略论液压系统恒功率控制的作用

2020-07-22唐刚云余可朕

四川水泥 2020年7期

关键词：额定功率主泵挖掘机

唐刚云余可朕

（都江堰拉法基水泥有限公司，成都都江堰 611800）

我公司于2009年购买一台原装美国进口液压挖掘机CAT365C，主要技术参数如下：

整机型号：CAT365C

发动机型号：C15

发动机功率：323KW

斗容：4m

整机自重：70T

2017 年大修了发动机；2018年，使用18000小时后，出现挖掘机所有动作缓慢故障：新机时一个工作循环（装料点与卸料点之间夹角90度，装卸一铲斗所需时间）仅需18---20S，此时平均需要45S；且感觉动力不足。

这大大降低了该机的工作效率，使该机几乎无法使用；

经测试该机的主泵的压力低于额定值且液压系统回油滤芯明显有铜沫（液压泵醅流盘材料），结合该机已使用18000小时，液压系统未进行任何重大维修，我们提出了外协计划，将该机的主泵，回转泵，，风扇泵及风扇马达这4项主要的液压元件（均是原装力士乐的泵及马达）进行大修；

2018.3.20 成都A公司来人将上述3泵1马达从主机上拆下，在他们公司更换了已损坏的相关零件：缸体，柱塞及醅流盘等，并上试验台调试；A公司按力士乐的标准泵及马达的数据，将主泵及回转泵的PQ曲线调试成如下：

2018.3.30 A公司将上述液压元件修复后装上主机，经试机，该机的效率提高了，每个工作循环平均仅需22S左右，与新机相近；

但是，同时该机又出现另外两个故障：

1.大负荷时发动机自动熄火，明显感觉发动机不能承受这样大的负载；

2.回转系统有故障报警，且一旦报警就不能再回转；

我们找了对卡特挖掘机非常熟悉的B公司来诊断上述故障：首先检查了发动机的增压器及进气压力，均正常；最后B公司建议我们将该机主泵及回转泵的PQ曲线按下述标准调试：

为了鉴别这两家公司的技术数据是否适用于我公司这台CAT365C挖掘机，我们使用最原始的方法，将这两家给出的数据进行了以下计算，进行比较后有以下发现：

1.根据B公司数据，该机的主泵从220BAR开始，逐步减小主泵的流量，进行恒功率控制，功率约为125KW；

2.根据B公司数据，该机的回转泵从122BAR开始，逐步减小回转泵的流量，进行恒功率控制，功率约为55KW；

3.根据B公司数据，两个主泵和一个回转泵的最大功率为305KW（125+125+55），未超出该机发动机的额定功率323KW（仅相当于发动机额定功率的93%）；在这种情况下，即使操作该挖掘机做复合动作，主泵和回转泵均工作且处于最大功率状态，液压系统的功率也不会超过发动机的额定功率，这样就不会造成发动机掉速甚至熄火；

4.按A公司的数据，主泵和回转泵的流量随着压力上升几乎没变（下降很少），因此，主泵和回转泵的输出功率也随压力上升而增大，没有进行恒功率控制，直到最高压力（320BAR）时，才切断流量，流量切断前的输出功率已远远大于发动机额定功率；

随着压力上升，当主泵压力大于230BAR时，回转泵压力大于130BAR后，两个主泵与回转泵的功率之和会大于发动机的额定功率323KW；特别是当主泵压力达到300BAR时，仅两个主泵的功率就达到352.8KW，远远大于发动机的额定功率323KW，这必然导致发动机掉速直至熄火；

2018.6.4 调试完成，回装主机后，经过试机：

1.平均每个工作循环的时间20S---工作效率恢复到新机状态；

2.发动机不再掉速和熄火；

3.回转系统的故障代码消失；

卡特挖掘机安装的这套力士乐液压系统，主泵及回转泵的恒功率控制，是通过液压主泵上的液压控制阀（再通过负载时液压系统的压力作为反馈信息）实施的，它能确保做任何最复杂的复合动作时即使主泵和回转泵都达到最大功率，这时主泵和回转泵的功率之和略微小余发动机的额定功率，不会导致发动机熄火；

但它也有一个最大缺陷：挖掘机在做单一动作且大负荷时，发动机功率利用不足；这套控制系统分别限定了主泵及回转泵的最大功率，比如该机两个主泵的最大功率被限定在250KW左右，回转泵功率被限定在55KW左右，确保了复合动作时充分发挥发动机功率且不熄火，但是，在做单一动作时，发动机的功率却不能充分发挥：比如该机在铲装物料，铲斗插入物料起斗时，不需回转，此时只有主泵工作，发动机323KW的功率，最多只有250KW能被利用，即只有77.4%被利用；

日立挖掘机主泵的恒功率控制改变了这一做法，日立挖掘机主泵的恒功率控制不是通过主泵上的液压阀来实现，它是通过发动机的负载传感器感知发动机转速，当发动机在大负荷工作时，当液压系统的功率上升到接近发动机额定功率时，发动机转速会下降，当发动机转速下降到设定值（比如100RPM）时，整机控制电脑给出一个适当电流，通过电磁阀去驱动控制主泵斜盘的油缸，使主泵流量减小，从而使主泵的输出功率不再上升----通过上述控制方式，同样达到恒功率控制的目的：使液压系统的最大功率，恒定在发动机额定功率附近，保证发动机功率充分发挥的同时，又不会造成发动机严重掉速甚至熄火；同时，这套恒功率控制系统也能确保在做单一动作且负载很大时，发动机的功率能得到充分发挥。