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一种用于双门架叉车的直接电驱动 泵控节能系统

阅读：1020发布：2020-11-28

专利汇可以提供一种用于双门架叉车的直接电驱动泵控节能系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及叉车液压节能领域，特别是涉及一种用于双门架叉车的节能系统。它包括泵驱动控制组件、控制安全阀组件、执行组件和传感控制组件。泵驱动控制组件包括上位机、连接面板、再生制动变频器、永磁同步电动机和液压泵；控制安全阀组件包括双向常闭提升安全阀、三位四通电磁换向阀和减压阀；执行组件包括第一单作用液压缸、分流集流平衡阀和第二单作用液压缸等。本发明具有的有益效果是：双门架在各自的上升区域提升运动时，利用再生制动变频器控制对永磁同步电动机的供电频率，使永磁同步电动机驱动液压泵输出的液压油的流量和压力与实际工作所需要的流量压力相匹配，避免了不必要的能量浪费，提高能量利用率，减少有害物质的排放。，下面是一种用于双门架叉车的直接电驱动泵控节能系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于双门架叉车的直接电驱动泵控节能系统，包括泵驱动控制组件、控制安全阀组件、执行组件和传感控制组件，其特征在于：
所述泵驱动控制组件包括上位机(1)、连接面板(2)、再生制动变频器(3)、永磁同步电机(4)和液压泵(5)，上位机(1)通过连接面板(2)连接再生制动变频器(3)，再生制动变频器(3)连接永磁同步电机(4)，永磁同步电机(4)连接液压泵(5)；
所述控制安全阀组件包括双向常闭提升安全阀(6)、三位四通电磁换向阀(7)和减压阀(11)，双向常闭提升安全阀(6)的进油口和减压阀(11)的进油口分别连接到液压泵(5)的出油口，双向常闭提升安全阀(6)的出油口与三位四通电磁换向阀(7)的进油口连通；
所述执行组件包括第一单作用液压缸(8)、分流集流平衡阀(9)和第二单作用液压缸(10)，所述三位四通电磁换向阀(7)的两个工作油口分别连接第一单作用液压缸(8)的无杆腔和分流集流平衡阀(9)进油口，分流集流平衡阀(9)的两个出油口分别连接两个第二单作用液压缸(10)的无杆腔，所述第一单作用液压缸(8)驱动叉车内门架，第二单作用液压缸(10)驱动叉车外门架；
所述传感控制组件包括第一压力传感器(13)、第二压力传感器(14)、第一SGW/SGI位移编码器(21)和第二SGW/SGI位移编码器(15)，第一压力传感器(13)设置在液压泵(5)的出油口和双向常闭提升安全阀(6)进油口之间的油路上，第二压力传感器(14)设置在双向常闭提升安全阀(6)与所述三位四通电磁换向阀(7)之间的油路上，第二SGW/SGI位移编码器(15)与所述分流集流平衡阀(9)的进油口连通，第一SGW/SGI位移编码器(21)连接在三位四通电磁换向阀(7)与第一单作用液压缸(8)之间的油路上；
所述双向常闭提升安全阀(6)和三位四通电磁换向阀(7)之间的油路上连接蓄能器(20)。
2.根据权利要求1所述的用于双门架叉车的直接电驱动泵控节能系统，其特征在于再生制动变频器(3)包括并联的制动电阻Rbrake(16)和并联的储电电容。
3.根据权利要求1所述的用于双门架叉车的直接电驱动泵控节能系统，其特征在于再生制动变频器(3)通过相电流探头(18)和相电压探头(19)连接永磁同步电机(4)。
4.根据权利要求1所述的用于双门架叉车的直接电驱动泵控节能系统，其特征在于永磁同步电机(4)带有旋转变压器。
5.根据权利要求1所述的用于双门架叉车的直接电驱动泵控节能系统，其特征在于第一压力传感器(13)还与减压阀(11)连接。
6.根据权利要求1所述的用于双门架叉车的直接电驱动泵控节能系统，其特征在于第一压力传感器(13)、第二压力传感器(14)、第二SGW/SGI位移编码器(15)和第一SGW/SGI位移编码器(21)均连接到连接面板(2)上。
7.根据权利要求1所述的用于双门架叉车的直接电驱动泵控节能系统，其特征在于上位机(1)具有磁盘空间管理命令模块和可编程计算机控制器。
8.根据权利要求1所述的用于双门架叉车的直接电驱动泵控节能系统，其特征在于蓄能器(20)是弹簧式蓄能器或者隔膜式蓄能器。
9.根据权利要求2所述的用于双门架叉车的直接电驱动泵控节能系统，其特征在于制动电阻Rbrake利用开关实现通断控制。

