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  • 吊车租赁, 四会吊车出租, 吊车出租   吊车动臂电气式能量回收技术的发展特点?
    新闻分类:公司新闻   作者:admin    发布于:2023-05-074    文字:【】【】【

        

         吊车租赁, 四会吊车出租, 吊车出租   吊车动臂电气式能量回收技术的发展特点?   电气式动臂势能回收技术使用蓄电池或超级电容作为储能元件,主要由液压马达、发电机和蓄电池或超级电容等元件组成。当动臂下放时,动臂液压缸在动臂负载作用下,流出具有一定压力的油液,随后进入液压马达;液压马达将油液的压力能转化为机械能输出,驱动发电机;发电机将机械能转化成电能;电能在电力电子设备的作用下,对蓄电池或超级电容进行充电,实现对动臂重力势能的回收。当能量再利用时,能量回收系统就变成了原动力系统的辅助动力源。由此,辅助动力源与原系统的动力源一起为系统的后续工作提供能量,构成了混合动力系统。具体来说有两种典型的方案。其一,电动机利用回收的能量,辅助发动机驱动液压泵工作,实现回收能量的再利用,参见路径Ⅱ。其二,回收的能量经由路径Ⅰ所示的原理进行再利用,即电动机驱动液压马达工作在泵工况下,直接对动臂液压缸供油。

        1)使用蓄电池作为储能元件的电气式能量回收系统: 作为一种常见的储能装置,蓄电池具有比能量高的优点。而且,蓄电池的技术较为成熟,有很多的商用产品供选择。 最早于2001年提出了电气式混合动力吊车的概念。2004年,研制出了一款油电混合动力吊车。该方案使用电池作为能量储存元件。该方案中的电动/发电机能切换工作在发电机或电动机模式下,从而借助蓄电池吸收或释放量,实现控制发动机工作在燃油高效区域内,达到节能的目的。此方案可以对动臂下放时的重力势能进行回收并存储,构成了并联式混合动力结构,提高系统的能量利用效率。此外,因采用了电动回转结构,系统还可以对回转机构的动能进行回收,进一步提高了系统的能量利用效率。 

     

     

        2004年,研发了一款串联式混合动力吊车设计方案。此方案中,发动机仅驱动发电机工作,发出的电能存储在蓄电池和超级电容中。使用多个电动机-液压泵组分别驱动动臂、铲斗、斗杆和行走等执行机构的动作,而回转机构使用发电/电动机组合来驱动。在动臂下放时,该系统可以对动臂的重力势能进行回收。这样的配置可以提高系统的能量利用效率,但是较传统吊车的改动较大,制造成本上升明显。 为了进一步提高能量回收效率,于2019年提出了将液压马达置于动臂液压缸和换向阀之间的能量回收方案。试验表明,该方案可以达到33.8%~57.4%的能量回收效率。这比一般的电气式能量回收系统的效率高3%~4%。 

        在国内,2009年研究了以镍氢电池为储能元件的串联和并联式混合动力方案。2013年并进一步提出集成流量再生功能的电气式能量回收系统。仿真研究表明,该方案可以实现60%左右的能量回收效率。2015年,也对使用蓄电池作为储能元件的电气式能量回收系统进行了仿真研究。2016年,仿真研究了将能量回收单元置于动臂液压缸回油路的方案,证明了其较传统方案可以进一步提高能量效率。 

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        2)使用超级电容作为储能元件的电气式能量回收系统: 超级电容具有功率密度大的优点,且有很高的循环寿命,是储能元件的另一个常见选择。 2010年,对使用超级电容为储能元件的串联式、并联式和混联式混合动力方案进行了对比分析。研究结果表明,串联式系统最为节能,约45%,但是发电机等元件的型号较大,造成投资回报期最长;经综合比较认为混联式方案是最优选择,可以实现约24%的节能效果。 自2009年起,等提出了多种适用于叉车动臂的能量回收系统,核心都是将动臂势能转化为电能进行存储。对分别使用蓄电池、超级电容和蓄能器作为储能元件的能量回收系统做了比较研究,得出了以上三种方案的能量回收效率分别为44%,38%和31%。

     

       在国内,于2010年联合研制了采用并联式混合动力+电动回转结构设计的油电混合动力中型吊车。等研究了电气式能量回收系统,并提出了使用蓄能器延长发电时间的方案。在该方案中,增加蓄能器作为短时能量储存装置,延长了发电机的工作时间,降低了发电机的装机功率,将动臂势能的回收率由普通电气式的17%提高到了41%。2013年,提出通过控制发电机转矩使动臂调速阀上的压降基本保持恒定的方法,不仅降低了阀的压力损失,还获得较好的速度控制性能,同时具有大约60%的能量回收效率。2016年,提出了增加旁通比例节流阀的电气式能量回收系统。试验表明,在获得良好操控性能的同时,系统的能量回收效率可达35%。为了改善系统的动态特性,于2019年在蓄能器的进油路上设置了节流阀,仿真表明该方案可以实现58%的能量利用效率。 

     

         2019年,设计了一种基于电气式能量回收原理的吊车动臂节能系统以及相关控制策略。该系统中,动臂势能首先以电能的形式存储在超级电容中实现回收。在能量的再利用阶段,通过设置的辅助泵输出高压油液,与原系统中液压泵输出的油液汇合供给液压系统。在一台23吨吊车试验表明,该系统可以实现17.6%的节能效果。

     

         综上所述,电气式能量回收技术经过大约20年的发展,出现了串联式、并联式和混联式等三大类型以及众多的具体设计方案。该技术具有如下特点:(1)使用蓄电池或超级电容作为储能元件。前者具有比能量高、技术较为成熟等优点,但比功率小、深度充放电寿命短、报废后污染环境等原因,更适合用于负载较为平稳的场合;后者具有比功率大、充放电快等优点,但是其比能量低、价格高昂等缺点限制了其在工程机械等场合的推广应用。(2)不论使用蓄电池还是超级电容作为储能元件,单次能量回收及再利用循环内的能量转换次数多达6~8次,造成能量效率较低。

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    点击次数:230  更新时间:2023-05-07  【打印此页】  【关闭
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