低溫泵液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用

   運(yùn)輸深冷液體的車(chē)輛為了獲取更多的裝載量和提高卸載效率，采用低溫泵液壓驅(qū)動(dòng)方式是一種有效的發(fā)展方向。闡述了低溫泵液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，分析了低溫泵液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，為低溫泵液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用提供技術(shù)基礎(chǔ)。

　　在2004年開(kāi)始實(shí)施的GB1589標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛總質(zhì)量有了明確的規(guī)定，因此為了獲取更多的裝載量和提高運(yùn)輸?shù)男?，?chē)輛的輕型化必然是一個(gè)發(fā)展方向。運(yùn)輸深冷液體的車(chē)輛必須配置低溫液體離心泵，這樣才能將罐車(chē)內(nèi)的液體安全可靠地輸送至被卸載的儲(chǔ)存容器，因此低溫泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)已成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。

低溫泵液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用

1、低溫泵的驅(qū)動(dòng)方式

　　低溫泵的驅(qū)動(dòng)方式有3種，外接電源式、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)。外接電源式需借助于現(xiàn)場(chǎng)的電力供應(yīng)，這種系統(tǒng)的適應(yīng)性非常差，在無(wú)匹配的電力場(chǎng)合，仍需通過(guò)自增壓轉(zhuǎn)注，因此罐車(chē)無(wú)法實(shí)現(xiàn)低壓化。發(fā)電機(jī)系統(tǒng)主要部件包括取力器、傳動(dòng)軸、發(fā)電機(jī)、控制箱及低溫泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)等，取力器驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，提供380V/460V 電源給低溫泵電機(jī)從而驅(qū)動(dòng)低溫泵運(yùn)轉(zhuǎn)，由于增加了發(fā)電機(jī)和附屬控制柜等設(shè)施，使得罐車(chē)的重量增加，空間受到限制，無(wú)法安裝大功率和大流量的低溫泵。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方式由于卸貨速度快于傳統(tǒng)的壓差輸送方法，使得車(chē)輛的運(yùn)行效率得到了極大的提高，值得大力推廣應(yīng)用。

2、低溫泵液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

　　液壓系統(tǒng)具有傳遞效率高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能無(wú)級(jí)調(diào)速等特點(diǎn)，尤其在移動(dòng)式車(chē)輛上，布局更靈活，能比電機(jī)更容易實(shí)現(xiàn)在有限的空間內(nèi)獲取非常高的輸出功率，在工程車(chē)輛上的應(yīng)用已非常成熟。

　　2. 1、液壓系統(tǒng)原理

　　低溫泵液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理如圖1所示。該系統(tǒng)包含液壓泵、液壓馬達(dá)、流量調(diào)節(jié)閥、油管、油箱、過(guò)濾器、冷卻器及安全閥等。系統(tǒng)工作時(shí)，激活取力器，將車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速抬升至相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，液壓泵輸出的高壓液壓油驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)，從而帶動(dòng)低溫泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。液壓馬達(dá)的回油及泄漏油通過(guò)油冷卻器的冷卻，再經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾后回至油箱。比例閥中內(nèi)置了安全閥，當(dāng)超壓時(shí)，液壓油通過(guò)安全閥回至油箱。

　　調(diào)節(jié)低溫泵的轉(zhuǎn)速時(shí)，可通過(guò)改變可變電阻的大小調(diào)節(jié)比例閥的輸入電流，控制液壓馬達(dá)的輸入流量。輸入電流越高，則通過(guò)比例閥的液壓油流量越高，低溫泵的轉(zhuǎn)速也就越快，能獲取更高的揚(yáng)程和流量。在液壓馬達(dá)的進(jìn)出油管路上配置單向閥，防止由于液壓油的突然停止供應(yīng)導(dǎo)致液壓馬達(dá)急停而引起低溫泵的損壞; 在停泵時(shí)由于馬達(dá)進(jìn)油回路的壓力降至零，馬達(dá)回流回路的油通過(guò)單向閥進(jìn)入進(jìn)油回路，使低溫泵緩慢停轉(zhuǎn)。在油箱上安裝了油溫傳感器，當(dāng)油溫超過(guò)設(shè)定值后啟動(dòng)油冷卻器工作，降低液壓油的溫度，減少由于溫度過(guò)高引起的泄漏或延長(zhǎng)液壓部件的使用壽命。在液壓泵的出口管路上配置一個(gè)壓力表，可以幫助操作人員了解系統(tǒng)的工作狀況。

