(jié)了對(duì)變量泵節(jié)能技術(shù)的研究。

從技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)看，我國(guó)的電液伺服發(fā)展水平目前還處在一個(gè)發(fā)展階段，雖然在常規(guī)電液伺服技術(shù)方面，我們有了一定的發(fā)展。但在電液伺服高端產(chǎn)品及應(yīng)用技術(shù)方面，我們距離國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)水平還有著很大的差距。電液伺服技術(shù)是集機(jī)械、液壓和自動(dòng)控制于一體的綜合性技術(shù)，要發(fā)展國(guó)內(nèi)的電液伺服技術(shù)必須要從機(jī)械、液壓、自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)等各技術(shù)領(lǐng)域同步推進(jìn)

近兩年，隨著高性價(jià)比的伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服電機(jī)，以及高質(zhì)量高壓力的油泵的出現(xiàn)，油壓壓力機(jī)這種高耗能的設(shè)備越來越多的使用了伺服泵系統(tǒng)。

一臺(tái)裝有伺服驅(qū)動(dòng)節(jié)能系統(tǒng)的1000kN的油壓機(jī)每年節(jié)省電力6000kWh，每年可以減少6000kg二氧化碳排放，它還以節(jié)省150升液壓油，而且并不含每年需要定期更換的液壓油量；能量損失大幅減少，使得液壓油因過高溫度而變質(zhì)的速率減慢，油品壽命可延長(zhǎng)3倍。

其構(gòu)成主要由如下部分：

1.     驅(qū)動(dòng)器： 針對(duì)電液伺服特性，驅(qū)動(dòng)器選擇必須具備

一、對(duì)永磁同步伺服電機(jī)以及旋變編碼器的控制算法，必須精確自學(xué)習(xí)電機(jī)參數(shù)和編碼器零相位，

二、必須具備專有的對(duì)壓力反饋和壓力給定，以及流量給定的PID控制算法，才能實(shí)現(xiàn)壓力、流量快速平穩(wěn)切換控制，確保在低壓大流量、高壓大流量、高壓小流量的自動(dòng)靈活切換。

并且驅(qū)動(dòng)器具有大裕量設(shè)計(jì)，高溫環(huán)境不運(yùn)行，安裝調(diào)試便利等特點(diǎn)。

我司在安川A1000型多功能驅(qū)動(dòng)器基礎(chǔ)上開發(fā)的的A1000S系列伺服型變頻器，開發(fā)了安川內(nèi)部壓力傳感器反饋和給定的PID差分運(yùn)算，組合流量參數(shù)，在不匹配外部PQ卡的同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓力和流量的自由切換，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，壓力過沖小，壓力穩(wěn)定。

日本安川公司在長(zhǎng)期的伺服變頻器生產(chǎn)中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，在穩(wěn)定性、高性能運(yùn)算和抗干擾技術(shù)上無以倫比。我公司結(jié)合壓力機(jī)注塑機(jī)工藝二次開發(fā)的軟硬件系統(tǒng)靈活配合，組成業(yè)內(nèi)性價(jià)比最高，穩(wěn)定性最好，性能最優(yōu)的伺服泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

2.     伺服電機(jī)

電機(jī)選擇在質(zhì)量?jī)?yōu)先的情況下性能和慣量有很大關(guān)系，同樣電機(jī)的軸承、編碼器、磁鋼質(zhì)量是影響電機(jī)壽命的最關(guān)鍵因素。電機(jī)油泵壓力的匹配計(jì)算也是影響電機(jī)壽命的因素之一。

3.     油泵  伺服泵多年的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，內(nèi)嚙合齒輪泵是最好的選擇：噪音低，壓力脈動(dòng)小，自吸性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)。

但是由于壓力機(jī)壓力高，國(guó)產(chǎn)一般齒輪泵做不到。同時(shí)壓力機(jī)的頻繁啟停和正反轉(zhuǎn)對(duì)油泵的壽命影響很大，我公司在專門有反轉(zhuǎn)扭矩控制技術(shù)，減少反轉(zhuǎn)油泵齒輪間的沖擊，提高壽命

其控制技術(shù)如下：

安川A1000S高速電機(jī)控制算法，高動(dòng)態(tài)PID，以及強(qiáng)大的對(duì)電機(jī)自學(xué)習(xí)功能，確保壓力機(jī)注塑機(jī)的壓力和流量控制。簡(jiǎn)單的接線、簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)置，強(qiáng)大的運(yùn)算能力是安川得以確保高穩(wěn)定性的條件。

伺服電液壓力機(jī)的創(chuàng)新特點(diǎn)： 1、泵控技術(shù)取代常規(guī)閥控技術(shù)，消除節(jié)流損失，沒有溢流損失，節(jié)能顯著； 2、伺服電機(jī)在短時(shí)間內(nèi)可顯著過載，實(shí)際安裝功率僅為理論安裝功率的50% 3、油箱容積減小75%，減少液壓油的使用量 4、油溫顯著降低，無需冷卻裝置，液壓部件壽命延長(zhǎng) 5、空閑、快下、保壓、返程狀態(tài)下噪音明顯下降，改善工作環(huán)境 6、伺服電機(jī)比普通電機(jī)制動(dòng)速度更快，緊急情況下壓力、流量切除快 7、柔性控制，根據(jù)所需調(diào)整速度和壓力，響應(yīng)及時(shí) 8、特定條件下快下和返程最大速度可達(dá)200mm/s 9、工進(jìn)速度可達(dá)20mm/s