低温泵液压驱动系统的应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)梅塞尔阳光( 宁波) 气体产品有限公司 作者:虞秀平

  运输深冷液体的车辆为了获取更多的装载量和提高卸载效率,采用低温泵液压驱动方式是一种有效的发展方向。阐述了低温泵液压驱动系统的设计原理,分析了低温泵液压驱动系统的特点和优势,为低温泵液压驱动系统的推广应用提供技术基础。

  在2004年开始实施的GB1589标准中,对运输车辆总质量有了明确的规定,因此为了获取更多的装载量和提高运输的效率,车辆的轻型化必然是一个发展方向。运输深冷液体的车辆必须配置低温液体离心泵,这样才能将罐车内的液体安全可靠地输送至被卸载的储存容器,因此低温泵驱动系统的设计和改进已成为业内关注的焦点。

1、低温泵的驱动方式

  低温泵的驱动方式有3种,外接电源式、发电机系统及液压系统。外接电源式需借助于现场的电力供应,这种系统的适应性非常差,在无匹配的电力场合,仍需通过自增压转注,因此罐车无法实现低压化。发电机系统主要部件包括取力器、传动轴、发电机、控制箱及低温泵驱动电机等,取力器驱动发电机发电,提供380V/460V 电源给低温泵电机从而驱动低温泵运转,由于增加了发电机和附属控制柜等设施,使得罐车的重量增加,空间受到限制,无法安装大功率和大流量的低温泵。液压驱动系统方式由于卸货速度快于传统的压差输送方法,使得车辆的运行效率得到了极大的提高,值得大力推广应用。

2、低温泵液压驱动系统

  液压系统具有传递效率高、系统结构简单、能无级调速等特点,尤其在移动式车辆上,布局更灵活,能比电机更容易实现在有限的空间内获取非常高的输出功率,在工程车辆上的应用已非常成熟。

  2. 1、液压系统原理

  低温泵液压驱动系统原理如图1所示。该系统包含液压泵、液压马达、流量调节阀、油管、油箱、过滤器、冷却器及安全阀等。系统工作时,激活取力器,将车辆发动机的转速抬升至相应的转速,液压泵输出的高压液压油驱动液压马达,从而带动低温泵的运转。液压马达的回油及泄漏油通过油冷却器的冷却,再经过滤器过滤后回至油箱。比例阀中内置了安全阀,当超压时,液压油通过安全阀回至油箱。

低温泵液压驱动系统的应用

  调节低温泵的转速时,可通过改变可变电阻的大小调节比例阀的输入电流,控制液压马达的输入流量。输入电流越高,则通过比例阀的液压油流量越高,低温泵的转速也就越快,能获取更高的扬程和流量。在液压马达的进出油管路上配置单向阀,防止由于液压油的突然停止供应导致液压马达急停而引起低温泵的损坏; 在停泵时由于马达进油回路的压力降至零,马达回流回路的油通过单向阀进入进油回路,使低温泵缓慢停转。在油箱上安装了油温传感器,当油温超过设定值后启动油冷却器工作,降低液压油的温度,减少由于温度过高引起的泄漏或延长液压部件的使用寿命。在液压泵的出口管路上配置一个压力表,可以帮助操作人员了解系统的工作状况。

  2. 2、液压系统选型设计

  系统采用开式回路,液压泵采用变量泵,系统内的能量损耗和产生的热量将会大大减少,这将使液压泵及液压马达具有更高的可靠性和更长的使用寿命。

  2. 2. 1、液压马达

  根据低温泵的允许转速,液压马达最大转速应大于低温泵的允许转速,最大持续功率应大于低温泵在允许转速标定流量下相对应的功率。

  2. 2. 2、液压泵

  泵容量或规格应能为液压马达提供足够的液压油流量,泵的规格选择取决于所需流量、发动机转速和取力器的传动比。

  3、分析和结果

  1 ) 运输成本。液压系统主要是由一些小的液压部件组成,整个系统的重量较轻,从而能装载更多的货物,降低运输成本,其参数对比见表1。

表1 运输成本比较

运输成本比较

  2) 系统的适用性和可靠性。液压系统和发电机系统是靠车辆发动机自身动力来驱动的,因此罐车不管何时何地都能快速地卸货。低温泵控制柜和发电机控制柜电路复杂,鉴于罐车的移动特性、道路的颠簸等原因,控制柜内部的接线容易松动,却不易发现,有时导致罐车到达目的地后无法顺利卸货。而液压系统的连接比较可靠,液压元件也不易损坏。因此采用液压系统可靠性更高,其对比见表2。

表2 适用性和可靠性比较

适用性和可靠性比较

  3) 运行效率。配置在罐车上的两种中压低温泵的参数见表3。

表3 运行效率比较

运行效率比较

  配置在罐车上的两种高压低温泵的参数见表4。

表4 两种高压低温泵参数

两种高压低温泵参数

  从表3和表4可知,液压驱动的低温泵在输送流量上有明显的优势。在卸相同数量的货物时,采用液压驱动方式至少可节省25% 的卸货时间,用高压泵甚至达到50%。

  4) 安全性。对于运输易燃易爆液体的低温液体罐车或其它罐式车辆,从安全性角度来说,液压系统是最合适的一种方式。由于目前法规暂时还不允许在运输易燃易爆的车辆上安装卸液泵,使得液压驱动方式在此类车辆上的应用将成为一种可能。

  5) 其它方面。由于低温液体罐车运输介质的特殊性,阀门管路系统操作箱非常潮湿及温度非常低,电子元件保护不当就容易引起失效。因此电子元件的密闭保护或电子元件在这种环境下的可靠性应进一步改善提高。为防止由此引起系统工作不良的情况,在比例阀上加装手动控制功能,可使系统的故障率降至更低。

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