　　2. 2、液壓系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)采用開(kāi)式回路，液壓泵采用變量泵，系統(tǒng)內(nèi)的能量損耗和產(chǎn)生的熱量將會(huì)大大減少，這將使液壓泵及液壓馬達(dá)具有更高的可靠性和更長(zhǎng)的使用壽命。

低溫泵液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用

2. 2. 1、液壓馬達(dá)

　　根據(jù)低溫泵的允許轉(zhuǎn)速，液壓馬達(dá)zui大轉(zhuǎn)速應(yīng)大于低溫泵的允許轉(zhuǎn)速，zui大持續(xù)功率應(yīng)大于低溫泵在允許轉(zhuǎn)速標(biāo)定流量下相對(duì)應(yīng)的功率。

　　2. 2. 2、液壓泵

　　泵容量或規(guī)格應(yīng)能為液壓馬達(dá)提供足夠的液壓油流量，泵的規(guī)格選擇取決于所需流量、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和取力器的傳動(dòng)比。

　　3、分析和結(jié)果

　　1 ) 運(yùn)輸成本。液壓系統(tǒng)主要是由一些小的液壓部件組成，整個(gè)系統(tǒng)的重量較輕，從而能裝載更多的貨物，降低運(yùn)輸成本，其參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 運(yùn)輸成本比較

　　2) 系統(tǒng)的適用性和可靠性。液壓系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是靠車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)自身動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)的，因此罐車(chē)不管何時(shí)何地都能快速地卸貨。低溫泵控制柜和發(fā)電機(jī)控制柜電路復(fù)雜，鑒于罐車(chē)的移動(dòng)特性、道路的顛簸等原因，控制柜內(nèi)部的接線容易松動(dòng)，卻不易發(fā)現(xiàn)，有時(shí)導(dǎo)致罐車(chē)到達(dá)目的地后無(wú)法順利卸貨。而液壓系統(tǒng)的連接比較可靠，液壓元件也不易損壞。因此采用液壓系統(tǒng)可靠性更高，其對(duì)比見(jiàn)表2。

　　3) 運(yùn)行效率。配置在罐車(chē)上的兩種中壓低溫泵的參數(shù)見(jiàn)表3。

　　配置在罐車(chē)上的兩種高壓低溫泵的參數(shù)見(jiàn)表4。

　　從表3和表4可知，液壓驅(qū)動(dòng)的低溫泵在輸送流量上有明顯的優(yōu)勢(shì)。在卸相同數(shù)量的貨物時(shí)，采用液壓驅(qū)動(dòng)方式至少可節(jié)省25% 的卸貨時(shí)間，用高壓泵甚至達(dá)到50%。

　　4) 安全性。對(duì)于運(yùn)輸易燃易爆液體的低溫液體罐車(chē)或其它罐式車(chē)輛，從安全性角度來(lái)說(shuō)，液壓系統(tǒng)是zui合適的一種方式。由于目前法規(guī)暫時(shí)還不允許在運(yùn)輸易燃易爆的車(chē)輛上安裝卸液泵，使得液壓驅(qū)動(dòng)方式在此類(lèi)車(chē)輛上的應(yīng)用將成為一種可能。

　　5) 其它方面。由于低溫液體罐車(chē)運(yùn)輸介質(zhì)的特殊性，閥門(mén)管路系統(tǒng)操作箱非常潮濕及溫度非常低，電子元件保護(hù)不當(dāng)就容易引起失效。因此電子元件的密閉保護(hù)或電子元件在這種環(huán)境下的可靠性應(yīng)進(jìn)一步改善提高。為防止由此引起系統(tǒng)工作不良的情況，在比例閥上加裝手動(dòng)控制功能，可使系統(tǒng)的故障率降至更低。