说明书全文

一种用于双门架叉车的直接电驱动 泵控节能系统

技术领域

[0001] 本发明涉及叉车液压节能领域，特别是涉及一种用于双门架叉车的节能系统。

背景技术

[0002] 在叉车等行走式工程机械中，如双门架叉车，由于内门架和外门架分别承担不同提升阶段的升举功能，所以内门架和外门架对应的驱动油缸具有不同的升降速度和不同的位移量。现有技术中的双门架叉车的液压系统能量利用率较低：1、在两门架的上升过程中，无法实现液压泵输出的流量、压力与实际工作的液压油路所需要的流量、压力相匹配，而造成能量的浪费；2、为了保证两门架以适当的速度平稳下降，现有技术常使高压油液直接通过节流阀节流口回油箱，这种节流调速的方式，容易使高压油液在节流过程中产生大量热量，导致液压系统油温升高，造成能量的浪费，并且容易导致液压元件的老化损坏；3、两门架在下降过程中，驱动液压泵的电机处于制动状态，返回的高压油液还会驱动电机反转，带动电机发电，电机旋转的动能被损失掉，并且下降中的两门架的高位势能也被浪费掉。

[0003] 因此，对于双门架叉车，需要设计一种新的液压系统，实现对内门架和外门架在不同提升阶段的驱动，并实现动能和势能的回收利用，提高能量利用率。

发明内容

[0004] 本发明要解决的问题就是针对以上不足而提供一种用于双门架叉车的能对门架高位势能和电机转子动能量进行有效回收利用的节能系统。其技术方案如下：

[0005] 它包括泵驱动控制组件、控制安全阀组件、执行组件和传感控制组件，其关键技术在于：

[0006] 所述泵驱动控制组件包括上位机、连接面板、再生制动变频器、永磁同步电机和液压泵，上位机通过连接面板连接再生制动变频器，再生制动变频器连接永磁同步电机，永磁同步电机连接液压泵；

[0007] 所述控制安全阀组件包括双向常闭提升安全阀、三位四通电磁换向阀和减压阀，双向常闭提升安全阀的进油口和减压阀的进油口分别连接到液压泵的出油口，双向常闭提升安全阀的出油口与三位四通电磁换向阀的进油口连通；

[0008] 所述执行组件包括第一单作用液压缸、分流集流平衡阀和第二单作用液压缸，所述三位四通电磁换向阀的两个工作油口分别连接第一单作用液压缸的无杆腔和分流集流平衡阀进油口，分流集流平衡阀的两个出油口分别连接两个第二单作用液压缸的无杆腔，所述第一单作用液压缸驱动叉车内门架，第二单作用液压缸驱动叉车外门架；

[0009] 所述传感控制组件包括第一压力传感器、第二压力传感器、第一SGW/SGI位移编码器和第二SGW/SGI位移编码器，第一压力传感器设置在液压泵的出油口和双向常闭提升安全阀进油口之间的油路上，第二压力传感器设置在双向常闭提升安全阀与所述三位四通电磁换向阀之间的油路上，第二SGW/SGI位移编码器与所述分流集流平衡阀的进油口连通，第一SGW/SGI位移编码器连接在三位四通电磁换向阀与第一单作用液压缸之间的油路上；

