[发明专利]一种用于降低液压机装机功率的动力装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及液压机领域，更具体地，涉及一种用于降低液压机装机功率的动力装置及其应用。

背景技术

液压机一般采用油泵直接传动，由电动机直接带动油泵工作，油泵将机械能转换为油液的压力能，通过液压缸驱动滑块运动来完成工作。通常，液压机的一个完整工作循环周期由以下四个阶段组成：快下阶段(充液装置充液，滑块快速空程向下)、工进阶段(慢速工作加压，有时还存在保压，在工进阶段时，液压机的工作压力随着工件的变形程度增加而增加)、回程阶段及停止阶段。液压泵上的活塞的移动速度由油泵输出的流量决定，为保证工作速度，液压系统中采用多台电动机与油泵共同为液压机提供动力，电动机的总装机功率较高，这在锻造液压机等要求较快工作速度的液压机中表现尤为突出。

在液压机的一个工作周期内，滑块处于停止时电动机带动油泵空转；滑块快下、回程等工作阶段由于负载很轻，液压缸压力低，液压系统驱动滑块运动所需的驱动功率较小；滑块在工进阶段时对负载做功，液压缸压力高，液压系统的驱动功率大。液压机在工进行程时电动机满负荷做功，液压机的工进阶段时间很短，一般在几秒钟之内。液压机为了保证工作速度和压力，驱动油泵的电动机功率一般按系统的最高工作压力和滑块的最大工作速度进行配置，多数时刻电动机驱动油泵空转或低压运行，只在工进阶段时电动机驱动油泵高压运行，并通过液压调速系统获得所需工作速度。这种按最高工作压力和最大速度配置电动机的方法，多数时刻大功率电动机带动油泵空载或低负荷运行，会带来较大的能量损耗和成本浪费。在满足液压机正常工作的前提下，使用小功率的电动机与辅助能量装置一起驱动液压油泵，则可以降低电动机的装机功率，降低能量耗损和节约成本。目前，机械压力上广泛使用飞轮来降低电动机的装机功率，依靠高滑差电动机通过皮带打滑带动飞轮或者使用离合器与电动机和飞轮联接。

在液压机领域，也出现了下列类似机械压力机的节能方法：

(1)利用高滑差电动机直接与飞轮联接，但这种方法受到电动机转差率的限制，另外如果电动机转速响应不及时，容易烧毁电动机；

(2)利用离合器与飞轮和电动机联接，在加压工作过程，离合器使飞轮和电动机分开，靠飞轮降速释放能量，克服工件变形做功，但该方法只适用于公称压力较小的小型液压机，在大型液压机中，仅靠飞轮提供能量，不足以克服大工件变形做功，满足不了工艺所需能量；

(3)利用变频驱动、伺服驱动来驱动油泵工作，这种方法可以提高液压机的回程和快下速度，节约液压机空载、低负荷时的工作时间，但不能降低电动机的总体装机功率，节能效果不明显。

发明内容

针对现有技术的以下缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于降低液压机装机功率的动力装置及其应用，通过采用飞轮与转速传感器、变频器和控制器结合，实现电动机的给定转速与飞轮转速同步变化，精确地控制电动机转速变化，由此解决了电动机空载和低负荷时液压机能量损耗过大且无法实现节能的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于降低液压机装机功率的动力装置，其特征在于，所述动力装置包括电动机、变频器、控制器、转速传感器、油泵和飞轮；所述电动机上依次连接所述变频器、控制器和转速传感器，所述飞轮和油泵分别安装在所述电动机的转轴上，其中，

所述转速传感器用于采集飞轮的转速并传送给控制器，所述变频器用于调整所述电动机的定子绕组的频率和每相电压，进而控制所述电动机的转速；

所述控制器用于接收所述转速传感器的转速并根据此转速信号控制变频器的输出电压和输出频率，以在液压机加压过程使飞轮转速下降时调整所述电动机定子绕组的频率和每相电压，从而使电动机定子绕组的频率和每相电压适应电动机转轴的转速。

优选地，所述飞轮的轮缘上周向均匀分布有多个圆孔，所述转速传感器通过测量相邻两个圆孔经过转速传感器的时间间隔来测量飞轮的转速。

优选地，所述电动机的转轴上依次连接所述飞轮和油泵。

优选地，所述电动机机为双出轴电动机，其转轴的左右两端分别连接所述飞轮和油泵。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种液压机，其特征在于，包括上述任一动力装置，所述动力装置的油泵依次连接比例控制阀、单向阀和液压缸，所述动力装置的油泵和比例控制阀之间设置有安全阀，所述安全阀与油箱连接。

按照本发明的另一方面，还提供了一种采用所述液压机加工工件的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)启动、快下阶段：电动机启动并加速到额定转速，飞轮完成储能过程；