基于增压阀的高效节能液压系统

　　引言

　　能耗控制技术从20 世纪70 年代开始重视并发展起来的，进入21 世纪，面临全球能源危机，各行各业节能问题刻不容缓。液压系统节能是全面提高各种性能指标的根本措施，甚至会影响到本技术发展速度和前景。提高能量的利用率，就是要求用消耗最少的输入能量满足需要的输出功率。液压系统的无用功将使系统发热，导致油温升高，油温升高将使整个液压系统中的原件性能和寿命受到影响，甚至导致整个系统瘫痪。

　　1 采用增压阀的液压系统

　　图1 中是采用增压阀的液压系统原理图。因为系统采用增压阀，所以当所有执行器同时工作时，泵出口压力为各执行器中最小负载所需压力。

　　系统中负载Ⅰ正常工作的压力p₁，流量q₁; 负载Ⅱ正常工作时的压力为p₂，流量q₂。假设p₁>p₂。增压阀采用增压比为i = p₁/ p₂，所以泵出口压力为p₂。当然，增压阀两端压力不会自己升高，需要以牺牲流量为代价。根据能量守恒定律 p₂·q'₁= p₁·q₁即增压阀输入流量q'₁= ( p₁/ p₂) ·q₁= i·q1

　　2 常规减压阀液压系统

　　图2 中是常用的减压阀液压系统原理图。该系统中泵出口压力为各执行器中最大负载所需压力，小负载的执行器通过减压阀降低系统压力以确保系统的正常工作。

　　系统中负载Ⅰ正常工作的压力p₁，流量q₁; 负载Ⅱ正常工作时的压力为p₂，流量q₂。仍然假设p₁>p₂。负载Ⅱ压力p₂通过减压阀将泵出口压力由p₁降至p₂。

　　3 分析上述两种不同系统

　　图1 系统中由于采用了增压阀，将多余部分高压油液中的压力能用来转化有效工作油液中的压力能，使有效工作有效的压力能进一步提高，克服负载较大的负载工作，大大提高能量的利用率，达到节能高效的目的。图1 系统中仅增压阀之后部分压力为高压p₁，其余部分液压元件工作在低压p₂状态，有利于延长液压元件寿命，并可降低泄漏，提高系统容积效率。图2 系统中减压阀单纯的将较高部分的压力以热量的形式释放，势必导致能量的浪费，并且导致系统的发热。根据系统参数，产生的热量功率为: Pr= ( p1-p2) ·q2。进一步热量的积聚使得油温，如果不采取适当的措施降低油温将影响到整个系统所有液压元件的性能和寿命; 采用合理的温控设备本身又会附带能耗和投资浪费。