一種陶瓷壓磚機泵站節能裝置和控制方法

摘 要：本文介紹了陶瓷壓磚機泵站控制裝置和控制方法，及分析了現有的泵站控制裝置的原理和優缺點，并提出了一種新的泵站節能裝置和控制方法。通過新的泵站節能裝置和控制方法可以使泵站的能耗更低，控制更靈活，改造成本也低。

關鍵詞：泵站；節能裝置；控制方法；陶瓷壓磚機

1 引 言

傳統的建筑陶瓷產業是典型的高能耗、高資源消耗、高環境污染的產業。隨著近年來國家大力推行節能減排，且措施越來越嚴厲，陶瓷磚生產的成本也越來越高，許多陶瓷企業都面臨新一輪的變革和生存考驗，要么轉型升級要么被淘汰。因此，解決資源消耗和環境污染的問題成為可持續發展的難點和關鍵。

作為陶瓷企業的核心設備，陶瓷壓機的能耗一定程度決定了陶瓷企業的能耗。泵站作為陶瓷壓機的動力源，決定了陶瓷壓機的能耗。如何節約泵站耗能，降低泵站輸出功率浪費問題勢在必行。

2當前陶瓷壓磚機泵站控制裝置和控制方法

當前陶瓷壓磚機的泵站采用的是普通異步電機帶一個變量泵來給整個系統提供動力源。其工作原理和泵站控制機械結構如圖1、2所示。

具體工作原理如下：如圖1所示：電磁換向閥YV501得電時，主泵起壓，通過調整V501溢流閥的開度可以調整泵出口壓力（即系統壓力）的大小。壓機工作過程中，電機轉速不變，變量泵根據調定的系統壓力調整泵的擺角，以達到控制系統壓力。

當系統壓力較低時，泵處于最大排量狀態；當系統壓力增大到溢流閥V501壓力時，泵排量減小，輸出流量減小，壓力隨之減小。

根據公式：泵消耗的功率也即泵驅動功率計算公式如下：

泵驅動功率：P= （kW）

式中P—液壓泵的額定壓力，MPa；

Q—液壓泵的額定流量，L/min；

ηp—液壓泵的總效率；

ψ—轉換系數；

陶瓷壓機壓制循環周期中泵驅動的等值功率

= （kW）；

N—工作循環階段的總數；

P—循環周期第i階段所需功率，kW；

t—第i階段持續的時間，s。

根據上述公式，在流量需求一定的情況下，第i階段P壓力越小，對應P就越小，相應循環周期中泵驅動的等值功率就越小，能耗也越低。

根據陶瓷壓機動作流程圖，可以計算出陶瓷壓機各個階段的功率，進而計算出陶瓷壓機壓制循環周期的總功率，也即上面的。

如圖3壓機動作流程圖：陶瓷壓機壓制過程中，在推磚布料階段整個壓機不動作，此時整個系統壓力幾乎沒有變化，泵輸出流量較小。若此時將該階段的泵出口壓力降低，相對應該階段的功率也降低，整個循環周期的總功率也降低，也即能耗也降低。

3泵站節能裝置和控制方法

為了解決上述節能問題，提供了一種陶瓷壓磚機泵站節能裝置和控制方法。其工作原理和泵站節能控制機械結構如圖4、5、6所示

具體的工作原理：如圖4所示，電磁換向閥YV501得電時，主泵起壓，通過調整V501溢流閥的開度可以調整系統壓力的大小；當壓機在推磚布料階段或者需求的系統壓力較低時，電磁換向閥YV502得電，此時系統壓力由V502溢流閥的大小來決定。將V502調到較小壓力，可以一定程度的節約能量。

為了保證壓機動作的連續并且壓制頻率不受影響，每次壓力切換之前，系統壓力需要恢復到初始設定壓力（蓄能器完成壓力填充）。

根據變量泵的控制邏輯，當系統壓力未達到設定壓力時，變量泵會大排量輸出。如果此時突然將泵口壓力切換為小壓力，泵會有較大沖擊，對泵的使用壽命會有一定影響。何時進行壓力切換是保證泵能快速、平穩地進行壓力切換的關鍵，也是本方案解決的關鍵問題。

本方案提供了一種控制方法如圖7所示： 自控柜的CPU對系統壓力進行檢測，當系統壓力達到設定的目標系統壓力時，此時程序給200ms左右的延時之后再給電磁換向閥YV502通電，切換到較低壓力；當需要系統需要轉高壓時，YV502失電，YV501得電。

4節能測試

針對上述節能裝置和控制方法，對能耗做了下列理論計算：（1）對壓制過程中每個階段進行了功耗計算（如圖8所示）進而計算出改造前后的平均功耗；（2）功耗液壓仿真（如圖9）。通過理論計算，再次對控制算法進行了優化，鞏固和提升了相關參數。

將上述節能裝置和控制方法應用在7500T陶瓷壓機上，統計出了下列節能數據，具體如圖10、圖11所示。

如圖11所示，在保證產量與質量同時兼顧的情況下，使用本節能裝置和控制方法每壓次能耗由0.5418kwh降至0.51415kwh，綜合節電率在5%左右。以泵站總功率220Kw，節電率5%來計算，一個小時節電11Kw.h，一天節電264Kw.h，一個月節電7920Kw.h，一年節電96360Kw.h。在硬件增加成本不高（增加一個電磁閥、一個溢流閥，一個油路塊及若干螺釘）的情況下，結合好的控制方法，節能收益比還是非常可觀的。

5本技術方案的應用

通過試驗以及實際生產驗證了本技術在節能性是可行的，并且得到了顯著的效果。目前此項技術已經應用到恒力泰的很多機型。后續會進一步推廣到其他機型（含非陶瓷壓機）上使用，降低客戶的使用能耗。

本技術方案作為通用節能技術，可以用在所有變量泵控制的場合。作為本方案的延伸，根據不同的工況，還可以再做多一級甚至多級壓力切換，進而再進一步優化能耗。一定程度上可以實現電子泵比例調壓的功能。

參考文獻

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