摘要：隨著能源的緊張，節能技術被廣泛研究和應用。基于其在國內外發展和應用的現狀，分析了液壓系統能量損失的原因，從液壓系統的五大組成部分出發，介紹了幾種相比而言率低能耗的節能措施，并展望它們的應用前景。

關鍵詞：液壓系統;能耗分析;節能措施

    0 概述

    隨著能源的日益緊缺，節能無疑具有十分重要的現實意義。在設計液壓系統時，設計人員更多的是將注意力集中在實現系統的功能和提高可靠性上，在能耗方面考慮得不夠多，由此不但造成液壓油溫度升高而增大了泄漏量，降低了密封效果，危及到裝備使用的可靠性和安全性，而且這也是與當前建設節約型社會不相符的。因此，應該將節能技術應用到液壓系統的每個環節，對于已有裝備，應用已發展成熟的節能技術進行改造;對于正在設計中的液壓系統，要充分考慮對整個系統節能控制，避免以后不必要的損失，延長裝備的使用壽命，提高系統工作的可靠性。基于此，從分析液壓系統能量損失的原理出發，介紹了幾種的節能措施，并對它們的應用前景進行了展望。

    1 液壓系統的能耗分析

    液壓系統包括五大部分:（1）能源裝置;（2）執行裝置;（3）控制調節裝置;（4）輔助裝置;（5）傳動介質。每一個環節功能的實現都是通過能量來驅動的，工作過程的三次能量轉換包括在液壓泵中形成高壓油時機械能轉換為壓力能，將壓力能轉換為機械能驅動執行裝置工作以及高壓油經過系統各液壓元件時的熱量。能量的轉換過程必然伴隨著能量損失。

    液壓系統的總效率是電動機、液壓泵、液壓執行器和液壓回路等的效率之乘積，任一項效率的降低都會影響液壓系統的總效率，只有當所有項都為zui高值時，總效率才會zui高。

    2 液壓系統的節能措施

    液壓系統能好的主要原因是壓力損失和旁路損失，節能的目的就是減少這兩種損失提高整個系統的效率。下面從主動使用能源節能和能量回收節能兩大方面介紹了比較實用的措施。

    2.1 選擇率低能耗的液壓泵

    泵作為初次能量轉換裝置，對液壓系統的總效率影響很大。選擇合適的動力源，對提高能源利用率非常重要。常用液壓泵的效率，如表1所示，可以看出，從節能的目標出發，柱塞泵運行效果，其次是螺桿泵，葉片泵、齒輪泵次之。對于復雜，流量精度要求比較高的系統應盡量選擇組合泵源，通過變頻調速可以使效率更高，輸出功率也可以適時調節。

    不同功能的液壓回路要求不同的動力源，大體分為三類:（1）對于壓力接近或相同，流量變化較大的液壓系統一般應采用恒壓變量泵作為動力源;（2）對于功率較大、負載緩慢增大且有較長保壓時間要求的系統如泵保壓系統、蓄能器系統等也可以采用恒壓恒功率變量泵;（3）對于要求具有不同壓力、不同流量的多執行元件系統可采用雙壓、雙流量恒壓變量泵或負載傳感變量泵。

    2.2 基于功率匹配的節能手段

    液壓系統是基于功能如何實現來設計的。功率匹配的液壓系統就是有什么樣的負載特性曲線就會有什么樣的輸出功率與之相適應，不會產生過多的流量或壓力通過溢流閥溢出。也就是說當沒有負載時，發動機低速轉動使泵輸出功率zui小;當有負載時，發動機根據不同的工況需要的功率決定自身轉速，控制泵的工作方式。這樣不會使泵不論在空載還是滿載時都高速運轉，既浪費了燃油，增加了液壓泵的磨損，又使系統生熱過多，密封圈損壞是泄漏增加，也增加了裝備的不安全性。

    以變量柱塞泵的功率匹配液壓系統為例說明。把執行機構的負載轉換成脈沖信號，通過微機控制步進電機的旋轉運動控制發動機的油門開口度，發動機的轉速也隨之被控制，從而控制了流出液壓泵油液的流量和壓力，并實時檢測油門位置和發動機轉速，自動地輸出與負載相匹配的功率。實現了對流量的控制，泵的壓力自動隨負載變化，因此節能效果。這種現代的節能控制技術綜合了自動控制技術和比例控制技術，所以價格昂貴，適用于自動化程度較高的系統。其中，PID控制器采用了離散形式。

    2.3 采用能量回收措施節能

    采用能量回收措施節能，主要是在液壓系統中安裝蓄能器。它可用來貯存或回收能量， 作為系統的輔助動力源，與液壓泵一起向系統供油。通過對蓄能器參數和液壓泵參數的合理匹配可以大幅減小液壓泵及原動機的容量而不影響系統功能的實現，使系統能量得以合理應用， 減少系統發熱和溫升，提高系統效率。目前，蓄能器作為輔助動力源已在各類液壓設備中得到了廣泛應用， 成為實現液壓系統節能的重要技術手段之一。執行器的不同，實現能量回收的油路也不相同。

    2.3.1 執行器為液壓缸

    該類型裝置可實現對負載機械能的回收。定量泵/馬達1具有正轉、反轉、泵、馬達4個象限功能，一般選用柱塞式結構;蓄能器3為儲能元件。當變量泵/馬達4處于馬達工況時，液壓缸2驅動外負載做功;而當變量泵/馬達4作為泵時，可將負載的機械能轉化為液體的壓力能回收能量。系統多余的壓力油液由蓄能器3儲存。載慢速提升。接通二通換向閥后，負載3下落使液壓馬達變為泵，從油箱吸油輸人壓力油箱5，隨著5中的液面升高，壓力上升而產生連續制動效果。zui后的制動由關閉二通換向閥來完成。高壓安全閥4限制沖擊壓力。閥6是油箱5的安全閥。

    3 總結

    液壓系統節能的目的是使泵的流量與負載所要求的流量相一致，在不影響系統功能的前提下，盡量減少滋流損失。以前單一追求功能的設計思想已經行不通了，基于功率匹配是現時的大趨勢。此外，提高初始的能量轉換效率也非常有必要，這就要求在電動機一液壓泵，液壓泵一液壓泵的組合上不斷進行優化，并且不斷在實踐中通過改進液壓元件的分布結構來節約能源，節約液壓系統的運行成本。上述是從節約使用能源來達到節能的目的。現在，能量回收利用技術也是節能技術的一部分，而且變得越來越重要，它將節能效果推向了一個，也應用到了幾乎每一個液壓系統中。

    展望前景，隨著計算機技術、微電子技術和比例控制技術的發展，不斷將這些新技術與節能理念相結合，這些將極大地提高液壓系統的效率，提高產品的市場競爭力。