[0010] 所述双向常闭提升安全阀和三位四通电磁换向阀之间的油路上连接蓄能器。

[0011] 进一步，再生制动变频器包括并联的制动电阻Rbrake和并联的储电电容；

[0012] 进一步，再生制动变频器通过相电流探头和相电压探头连接永磁同步电机。

[0013] 进一步，永磁同步电机带有旋转变压器。

[0014] 进一步，第一压力传感器还与减压阀连接。

[0015] 进一步，第一压力传感器、第二压力传感器、第二SGW/SGI位移编码器和第一SGW/SGI位移编码器均连接到连接面板上。

[0016] 进一步，上位机具有磁盘空间管理命令模块和可编程计算机控制器。

[0017] 进一步，蓄能器是弹簧式蓄能器或者隔膜式蓄能器。

[0018] 进一步，制动电阻Rbrake利用开关实现通断控制。

[0019] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

[0020] 1、双门架在各自的上升区域提升运动时，利用再生制动变频器控制对永磁同步电机的供电频率，使永磁同步电机驱动液压泵输出的液压油的流量和压力与实际工作所需要的流量压力相匹配，避免了不必要的能量浪费，提高能量利用率，减少有害物质的排放。

[0021] 2、在双门架下降时，利用蓄能器对第一单作用液压缸和第二单作用液压缸中高压油液的压力能进行回收存储；对永磁同步电机制动，并且高压油液推动液压泵反转作为液压马达推动永磁同步电机转动，永磁同步电机发电产生再生电能，可以利用再生制动变频器采用耗能制动，利用制动电阻消耗永磁同步电机反转产生的再生电能，使直流电压UDC处于正常状态，保护再生制动变频器，也可以利用储能电容将永磁同步电机反转产生的再生电能存储，当门架上升时，作为辅助电源向永磁同步电机供电，有利于节能；

[0022] 3、在双门架下降时，利用再生制动变频器的调速和降压阀降压作用后，高压油液返回油箱，避免了传统的节流调速产生的热量，而带来油液温度的升高和能量的浪费。附图说明

[0023] 图1，为本发明的用于双门架叉车的直接电驱动泵控节能系统图。

具体实施方式

[0024] 如图1所示，本发明包括泵驱动控制组件、控制安全阀组件、执行组件和传感控制组件，其关键技术在于：

[0025] 所述泵驱动控制组件包括上位机1、连接面板2、再生制动变频器3、带旋转变压器的永磁同步电机4和液压泵5，上位机1通过连接面板2连接再生制动变频器3，再生制动变频器3的相电流探头18和相电压探头19连接带旋转变压器的永磁同步电机4，带旋转变压器的永磁同步电机4通过联轴器连接液压泵5；

[0026] 所述控制安全阀组件包括双向常闭提升安全阀6、三位四通电磁换向阀7和减压阀11，双向常闭提升安全阀6的进油口和减压阀11的进油口分别连接到液压泵5的出油口，双向常闭提升安全阀6的出油口与三位四通电磁换向阀7的进油口连通；

[0027] 所述执行组件包括一个第一单作用液压缸8、分流集流平衡阀9和两个第二单作用液压缸10，所述三位四通电磁换向阀7的两个工作油口分别连接第一单作用液压缸8的无杆腔和分流集流平衡阀9进油口，分流集流平衡阀9的两个出油口分别连接两个第二单作用液压缸10的无杆腔，所述第一单作用液压缸8驱动叉车内门架，叉车的内门架在第一提升区域内运动，第二单作用液压缸10驱动叉车外门架的稳定上升，叉车的外门架在第二提升区域内运动；

