变速驱动提供动力的泵可以降低能源成本

　　与由恒速电机驱动的可变排量泵相比，由变速驱动提供动力的泵可以降低能源成本，降低热量和噪音的产生，并减小蓄能器的尺寸。

　　随着高速控制装置，快速响应电动机以及改进的软件的开发，使用变速电驱动器为液压泵提供动力已得到了发展，这些软件为这些电动机-泵组合提供了动力和响应能力，以匹配由电动液压阀或电动液压阀控制的系统或者可变排量泵，同时还减少了能耗。

　　传统上，恒速交流感应电动机已用于驱动静液压系统中的泵，其液压动力由流量和压力调节阀或可变排量泵控制。但是，即使系统处于非负载状态，持续运行的电动机也可能消耗高达50％的满载电流。另外，常规液压动力单元（HPU）中的泵和电动机通常尺寸过大，无法满足最大占空比的要求。相比之下，变频驱动器或伺服驱动器可以更有效地管理电动机的操作扭矩和速度。电机没有以全速连续运行，而是仅以足够快的速度旋转，可以在任何给定时间满足系统需求。

　　带有变速驱动器的液压系统将液压系统强大的功率密集型优势与智能化和易于集成到电驱动器提供的自动化系统中结合在一起。能源效率得到提高，因为可以轻松地根据流量需求调节泵的速度，并且无论负载如何，电动机都无需持续高速运转，噪音也降低了，特别是在泵流量需求低于最大流量的操作过程中。改变泵速会改变流量，因此，无论是在运行期间，待机状态还是维持压力时，在机器的工作循环中任何时候，输送的液压动力都与所需的精确功率相匹配。另外，由于这些系统通常需要较少的油，因此所需的油箱也较小，因此可以减少机器占地面积。

　　尽管通常将变速驱动器与固定排量泵配对使用，但在许多应用中，将变速驱动器与可变排量泵配合使用可以带来更多好处。“通过将变速电驱动器和可变排量静液压驱动器相结合，我们可以大大减小电机尺寸，从而降低安装成本和电气附加损耗，”
Parker Hannifin VAS团队的应用工程师Rashid Aidun说。

　　博世力士乐系统应用经理Paul Stavrou补充道：“将高响应性可变排量泵与VFD控制的感应电动机相结合，可以带来更高的效率和更高的系统响应性。”“使用可变排量柱塞泵可以将压力，泵排量和电动机速度（转矩和速度）调节到最佳工作点，从而最大程度地减少电气，液压和机械损失。”

　　在许多情况下，变速泵驱动器用于移动或物料搬运设备等应用中的液压马达。但是，当用于驱动执行器时，它们具有相同的好处。电液压执行器（EHA）结合了机电和电动液压威廉希尔官方网站 的精华，可将动力从电力转换为液压，再转换为机械。EHA在机床等应用中很有吸引力，因为执行器仅在系统需要时才消耗功率。它们还消除了对热能管理以及液压油和滤清器更换的需求。

　　变速泵驱动器的优势在包括机械加工和金属成型设备，塑料和橡胶机械，压铸机，纸浆和造纸机械，液压试验台，材料处理设备以及许多其他工业应用中得到了回报。

　　以下是当前主流的变速驱动器和系统做简要的总结概述。

　　博世力士乐（Bosch Rexroth）的Sytronix FcP驱动系统包括一个感应电动机，一个液压泵和一个电子变频驱动器。

　　Charlotte， N.C.的博世力士乐（Bosch Rexroth）官员表示，他们的Sytronix变速泵驱动器有助于降低能耗和运行噪音。他们结合了公司的两项成熟威廉希尔官方网站 ，以提供强大的液压系统的可靠性以及紧凑型电驱动威廉希尔官方网站 的能源效率和动力。液压控制智能功能直接集成到电气驱动器中，以使电机扭矩适应机器的压力和流量要求。如果系统不需要全功率，控制系统会自动降低泵驱动器的扭矩，从而降低能耗和噪音水平。实际应用表明，使用Sytronix系统可以节省多达80％的能源。

　　博世力士乐的Sytronix FcP驱动系统是低功率范围内恒压功率单元的首选。它们包括作为组件的感应电动机，液压泵和EFC电子变频驱动器。FcP在与PGF内啮合齿轮泵一致的较低功率范围内运行。在更高的压力和功率范围内，FcP可以使用该公司PGH系列的内啮合齿轮泵或其A10或A4轴向柱塞泵。通过使用可变泵减少电动机上的扭矩和负载，尤其是在大功率范围内，因此可以使用较小的驱动器尺寸。

