液壓節能技術在電動叉車行業的應用研究

陳黎升

摘 要：本次研究以電動叉車為主題，選取與電動叉車行業發展密切相關的液壓節能技術作為研究對象，探討液壓節能技術在電動叉車行業的相關應用問題。具體論述中，先從特征分析的角度，對電動叉車液壓傳動系統進行了簡要說明;然后，結合當前電動叉車行業的節能需求對電動叉車能耗進行分析;并在此基礎上按照問題分析與策略選擇的邏輯，針對不同類型的液壓節能技術及其應用問題進行具體闡述。

關鍵詞：液壓節能技術;電動叉車;應用

中國是人口大國，但在人均資源占有率方面相對偏低，因此，面臨著進一步發展的資源條件限定。為了有效化解這一矛盾，需要采用一些新的科技手段，在節約能源的同時，滿足自身發展的資源需求。以電動叉車行業為例，當前能夠借助工業領域的轉型升級與經濟領域的總體改革，引入液壓節能技術，從而使其在整個行業中發揮其具有比較優勢的功能。下面結合電動叉車行業發展的一般情況，對主題展開具體分析。

1、電動叉車液壓傳動系統組成與特征

1.1傳動液壓系統的組成

電動叉車液壓系統是由液壓動力源與多個回路共同組成，液壓動力源主要是由電動機驅動液壓泵來實現;匹配性回路，主要包括了舉升、轉向、傾斜液壓回路。在其工作狀態中，會通過各個功能不同的閥門調節控制，實現液壓傳動。

1.2傳動液壓系統的特征

眾所周知，在電動叉車作業中，包括了運輸裝卸這個環節，因而在作業實踐中，會伴隨發生工作狀態的非持續性問題、負荷頻繁變化的問題、循環啟停的問題、重復升降的問題等;而當這些問題頻繁發生時，就會使電動叉車液壓傳動系統中的各類組成構件工作量增加，如各個控制調節閥，就會在諸問題的頻繁發生中，因動作頻繁而導致液壓油發熱過度的現象，所以，在這種以作業特征為限定的條件下，實質上會出現較大的能量損耗，從而在整體上降低電動叉車液壓系統的工作效率。

2、電動叉車能耗問題分析

2.1能耗分析

電動叉車的能量消耗，由其工作原理的物理特性所決定。具體而言，驅動、轉向、傾斜，以及舉升四個物理動作中，車輪驅動環節，會因行走電機而產生一定的電能消耗;在轉向環節，主要是在動作過程中會對液壓能進行一定的消耗;而傾斜動作具有一定的比較優勢，耗能較其它環節相對較少，可以忽略不計;而舉升負載環節，要實現叉架的升降，進而滿足勢能與液壓能之間的轉投。因此，四個環節必然因其物理作業狀態而產生各自不同形式的能量轉換，以及能量損耗。

2.2能耗試驗要求

在電動叉車能耗試驗中，按照《平衡重式叉車整機試驗方法》（JB/T 3300-2010）所要求的運行工況標準，以“運行狀態”和“標準載荷”作為能耗測定對象;按照標準試驗方法，采用持續型或不間斷式操作與運行方法; 其中的循環試驗標準以其基本試驗要求的每小時次數為準，能夠滿足60次/h。

2.3能耗試驗過程

首先，在滿足試驗要求后，要求對整個試驗過程進行數據統計，具體包括電流、電壓、流量，以及數據采集卡和壓力傳感器各個要素方面的數據。其次，根據相關數據繪制關系曲線，具體包括各項工況電流和電壓，與時間之間關系。第三，在數據統計與關系曲線分析的基礎上，獲得一次標準化的電動叉車能耗分布數據。本次針對電動叉車耗能試驗的結果表明，在其耗能分布方面，主要集中在三個物理動作方面，分別是車輪驅動、轉向，以及舉升負載的工況。在能耗方面的分布數據依次為4110kJ、907 kJ、3361 kJ;各工況能耗所占比率依次為49.1%、10.8%、40.1%。

