探討永磁同步伺服電機(jī)控制系統(tǒng)在液壓站節(jié)能應(yīng)用

苑曉云 呂寶軍

1.天津市匯點(diǎn)機(jī)電設(shè)備開(kāi)發(fā)有限公司 天津 300000

2.華電重工股份有限公司天津分公司 天津 300000

1 液壓系統(tǒng)節(jié)能性能需求特征分析

1.1 高效性需求特征

高效性需求是液壓系統(tǒng)節(jié)能性能需求的基本特征，具有體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）為了最大程度上保證液壓系統(tǒng)節(jié)能效果，要求永磁同步伺服電機(jī)控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度需要在30ms內(nèi)完成0～2000轉(zhuǎn)；（2）在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)壓力設(shè)定值的快速恢復(fù)；（3）借助恒功率控制技術(shù)，促進(jìn)液壓設(shè)備運(yùn)行速度可以達(dá)到穩(wěn)定提升的效果；（4）在持續(xù)同等流量的情況下，可以進(jìn)一步拓展設(shè)備的應(yīng)用范圍，同時(shí)為系統(tǒng)提供更大的流量與速度；（5）要求壓力與流量的上升時(shí)間控制在30ms，這樣可以在保證液壓系統(tǒng)自身響應(yīng)速度的基礎(chǔ)上，有效減少動(dòng)作轉(zhuǎn)化耗時(shí)，從而促進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行生產(chǎn)效率的大幅度提升。

1.2 精密性需求特征

精密性需求是液壓系統(tǒng)節(jié)能性能需求的另一個(gè)關(guān)鍵特征，具有體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）液壓系統(tǒng)要求具備較強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力以及穩(wěn)定的壓力，在壓力閉環(huán)這一控制模式下，其壓力波動(dòng)量需要控制在±1bar以上，以此來(lái)確保系統(tǒng)壓力穩(wěn)定性可以滿足實(shí)際要求；（2）液壓系統(tǒng)本身的運(yùn)動(dòng)位置重復(fù)進(jìn)度較高，這樣可以最大程度上確保產(chǎn)品精度，使其保持一致性；（3）為了有效規(guī)避環(huán)境噪音問(wèn)題，要求液壓系統(tǒng)的運(yùn)行振動(dòng)??；（4）在確保產(chǎn)品生產(chǎn)合格率這一基本前提下，要求有效控制系統(tǒng)的能耗；（5）綜合考慮計(jì)算機(jī)設(shè)定的任意壓力以及流量曲線運(yùn)行等信息，為系統(tǒng)后期的成型工藝開(kāi)發(fā)提供有利條件；（6）在流量發(fā)生變化時(shí)，產(chǎn)品的成品率需要保持不變[1]。

2 永磁同步伺服電機(jī)控制系統(tǒng)在液壓站節(jié)能應(yīng)用

2.1 確定節(jié)能優(yōu)化內(nèi)容

為了有效保證永磁同步伺服電機(jī)控制系統(tǒng)在液壓站的節(jié)能應(yīng)用效果，需要結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際情況，通過(guò)對(duì)液壓站實(shí)施相應(yīng)的改造方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。出于對(duì)系統(tǒng)本身高效運(yùn)行以及生產(chǎn)穩(wěn)定性等基本要求的考慮，要求在遵循盡可能保持原設(shè)備外觀形態(tài)這一原則的基礎(chǔ)上，確定具體的節(jié)能優(yōu)化改造內(nèi)容。通常情況下，結(jié)合實(shí)際以出坯液壓站原有設(shè)備作為基礎(chǔ)，可以通過(guò)額外增設(shè)伺服永磁同步電機(jī)+高壓齒輪油泵+伺服同步驅(qū)動(dòng)器+壓力傳感器+閉環(huán)反饋同步系統(tǒng)這一方式來(lái)完成。這一改造設(shè)計(jì)方案，可以與改造之前的原異步電機(jī)+變量泵+開(kāi)環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行，在日常運(yùn)行工作時(shí)可以借助新增設(shè)的液壓節(jié)能系統(tǒng)進(jìn)行[2]。

2.2 液壓站系統(tǒng)配置改造

綜合分析來(lái)看，確定液壓站系統(tǒng)配置改造內(nèi)容如表1所示。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的高效性與節(jié)能性，本次液壓站系統(tǒng)改造的器件主要包括油泵、伺服永磁同步電機(jī)以及伺服同步驅(qū)動(dòng)器幾個(gè)部分，除此之外，配置改造內(nèi)容還涉及到電柜、壓力傳感器、輸入濾波器、壓力流量屏蔽信號(hào)線、動(dòng)力電纜線、地線、進(jìn)出油管（油彎管）部件、接頭部件以及泵托架等等，具體改造設(shè)計(jì)情況，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定[3]。這一過(guò)程中，要求現(xiàn)場(chǎng)保證足夠的空間位置，方便相關(guān)配置改造工作的順利進(jìn)行。

表 1 造液壓站改造配置情況

2.3 投資與經(jīng)濟(jì)效益綜合評(píng)估

永磁同步伺服電機(jī)控制系統(tǒng)在液壓站的節(jié)能應(yīng)用，在完成基本的配置改造與設(shè)計(jì)之后，需要對(duì)投資成本進(jìn)行相應(yīng)的估算，同時(shí)綜合分析液壓站的經(jīng)濟(jì)效益情況。一般情況下，考慮到永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)投入費(fèi)用相對(duì)較大，所以為了有效控制成本投入，可以通過(guò)采取能源合同管理模式合作這一方式。比如：選擇專業(yè)的能源技術(shù)有限公司，將永磁同步伺服電機(jī)控制系統(tǒng)在液壓站的節(jié)能應(yīng)用改造設(shè)計(jì)任務(wù)將由專業(yè)公司負(fù)責(zé)，通過(guò)由能源技術(shù)有限公司針對(duì)本項(xiàng)目的建設(shè)、運(yùn)行以及后期檢維修工作，作為合理的計(jì)劃與分析。這一過(guò)程中，在達(dá)到雙方合作期限之后，要求乙方（能源技術(shù)有限公司）將整體設(shè)備全權(quán)移交到甲方，同時(shí)從移交之日開(kāi)始，乙方仍舊需要承擔(dān)一年的質(zhì)保期。

在經(jīng)濟(jì)效益方面，雙方按照規(guī)定內(nèi)容遵循效益分享，在此基礎(chǔ)上可以根據(jù)實(shí)際節(jié)能情況享受相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。除此之外，通過(guò)對(duì)液壓系統(tǒng)實(shí)際的節(jié)能改造設(shè)計(jì)，可以有效減少了液壓站的啟動(dòng)次數(shù)，從而降低了液壓系統(tǒng)油溫，在減少冷卻循環(huán)水系統(tǒng)壓力以及水資源消耗污染等方面，也起到了至關(guān)重要的作用，有利于優(yōu)化液壓站作業(yè)環(huán)境，應(yīng)該引起重視。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，永磁同步伺服電機(jī)控制系統(tǒng)在液壓站的節(jié)能應(yīng)用，可以將液壓站運(yùn)行能耗降低30%以上，對(duì)于保證系統(tǒng)運(yùn)行效率和提升經(jīng)濟(jì)效益具有重要的作用價(jià)值。與此同時(shí)，永磁同步伺服電機(jī)控制系統(tǒng)在液壓站節(jié)能應(yīng)用，在控制整體生產(chǎn)成本投入等方面，發(fā)揮著不可忽視的積極作用，具有較大的應(yīng)用與推廣價(jià)值。