[0028] 所述传感控制组件包括第一压力传感器13、第二压力传感器14、第一SGW/SGI位移编码器21和第二SGW/SGI位移编码器15，第一压力传感器13设置在液压泵5的出油口和双向常闭提升安全阀6进油口之间的油路上，第一压力传感器13还与减压阀11连接，第二压力传感器14设置在双向常闭提升安全阀6与所述三位四通电磁换向阀7之间的油路上，第二SGW/SGI位移编码器15与所述分流集流平衡阀9的进油口连通，第一SGW/SGI位移编码器21连接在三位四通电磁换向阀7与第一单作用液压缸8之间的油路上，第一压力传感器13、第二压力传感器14、第二SGW/SGI位移编码器15和第一SGW/SGI位移编码器21均连接到连接面板2上；

[0029] 所述双向常闭提升安全阀6和三位四通电磁换向阀7之间的油路上连接蓄能器20。

[0030] 进一步，再生制动变频器3包括并联的制动电阻Rbrake16和并联的储电电容，制动电阻Rbrake16利用开关实现通断控制

[0031] 进一步，上位机1具有磁盘空间管理命令模块和可编程计算机控制器。

[0032] 进一步，蓄能器20是弹簧式蓄能器或者隔膜式蓄能器。

[0033] 本发明用于双门架叉车的直接电驱动泵控节能系统主要的工作过程如下：

[0034] 1、双门架在各自的上升区域提升运动时，上位机1打开三相交流电源，并向再生制动变频器3发出控制指令，利用再生制动变频器3控制对永磁同步电机4的供电频率，使永磁同步电机4驱动液压泵5输出的液压油的流量和压力与实际工作所需要的流量压力相匹配，驱动第一单作用液压缸8在第一上升区域内上升；然后，调节三位四通电磁换向阀7，再驱动第二单作用液压缸10在第二上升区域内上升，避免了不必要的能量浪费，提高能量利用率。

[0035] 2、在双门架下降时，利用蓄能器20对第一单作用液压缸8和第二单作用液压缸10中高压油液的压力能进行回收存储；电源停止对永磁同步电机4供电，处于制动状态的永磁同步电机转子由于惯性作用正在旋转，但此时会产生电能，高压油液一部分经减压阀11回流到油箱，另一部分驱动液压泵5作为马达反转，带动永磁同步电机4转动，此时永磁同步电机4相当于发电机，永磁同步电机4发电产生再生电能，当需要快速制动时，可以接通并联制动电阻Rbrake的开关，利用再生制动变频器采用耗能制动，永磁同步电机4产生的再生电能转化为制动电阻Rbrake的热量，同时永磁同步电机转子受力制动，利用制动电阻消耗永磁同步电机4转动产生的再生电能，使直流电压UDC17处于正常状态，保护再生制动变频器3；如果电源的稳定性较好，门架下降时，可以断开制动电阻的控制开关，永磁同步电机转动产生的交流电AC，逆变为直流电DC，利用储能电容将永磁同步电机反转产生的再生电能存储，当门将上升时，直流电DC逆变为交流电AC，储能电容作为辅助电源向永磁同步电机供电，有利于能量的回收利用。

[0036] 3、在双门架下降时，蓄能器20回收存储第一单作用缸8和第二单作用缸10的高压油液的压力能，当门架再次上升时，蓄能器20作辅助驱动，向第一单作用缸8和第二单作用缸10的高压油液提供压力油，实现能量的回收利用，利用再生制动变频器的调速和减压阀的降压作用，高压油液返回油箱，避免了传统的节流调速产生的热量，而带来油液温度的升高和对液压元件的损害。

[0037] 4、在门架上升下降的过程中，第一压力传感器13、第二压力传感器14分别向连接面板2传递采集到的压力信号，SGW/SGI位移编码器15、21分别向连接面板2传递采集到的内门架、外门架在第一、第二提升区域的位移信号，上位机采集这些信号，经过处理向再生制动变频器3发出准确的控制指令。

[0038] 图中12是液压油箱。

[0039] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

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