2.4能耗試驗結果

對三項工況的能耗與百分比進行比較分析，發現，舉升與行走占比大于轉向工況。第五，進行具體分析后發現，傳統叉車液壓傳動系統中，主要是下降負載時，存在高壓油的釋放情況，根源在于流溢閥;尤其是當其制動時，制動分泵會因摩擦片的推動問題而生成熱能，具體是指車輪動能轉化為熱能形式。這樣，就造成了能耗損失。

3、液壓節能技術及其應用

3.1技術選擇與應用分析

通過以上分析，可以看出在電動叉車行業，傳動液壓系統的不足之處在于能耗;而試驗結果表明需要采用相應的節能技術對其中的車輪驅動與下降負載工況能耗進行節能處理。但是，液壓節能技術的類型較多，如馬達驅動液壓節能技術、變頻液壓動力傳動節能技術、二次調節靜液傳動節能技術、負載敏感技術、蓄能器能量回收技術等。當前，我國電動叉車行業處于轉型發展時期，電動叉車行業的一般發展情況，既要求解決問題，又需要在生產成本方面有所控制。所以，下面結合當前電動叉車行業的能耗問題，選取與其對應性相對較強的液壓節能技術進行應用說明。

3.2以伺服電機-液壓泵節能技術為例

電動叉車傳動系統中的能耗主要來自于車輪驅動，因此，可以借助馬達驅動的節能技術進行解決，針對問題可以選擇伺服電機-液壓泵技術，此項技術也稱馬達驅動技術。具體而言，它是以現代電力傳動為基礎，結合二次元件，以伺服調速功能實現的液壓節能技術，以此功能將電動機與液壓泵進行組合，從而可以針對液壓缸活塞位置比例閥，進行調速控制，并實現下降負載勢能的回收。其特點是精準、高效。以下降負載為例，就可以在馬達工況的二次元件作用下，將負載熱能成功轉換為動能，從而使伺服電機對驅動受變頻器的有效控制，這樣，就能夠在轉矩響應速度（速度快于毫秒級別）條件限定下，直接把產生的電能反饋到直流電路，并通過超級電容實現電能回收儲存。

3.3以變頻液壓動力傳動節能技術為例

在電動叉車的電力系統中，若能夠實現供電電源頻率的改變，則可以針對其執行機構，完成無級調速。變頻調速技術即是滿足了這一功能，它能夠幫助電動機在其工況作業中，達到高效化。具體而言，在電動叉車液壓傳動系統中，利用變頻液壓動力傳動節能技術，主要是在整體上構建一個系統化的變轉速容積調速體系。這樣，節流調流環節與容積控制環節，均能夠在變頻調節技術支持下，實現節能。當前，該液壓節能技術主要是針對傳統液壓系統中的變量泵進行調整。具體是將交流電動機、變頻器與定量泵進行形式化組合，從而針對系統油路，采用控制器實現信息反饋;針對電動機轉速，利用變頻器進行自動化的信號輸出，這樣就使整個功率得到了改變;進而減少安全閥數量、簡化回路系統、降低能耗損失，最終達到電源有效利用與工況作業效率的提升。另外，在電動機調速范圍擴大后，調速的控制性能更佳，其中的噪音控制更好，從而在能耗與噪音污染方面均能夠起到節能作用。

4、結束語

總之，生態環保已經成為現代工業轉型發展的一個主要方向，在電動叉車行業普遍應用液壓節能技術可以更好的促進該行業在整體上實現產業升級，并在我國當前總體經濟框架體系構建中，為進一步的能源應用效率提升與工業智能化發展提供一個較好的切入口。尤其是以5G技術為主導的物聯網構建與發展中，可以在此基礎上，更好的促進電動叉車行業智能化轉型到一個能和國際同行業相競爭的新階段。

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