　　该公司的Sytronix DRn驱动系统适用于中功率和高功率范围的恒压功率单元应用。DRn系统由带有异步电动机和变频器作为控制单元的驱动泵模块组成。DRn压力控制系统具有编程功能，可监控负载需求并在恒定压力下自动调节速度。

　　Green Hydraulic Power的交钥匙系统集成了Siemens
Sinamics伺服泵，该伺服泵基于变速驱动器，该驱动器为与内齿轮泵相连的电动机提供动力。

　　加利福尼亚州亨廷顿比奇市的MJC工程公司已经创建了一个交钥匙解决方案，其中包括系统集成，工程，软件威廉希尔官方网站 和绿色液压动力（GHP）标签下的编程。该系统包含一个西门子Sinamics变速驱动器，为内部齿轮液压泵提供动力。MJC声称，与传统的液压系统相比，其节能高达70％，噪音降低了20 dBA，产生的热量更少，冷却要求更低，油量更少，占地面积更小。

　　定制机床制造商MJC一直在寻找提高其机器能源效率的方法。该公司选择长期的自动化供应商西门子来帮助设计新的液压动力单元。MJC总裁Carl Lorentzen说：“我们看到伺服泵可以控制压力和流量，并将电能精确地转换为液压动力。” “在某些情况下，完全或部分取消了对控制阀的使用。”Lorentzen随后成立了Green Hydraulic Power，Inc.作为一家独立企业，现在为其他机械制造商提供OEM集成单元。GHP系列有两种样式：一种具有VFD异步电动机和内齿轮泵，另一种具有伺服变频器，同步伺服电动机和内齿轮泵。

　　派克驱动控制泵（DCP）和GVM系列同步电机与AC30变速驱动器配合使用，可提供出色的控制水平，从简单的开环泵和风扇到闭环生产线应用。

　　克利夫兰的派克汉尼芬公司通过其俄亥俄州哥伦布市的液压泵和动力系统部提供了驱动控制泵（DCP）威廉希尔官方网站 。DCP提供了一种协同方法，将液压动力单元，电子驱动器，电动机和液压泵集成在一起，以满足液压系统中每个局部负载的需求。该产品线集成了一个交流驱动单元，该交流驱动单元包括变频驱动器和电子设备，以及感应或伺服电机，与叶片泵或轴向柱塞泵或两种威廉希尔官方网站 的组合相匹配。

　　派克还提供完全定制的DCP解决方案，该解决方案可以结合从感应电动机到伺服电动机的多种电动机威廉希尔官方网站 ，并与该公司的液压泵威廉希尔官方网站 的多种选择结合起来，包括叶片泵，斜齿轮泵和轴向柱塞泵。派克定制的经过现场测试的控制算法可管理电动机的运行扭矩和速度，从而在机器或工作循环中的任意给定点产生所需的精确，可变的压力和流量。

　　为了在更简单的包装中提供变速和可变排量的综合优势，Parker提供了PVplus轴向柱塞泵的一种版本，它是一种双排量泵，可以在两个连续可调的设置之间切换。当与变速驱动器结合使用时，它具有的优势包括降低了电动机和变频器的购置成本，较高的工作压力，较高的生产率和较高的能源效率。

　　Kyntronics开发了这种电动液压执行器，这是一个独立的模块化组件，包含完整的液压系统。动力由变速马达和驱动液压齿轮泵的控制装置传输，而内置传感器则提供闭环力和位置控制。

　　俄亥俄州伊斯特莱克市的Kyntronics开发了一种独立的模块化执行器，该执行器不仅可以驱动带有变速马达的液压泵，而且还集成了体积补偿功能以解决活塞杆的体积。通过采用一种称为电液执行器（EHA）的威廉希尔官方网站 ，它结合了液压系统的大多数优点和机电执行器的优点。

　　EHA通常将液压缸与控制器，电动机，泵，油箱和控制歧管集成到一个独立的解决方案中。Kyntronics解决方案将驱动器，伺服电机，歧管和气缸组合在一个独立的包装中。Kyntronics
EHA的关键要素是活塞杆容积补偿机构，该机构可补偿随着活塞杆的伸缩而产生的缸体活塞杆端部和盖端部容积之间的差异。

