防爆全液壓交流電動叉車的技術(shù)分析

浙江佳力科技股份有限公司 / 陳勇

防爆全液壓交流電動叉車的技術(shù)分析

浙江佳力科技股份有限公司 / 陳勇

由于傳統(tǒng)電動防爆叉車技術(shù)具有明顯的滯后性，還存在運行電流大、耗能大、溫度高以及連接線路復雜等缺陷，需要進行升級改造；運用全新設計理念開發(fā)防爆全液壓交流電動叉車非常必要。基于此，本文對防爆全液壓交流電動叉車的系統(tǒng)組成、工作原理以及技術(shù)亮點等進行了全面解析。

防爆電動叉車、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、無級調(diào)速系統(tǒng)

一、技術(shù)背景

電動防爆叉車技術(shù)的出現(xiàn)始于上世紀60年代，并首先在歐美少數(shù)幾個發(fā)達國家得以應用。這是因為，一方面發(fā)達國家受生態(tài)環(huán)保壓力以及能源資源緊缺的影響，對電動叉車的需求日益增強；另一方面，隨著企業(yè)安全生產(chǎn)意識的提高，對危險品儲運設備安全性能的要求也越來越高，作為儲運設備的叉車自然也需具備良好的安全防爆技術(shù)性能。

在上世紀六七十年代，電子技術(shù)和電動叉車制造技術(shù)還相對落后，造成電動防爆叉車本身存在運行電流大、蓄能時間短、溫度高、電路防爆可控點多等缺陷，在防爆手段上也僅采取隔爆、增安的處理方式，防爆效果欠佳。

自上世紀90年代以來，隨著電子技術(shù)水平的發(fā)展、電動叉車制造技術(shù)水平的提高及交流技術(shù)的應用，發(fā)達國家電動防爆叉車技術(shù)走向了高智能化控制技術(shù)、高運行性能、高安全性的發(fā)展道路。中國在電動防爆叉車技術(shù)方面具有明顯的滯后，存在運行電流大、耗能大、溫度高以及連接線路復雜等缺陷，需要進行升級改造。基于此，本文提出了一種新的技術(shù)方案——防爆全液壓交流電動叉車。

二、系統(tǒng)組成

本方案中全液壓交流電動叉車的系統(tǒng)組成，主要包括液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。

1.液壓系統(tǒng)

（1）由傳動相連的單交流電機和齒輪泵構(gòu)成動力裝置。

（2）由起升油缸和傾斜油缸組成升降傾斜裝置。

（3）由連接有優(yōu)先閥的轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向油缸組成轉(zhuǎn)向裝置。

（4）由雙速液壓馬達、設置在馬達上的液壓制動器和液壓調(diào)速閥組成行走驅(qū)動裝置。其中，液壓制動器由控制閥中的行走卸荷制動閥控制。

（5）多路閥由傾斜閥、起升閥等組成：多路閥進油閥片主油路上設有一個溢流閥控制傾斜升降裝置的系統(tǒng)壓力，主油路與傾斜閥和起升閥的腔體相通，其中，起升閥上設有一個溢流閥控制起升壓力，傾斜閥連接傾斜油缸，起升閥連接起升油缸。

（6）控制閥由行走卸荷閥、調(diào)壓變速閥等組成：控制閥進油閥片主油路上設有一個減壓閥控制壓力，調(diào)壓變速閥一油口與二級調(diào)壓閥連接，另一油口與液壓馬達的調(diào)速閥連接；行走卸荷閥一油口經(jīng)背壓閥回油箱，另一油口與液壓馬達制動器連接。

（7）換向制動閥由行走換向閥、制動閥等組成：換向制動閥進油口設有一個溢流閥控制壓力；行走換向閥中位回油箱，另兩位油口分別與液壓馬達的正、反向油口連接；制動閥連接在行走換向閥與液壓馬達之間。

（8）壓力切換閥由二級調(diào)壓閥和背壓閥等組成：二級調(diào)壓閥與控制閥與齒輪泵出油口連接，背壓閥連接在回油路與油箱之間。

（9）由控制閥、齒輪泵、雙速液壓馬達、換向制動閥、壓力切換閥構(gòu)成的回路作為液壓調(diào)速回路。

2.電氣系統(tǒng)

包括蓄電池電源、急停開關(guān)、鑰匙開關(guān)、交流電機和交流傳感控制系統(tǒng)。

（1）蓄電池電源作為能源通過DC-DC變壓器將電源分為高壓電源和低壓電源兩路輸出：低壓電源經(jīng)鑰匙開關(guān)接通交流傳感控制系統(tǒng)，交流控制器經(jīng)加速器開關(guān)接通用于控制交流電機；高壓電源接通交流控制器并經(jīng)受控于交流控制器的主接觸器接通交流電機，在交流控制器上連接有加速器和起升傾斜開關(guān)。交流電機的工作制為60分鐘，交流控制器上連接有儀表，低壓電源經(jīng)各功能開關(guān)通過交流控制器控制電量，通過儀表顯示精確的電量，并通過具有自動診斷功能的交流控制器對系統(tǒng)故障通過儀表顯示故障。

