液压电梯闭式回路节能型电液控制系统研究

【摘要】：节能与环保是当今世界各种技术发展的趋势。液压电梯虽然仍是电梯中的一个重要梯种,在整 个电梯市场上,尤其是在欧美发达地区仍占有较高的市场份额,但是在“绿色产品”目益盛行的今 天,液压电梯的“非绿色化”、以及装机功率大,能耗严重的缺点已经成为制约其发展和应用的主要 问题。所以如何降低液压电梯的装机功率和能量消耗、实现液压电梯的节能高效运行、并使液压电 梯成为一种绿色产品,是当前液压电梯技术发展的重要方向。 本文顺应液压电梯的技术发展趋势,综合应用了电梯的液压配重技术、变转速容积调速技术、 轿厢活塞拉缸提升技术,研制了一种闭式同路结构的节能型电梯液压系统。论文的研究工作主要围 绕如下几个问题而展开:降低液压电梯的装机功率和能量消耗、提高系统效率、减小液压电梯的用 油量、实现泵站的小型化、保证电梯的速度控制性能等。实验结果表明,最终所研制的节能型液压 电梯,其平均总效率达到71%;相对于同样规格的阀控调速液压电梯和变频驱动液压电梯,其装机 功率由29 kW降低到11 kW以下,达到了曳引电梯的水平;相对于阀控调速的液压电梯,本系统的 平均节能率至少为70.8%,相对于标准变频驱动的液压电梯,本系统的平均节能率至少为36.3%。液 压泵站的结构尺寸略为同规格的阀控调速或变频驱动液压电梯泵站结构尺寸的二分之一,同时用油 量大幅度减小,系统有效用油量小于上述两种类型液压电梯有效用油量的三分之一。不仅为实现系 统的小机房化、无机房化打下基础,而且有助于环保。通过采用必要的电梯速度控制方法,能够实 现电梯的平稳起动和停靠,保证了运行速度的稳定性、乘坐的舒适性,达到良好的速度控制性能。 各项研究工作表明,所研制的闭式回路的节能型液压电梯系统原理正确、设计方案合理,基本达到 了预期目标。 论文中所提出的诸多节能方案不仅适用于液压电梯,而且对于其它电液控制系统的节能研究也 有很好的借鉴意义,论文的研究结果具有很高的工程应用价值。 论文主要结构如下: 第一章,简要回顾了电梯的发展历史,综述了目前电梯技术研究中的热点问题。重点论述了液 压电梯节能技术的发展趋势,分析了世界各国近些年来出现的液压电梯新产品新技术,最后阐述了 本文的主要研究内容及课题的意义。 第二章,研制了液压电梯闭式回路节能型电液控制系统。该新型液压电梯系统的装机功率可以 降低到曳引电梯的水平,具有能耗低、用油少等显著特点。对整个液压电梯系统进行了总体方案设 计,并将其划分为机械升降子系统、液压动力及其控制子系统、电气子系统及电子控制子系统三大 部分。根据系统的功能要求和技术指标,对各个子系统进行了结构设计及参数设计,建立了一个完 整的电梯实验平台。 第三章,分析系统各构成环节运动规律,建立了相应的电学方程、力学平衡方程、液流连续性 方程等数学模型和仿真模型。通过数字仿真研究,分析电梯轿厢速度、闭式同路中各处的压力变化 特性,研究分析了液压系统的油温变化对电梯运行速度的影响方式,对提升系统静摩擦力和动摩擦 力的变化大小对电梯速度的影响也进行了仿真分析。 第四章,对影响电梯速度控制性能的主要液压元件的变量参数进行了实验测试,是系统工作特 性分析以及设计改进的依据。对蓄能器气体等温状态变化和绝热状态变化下的气体压力—容积变化 特性进行实验测试,并拟合出实际的气体多变指数。详细分析了温度对蓄能器工作压力的影响,给