　　模块化系统从驱动齿轮泵的双向交流或直流伺服电动机开始。由于电机控制流量和方向，因此无需比例换向阀。一个有益的功能是系统计算油缸盖和杆端之间的差动体积的方式。为了补偿这种差异，液压缸包括一个外部低压缸，该低压缸在两个缸之间形成一个腔室。该腔室包含可压缩的容积，该容积具有与常规系统中的蓄压器相同的目的，但是该容腔不需要初始预填充或任何维护。

　　Eaton的PVM可变左柱塞泵和PowerXL DG1系列变频驱动器可创建一个系统，该系统可满足占空比中任何一点的精确负载要求。

　　明尼苏达州的伊顿公司重点介绍了其变速驱动泵解决方案的节能效果，该解决方案适用于机械制造，制造，石油和天然气以及机械行业的设备。完整的解决方案可以包括伊顿的PVM或Hydrokraft可变排量活塞泵或VMQ固定排量叶片泵中的一个或多个。与伊顿公司的变速PowerXL DG1通用驱动器或SPX 9000高性能驱动器的智能控制结合使用时，该系统可以满足占空比的精确负载要求。

　　系统的主要优点是节能高达70％。无需以恒定速度运行，而是可以通过智能控制精确控制变速驱动泵，使其与当前占空比的负载要求匹配，从而在占空比允许时减慢或停止机器。更安静的操作是另一个优势，因为在不需要运行时放慢速度或关闭机器会大大降低噪音。这有助于保护操作员的听力并符合更严格的噪音法规。由于效率更高的机器产生的热量更少，因此制造商可以通过变速泵驱动器缩小尺寸或取消油冷却器。

　　它们还减少了所需的液压油量，从而使油箱更小，并有助于延长密封件和机油的使用寿命。泵也可以缩小尺寸以降低成本。由于系统可以在更高的RPM下运行，因此可以在不减少流量的情况下减少泵的排量。所有这些好处有助于缩小机器的总体占地面积并降低成本。

　　大金的EcoRich液压动力单元将IPM无刷直流电动机和逆变器驱动系统与串联泵结合在一起，可在运行，待机和压力维护期间根据负载压力自动控制泵。

　　大金集团成员之一的伊利诺斯州罗斯科市的世界机械供应公司报道说，大金的混合液压动力装置无缝集成了油压控制和变频电机威廉希尔官方网站 ，可以显着降低能耗。其获得专利的逆变器驱动器与大金工业公司（Daikin Industries）生产的IPM电机（一种直流无刷电机）配合使用，该电机使用深深定位在转子中的稀土永磁体来产生磁体转矩和磁阻转矩。该电磁结构获得高扭矩和效率，并且产生热量低。节能型混合控制HPU专为工业应用而设计，例如金属切割，金属成型，注塑成型以及许多其他用途。键盘使用户可以手动调整压力和流量设置。该公司表示，这些装置可以减少能源消耗，热量，机油需求和噪音等因素，从而节省成本，可以提供12至18个月的完整投资回报。

　　穆格的电动静液压泵装置将传统液压动力装置的元件组合成一个更轻，更紧凑的模块化组件，该组件可以通过阀块直接安装到油缸上。其伺服电机驱动的泵还使EPU的能量效率大大高于传统的HPU，尤其是在停顿期间。

　　纽约州东奥罗拉市的穆格公司拥有一个速度控制泵系统，与传统方法相比，该系统可使机器制造商将能耗降低30％或更多。电动静液压泵装置（EPU）旨在兼具液压和电动的双重优势。Moog
EPU是电动静液压执行系统的核心，有助于使分散式驱动系统成为可能。这样做消除了对关联管道的需求，以减少整个机器的占地面积。EPU的紧凑设计使用户可以将其直接安装到油缸上，从而进一步减少了每个运动轴上的空间需求。

　　因为它们的流体连接较少，所以独立设备大大减少了泄漏的可能性。与传统单元相比更简洁。简洁的设计还提高了可靠性，维护和总拥有成本。电动静液压泵装置可用于多种应用，例如金属成型，注塑，压铸，燃气和蒸汽轮机以及风机变桨控制。

　　“我们的EPU适用于需要标准，即插即用的产品的公司，这些产品可以轻松地集成到其静液压传动装置或新的机器设计中，” Moog创新产品经理Achim Helbig博士说。“它具有安装样式，可以通过阀块直接安装到油缸上。这样可以减少管道安装时间和成本，安装时间和维护工作可以大大简化。”

原作者：Ray I. Scroggins

翻译：腾益登