刘显耀 王恩琪
杭州浙达精益机电技术股份有限公司，浙江 杭州 310000
摘要：在我国机械应用方面有很多液压节能技术，根据实际情况不同采用相应的技术措施，文章对液压机液压系统能耗分析做了详细的分析，对其中的控制方式做了简单介绍，同时对机械液压节能技术未来发展趋势做了相应的阐述。
关键词：液压机械；节能控制；技术
1 液压机液压系统能耗分析
液压机液压系统能耗形式主要分为两类：①液压系统能耗，是指液压元件、系统的能源消耗，例如液压能通过元件的内泄漏、外泄漏、压力损失、管道损失、溢流、节流等形式，特别是由于系统设计和元件配置不合理产生的功率损耗；
（1）内泄漏。各类液压元件都是由相对运动的配合零件组成，它们之间存在着间隙，在间隙两端压差的作用下，必然存在着泄漏。通常系统中所用的溢流阀的阀口经过长期高压油的冲刷，形成了气蚀破坏，阀口存在长期隐性的泄漏，尤其在高压情况下泄漏量很大。
（2）外泄漏。元件、零部件的结合面、管路连接处、相对运动部件等由于密封不严，如阀的结合面、管接头、泵马达的轴封、油缸活塞杆等处，产生外泄漏而导致能耗。
（3）压力损失。压力损失在液压系统中无处不在，阀口处、管路、管路连接处、管路弯头、变径处，等。由于压力损失的存在导致能耗，使油液发热。
（4）溢流、节流损失。系统中的溢流阀若经常处于溢流状态的话，将会造成很大的能量损耗；一些系统采用节流调速，也会产生较大的能量损耗，特别是在一些高压大流量的场合，耗能非常大。
（5）压机的保压过程有时采用开泵保压。
（6）液压油发热后，需要消耗一定的能量将热量散去使油温降低到正常水平。
2 液压系统节能技术
液压系统节能主要有多路阀和液压泵节能和储能器节能。
2.1 多路阀和液压泵节能主要采用变排量技术、电液比例技术、负载敏感技术、抗饱和技术、负流量技术以及上述几种技术的任意组合实现与负载所需能量相匹配的多方式组合控制，从而满足充分利用发动机能量的要求，实现节能。
随着电子控制的不断发展，电液比例控制的智能化，以及液压泵电子控制技术的运用，电子智能控制节能的效果将更加明显。
2.2 储能器节能主要通过液压系统中的蓄能器储存多余的液压油，并在需要的时候释放出来供给系统，并起到吸收压力脉动，缓和压力冲击的作用。按回收能量的储存方式的不同可以分为电能储存式和压力储存式。在储存能量释放时，来自蓄能器和发动机的两种不同形式的能量同时传递给液压泵，因此这种节能系统也叫混合动力系统。
以电为储能方式的混合动力系统利用发电机或电机将液压系统中多余的能量、制动时的能量以及卸载时产生的能量转化为电能储存在蓄电池中。
以压力作为储能方式的混合动力系统将回收的能量转换为高压气体储存起来。
目前常用的是气体（一般为氮气）膨胀和压缩进行工作的充气式储能器，有活塞式、气囊式和隔膜式三种。
3 液压机械节能技术的主要控制方式
3.1 排量控制技术
排量控制技术指控制泵排量，一般有两种方式，分别为正、负流量控制。首先介绍正流量控制技术，该节能控制技术是在负流量控制技术上研发出来的，主要通过手柄操作方式改变压力，调整泵的排量。正流量节能控制系统中的压力信号发自先导阀，所以泵的压力大小应该和先导阀发出的压力信号一致。
一开始负流量控制技术主要应用在挖掘机上，后面该技术运用到液压机械工程中。
负流量系统中，主控制阀会发出信号，当流量开始增加后，活塞会发生变动，向左侧推动，从而改变泵的流量大小，达到控制泵流量的目的。负流量节能控制系统一般压力值为五到六帕。
3.2 变量泵控制方式