（2）交流傳感控制系統(tǒng)包括：交流控制器、過載保護、溫度傳感器、絕緣監(jiān)視器、熱降控制傳感器電子防護柵等。

三、工作原理

以下結(jié)合液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，詳細說明本方案中全液壓交流電動叉車的工作原理。

該叉車以蓄電池作為能源，當鑰匙開關(guān)打開時，通過DC-DC變壓器將70V和24V電源接通，這時主接觸器吸合，電氣系統(tǒng)通電。

當腳踏式加速器開關(guān)打開時，交流控制器控制交流單電機直接帶動齒輪泵怠速運轉(zhuǎn)，流量通向液壓系統(tǒng)，從而滿足轉(zhuǎn)向器的排量需求，實現(xiàn)叉車原地轉(zhuǎn)向的功能。

通過操縱行走換向閥變換叉車的前進和后退，并通過腳踏加速器的行程經(jīng)過交流控制器控制交流電機的轉(zhuǎn)速，以控制齒輪泵通向液壓馬達的排量，進而控制叉車的行走速度；當松開加速器踏下制動閥時，節(jié)流封閉液壓馬達的A、B油道實現(xiàn)制動。

操縱控制閥中的速度換向閥，經(jīng)過能量控制閥中的二級調(diào)壓閥實現(xiàn)高壓、低壓，并經(jīng)過液壓馬達中的液壓調(diào)速閥實現(xiàn)叉車的爬坡行走功能和高速行走功能；通過控制閥中行走卸荷制動閥變換行走工作和系統(tǒng)卸荷的功能，并通過閥中的制動檔連接液壓馬達中的液壓制動器實現(xiàn)手制動。

在多路閥中的起升閥和傾斜閥上各裝一個微動行程開關(guān)，當操縱起升閥時，其加裝的行程開關(guān)閉合，接通交流控制器控制交流電機，帶動齒輪泵全速運轉(zhuǎn)，使叉車實現(xiàn)起降功能；當操縱傾斜閥時，利用同樣原理使叉車達到傾斜功能。

四、技術(shù)亮點

相比于傳統(tǒng)的電動防爆叉車，本方案中全液壓交流電動叉車的技術(shù)亮點如下：

1.由交流控制器、交流電機和加速器形成的無級調(diào)速系統(tǒng)，使行走系統(tǒng)從慢速到快速運行狀態(tài)自如、穩(wěn)定、可靠，并且將交流控制器設計成既能實現(xiàn)液壓行走無級調(diào)速，又能實現(xiàn)液壓起升、傾斜控制（由加速器連接交流控制器控制電機帶動齒輪泵運轉(zhuǎn)實現(xiàn)液壓行走無級調(diào)速，再由起升、傾斜開關(guān)連接交流控制器控制電機帶動齒輪泵運轉(zhuǎn)實現(xiàn)對叉車的起升、傾斜控制）。

2.系統(tǒng)在啟動后只是處于怠速狀態(tài)（在交流控制器程序上設定一個最低轉(zhuǎn)速，由交流控制器控制電機在低轉(zhuǎn)速下工作），使液壓系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向裝置在一定時間內(nèi)確保能源供給，不工作時延時關(guān)閉，這樣不浪費系統(tǒng)能量，整機能耗得以降低。

3.由于是單電機無級調(diào)速工作，加之電機既要具備泵電機特性又要具備行走電機特性，所以采用交流電機，并將其工作時制設計為60分鐘，這樣電機就滿足了液壓行走和液壓起升的條件。

4.系統(tǒng)具備故障自動診斷功能，通過儀表顯示故障代碼，方便技術(shù)服務。

5.啟動性能良好，交流電機具有免維護、高效率、低電流、低噪音等特性，由此對電機不會造成損害，且能耗小。

總之，全液壓交流電動叉車將單個交流電機作為核心，將電氣系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)結(jié)合起來，使整機系統(tǒng)提高了效率，降低了能耗，減少了維護保養(yǎng)，增加了安全性，而且結(jié)構(gòu)更簡單、操縱更靈活，整體功能得以增強。

五、結(jié)束語

目前，防爆全液壓交流電動叉車已由浙江佳力科技股份有限公司申報并獲得多項國際、國內(nèi)發(fā)明專利與實用新型專利，順利實現(xiàn)專利技術(shù)成果轉(zhuǎn)化。

擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的防爆全液壓交流電動叉車，已廣泛應用于國防、石油、石化等危險作業(yè)場所，多次出國參展受到好評，并實現(xiàn)出口海外市場。該叉車的成功研制，不僅為浙江佳力科技股份有限公司創(chuàng)造了較好的經(jīng)營業(yè)績，而且促進了國內(nèi)防爆車輛的創(chuàng)新與發(fā)展，為安全生產(chǎn)提供了有力保障。該產(chǎn)品擁有良好的市場前景。