
图1 弯边压力机节能控制的四大节能杠杆是:项目立项和系统设计、使用技能型元器件、按需调节能源和能源回收利用。这些原则都在他们的液压技术产品中完全体现
可变转速液压泵驱动系统DVP使得弯边压力机在保持高功能性和高安全可靠性的基础上可以明显的节约能源。根据弯边压力机工作循环的不同,DVP系统不仅仅可以把压力机所需能源减少50%,而且也比常规压力机具有更高的动态性能和精确性。
在世界各地的机床设备用户中,高效节能已经成为他们选择机床设备时的首要条件。而在高耗能的应用技术中,例如在变形加工技术领域中,这种情况尤为明显。高效节能能够很快的让压力机的使用者获益,持续降低企业的生产成本和费用。为此,Rexroth公司研发生产了一种万能型通用节能系统,并运用到他们的驱动和控制技术产品中。这家驱动技术生产厂的四大节能措施(4EE)能为项目立项和系统设计、使用节能型元器件、按需调节能源和能源回收利用提供支持。这些原则都能在他们的液压产品中完全体现。Rexroth公司已拥有大量的节能环保液压元器件和多种解决方案(图1)。
标准压力机改装
节能效率到底能够提高多少?可以从Rexroth公司对一台传统压力机的技术改造中一目了然。被改造压力机的驱动技术方案是批量生产的压力机标准驱动技术方案:液压系统+标准电动机、两个控制阀块以及两个调节阀以保障两个液压缸的同步。这种驱动技术方案时刻都能提供液压能供压力机使用,包括在压力机不需要那么大的功率时。由Rexroth公司研发设计的技能型驱动方案由两个伺服驱动的液压泵和带有可靠的保护功能的控制阀块组成。
这个方案省略了两个控制差动油缸调节阀,也使液压控制回路得到了简化。伺服可变的液压泵驱动装置在差动油缸部分负载工况下可以把液压泵的转速降低到零。这就能够根据油缸工作特性来大幅降低能源消耗。根据经验公式可知,部分负载工况时的压力越高,能源需求的下降就越大。在大多数金属切削机床上采用的变频器调节标准电动机的液压泵驱动方式能够完全满足生产过程中的节能要求,但在塑料加工机床和压力机领域中伺服变速调节的液压泵驱动则是最佳的节能解决方案。它的优点是有很高的动态性能,保障了在很短的冲压加工循环中也能够有效地节约能源。Rexroth公司研发成功的转速可变的液压泵驱动系统DVP在塑料加工机械和压力机中的使用可以比原来的液压驱动方案节能最多50%。
体现液压技术特点
可变转速液压泵驱动系统的控制软件已经考虑了液压技术的所有特点。作为驱动技术和控制技术产品的生产企业,Rexroth公司把自己丰富的物理知识和经验融入到高性能的控制软件中。在调整试车时,只需对可变转速液压泵驱动系统的参数赋值即可。可变转速液压泵驱动系统可以利用所有常见的现场总线系统和以太网协议,例如Sercos III与上一级控制系统进行通信。专门为可变转速液压泵驱动系统设计的内齿轮泵PGH 3x的转速范围覆盖了整个3000r/min的转速范围,并且有很高的效率。结合DVP可变转速液压泵驱动方案,这种泵可以实现2D驱动特性。若再配备轴向柱塞装置,用户就可以在4D系统中实现高效节能的工作了(图2)。

图2 可变转速调节的液压泵驱动系统降低了压力机的能源消耗和噪声
安全保护控制位置不变
由于弯边压力机有很高的工作压力,因此操作者的安全保护就是首要的。在使用DVP驱动技术之后,液压控制阀块中包含了性能可靠的安全保护控制回路。这就大大降低了老式液压控制系统向新的高效节能型控制系统转换的难度。软件控制系统对两个液压泵的驱动系统和有位置检测传感器的调节回路的控制保证了很高的运动同步。智能化的驱动解决方案可实现的液压缸定位精度达1/100mm。这就省去了弯边压力机传统的控制阀解决方案,改进了弯边加工的精确度。由控制系统发出的理论值数据还保障了液压缸的工作速度不会超过10mm/s 。
作为液压系统的供应商,Rexroth公司的这项技术开辟了跨技术领域的节能潜力,即从项目立项到设备调试整个过程的节能潜力。在带伺服阀或比例阀的标准系统中,机械节流产生的热量都会进入到液压介质中,这些热量需要用消耗能源的冷却系统将温度降下来。而通过对液压流量的按需调节,就不会产生热量。因此在大多数情况下可以完全省略液压油冷却装置,而在其他特殊情况下使用一个功率较小的冷却系统也就足够了。
回收提高能源利用率
另外,Rexroth公司在伺服电动机中还采用了能源回收装置,这就进一步的提高了能源利用率。这种电动机在无负载的冲压行程中或者在冲压后的返回行程中可以发挥发电机的作用,产生电力而不是把电力转换为热能散发到周围环境中浪费掉。根据用户的不同愿望和要求,这种由电动机发出的电力可以供其他电器使用,也可以存储到蓄电池中,或者反馈给电网。
转速的下降除了在经济性方面带来好处之外,还有另外一个优点就是减少了噪声的排放。利用DVP可变转速液压泵驱动装置之后可以把噪声减少约10dB(A)。这样,在大多数情况下就可以省去二次噪声防护措施了。基于这些优点,在塑料加工设备中这种可变转速液压泵驱动系统已经得到了大面积地推广和应用,以便节约能源。现在,在压力机生产领域中越来越多的用户在使用这种装置,以便在保证生产能力不变的情况下显著降低用户的成本费用。
中小功率电动机——液压泵的最佳合作
可变转速液压泵驱动系统(DVP)能够降低能源需求和噪声。在此过程中,不但保持驱动功率不变,而且还可提高驱动功率。为此,Rexroth公司对可变转速液压泵驱动的规格型号进行了非常细致地分类。作为电机-液压泵一体化的整体部件,配套的液压泵不仅有内齿轮油泵也有轴向柱塞泵。为此,Rexroth公司专门对A10型轴向柱塞泵进行了适合于可变转速液压泵驱动的设计改进。这个坚固的电机-油泵一体化单元适合于中小额定功率的动力系统。基于其多种多样的组合应用可能性,这使其能满足特殊的使用要求。
在合适的调节器调节下,轴向柱塞泵能够准确地提供机床设备所需的压力和流量。这种轴向柱塞泵也适合于在起步-停止工况下和在转向变换的工况下使用。同时,也适合于在要求保持压力不变的液压系统中工作。在液压泵低速旋转(0~200r/min)时,其工作效率很高。根据不同的工作循环,通过油泵流量的恒定或调节可以实现效率的优化。
各种型号的A10系列柱塞泵作为电机-油泵一体化单元可作为一维驱动、2D驱动或4D驱动装置使用。在改装可变转速液压泵驱动时,作为流量恒定的液压泵(A10 FZO和A10 FZG)的额定流量在6~63cm3(1 cm3=0.001L)。作为流量调节的液压泵时额定流量在10~63cm3(A10VZG)~180 cm3(A10VZO)范围内可供选择。在扭矩调节器的配合下(两点调节)它可以帮助小型伺服电机实现精确定位。
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