变量泵的使用可以为机械产品设备提供运行能量，其工作原理主要就是通过压力感应来实现对能量的控制，这样就能有效提高发动机的运行效率。随着电动机运行效率的有效提高，发动机的节流调速方式也会逐渐转变为容积调速的方式，以此也就能实现降低能源消耗的目的。因此，在机械产品的制造过程中，使用变量泵控制方式时，就应重点控制发动机的排量，确保将变量泵的输出特征控制在合理的范围之内，以此来获取最恰当的输出特性，这样就能促进能源资源利用的最大化。
3.3 电液比例控制智能化
该技术在液压挖掘机设备中的运用，可以避免出现因为庞大信号传递导致的系统反应速度慢的问题，而起到促进电信号参数系统化进步的作用，保证挖掘机动力作业更加简易灵活高效。电液比例控制技术的运用，很大程度上得力于计算机技术的发展，它可以自主监测液压体系和柴油机在运转中表现出的一系列参数，比如压力等，并且结合参数大小对挖掘机动力体系的控制工作做科学的把握和调整。
3.4 多路阀控制方式
在传统液压单阀控制模式下，面临着系统运行稳定性不足（如若增加阻尼，将会对系统运行效率造成负面影响）、装置通用化程度过低（且装置制造成本较为高昂）、液压系统能耗高等诸多控制难点与问题。而对多路阀控制方式的切换，不但可以通过软件编程控制方式（多数阀口阀芯位置与控制方式具有较高独立性）实现了对以上问题的有效解决，同时也大幅提高了控制灵活性，可结合系统实际运行与控制需求，各处油口可灵活采用压力控制、流量压力控制以及流量控制等多种控制模式。同时，人工智能等智能化信息技术的不断发展，在液压机械控制领域发展过程中，多路阀控制方式逐渐呈现出智能化发展趋势，进一步提高了路阀控制水平及效率。
4 液压机械节能控制技术的未来发展趋势
4.1 节能减排方向发展
科技是国家发展的第一生产力，在我国科技得到全面发展的趋势中，工业领域也要加强对科技的应用，创新升级液压机械节能控制技术，从液压机械的电液比例智能化，各类电喷控制操作技术等入手，深入开发液压机械的节能高效利用价值，升级优化节能控制体系，促使节能技术的一体化发展。对于我国液压机械节能技术应用还不成熟的问题，工业机械研发单位还需不断提升自身科技化水平，站在科学可持续发展观的角度，研发更多新型节能技术，让液压机械能够得到全面升级优化，朝着节能减排方向发展，充分适应我国工业所需，落实节能环保理念，带动经济的可持续发展。
4.2 节能与功率更匹配
工程机械的液压节能技术受机械功率影响较大，尤其进行调节时需考虑泵和发动机匹配的合理性，并对泵排量进行调节。同时，在调节泵排量时需考虑泵和系统负载的密切配合，使得调节难度大大增加。当前负载敏感系统和变量泵在挖掘机中应用广泛，其中负载敏感系统对泵具有较高要求，即，在负载压力、系统流量方面具有更好的适应性，使得负载与泵具有良好的匹配性，借助匹配功率确定发动机的工作点，实现自动调节发动机油门大小的目标，为全局功率的高度匹配奠定基础。因此，未来工程机械液压节能技术应在节能与功率匹配方面寻求突破，即，根据机械工程实际工作情况，不断优化负载敏感系统与变量泵，使得工程机械负载、泵、发动机功率匹配更为精确，节能效果更为显著。
5 结语
最近几年，我国机械工程发展速度迅猛，其应用领域愈来愈广泛，液压机械技术研究是发展必经之路。液压机械节能控制技术的发展与研究有利于促进机械工程的发展，同时在机械工程作业过程中使用该技术还能达到节能的效果，从而获得环保效益。
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