液压系统油温过高分析与控制.pdf

第 3 3卷第 6期 2 01 3年 1 2月 黑 龙 江 冶 金 H e i l o n g j i a n g Me t a l l u r g y V0 1 ． 3 3 No ． 6 De c e mb e r 2 0 1 3 液压 系统油温过高分析与控制 张传 亮 宝钢集团新疆八一钢铁有限公司 ， 乌鲁木齐8 3 0 0 2 2 摘要 针对液压系统油温过高的危害、 产生的原因和预防措施； 应用变频技术到恒温源液压系统 ， 利用 P L C控 制器对冷却系统中电机运行变频调速， 实现液压系统油温过高的控制和系统节能。 关键词 液压系统 ； 油液温度； 变频 ； P L C控制器 An a l y s i s o f Hi g h Oi l Te mp e r a t u r e a n d S t u d y o f Co n t r o l i n Hy d r a u l i c S y s t e m Z h a n g C h u a n l i a n g B a o s t e e l G r o u p B a y i I r o n S t e e l C o ． ， L t d ．Wu l u mu q i 8 3 0 0 2 2 C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r a n a l y z e s t h e h a z a r d s ，c a u s e s a n d p r e v e n t i o n me a s u r e s o f h i g h o i l t e mp e r a t u r e i n h y d r a u l i c s y s t e m．T h ee q u e n c y c o n v e r s i o n t e c h n o l o g y w a s a p p l i e d i n t h e h y d r a u l i c s y s t e ms w i t h t h e c o n s t a n t t e mpe r a t u r e，a n d u s i ng PL C c o n t r o l l e r c a n c o n t r o le q u e nc y o f mo t o r i n t h e c o o l i n g s y s t e m ， t o a c h i e v e a n a i m a t c o n t r o l o f h i g h o i l t e mp e r a t u r e a n d e n e r gy c o n s e r v a t i o n i n h y d r a u l i c s y s t e m． Ke y W o r d s h y d r a u l i c s y s t e m；o i l t e mp e r a t u r e ；e q u e n c y ；P L C c o n t r o l l e r 液压系统的压力损失、 泄漏损失 和机 械摩擦 损失构成系统主要能量损失 ， 这些能量损 失转化 为热能， 使液压油温升高。系统工作效率下降， 执 行机构动作 缓慢、 无力等现象 。本文用变频控制 技术控制电机转速 ， 实现液 压系统油温的稳定控 制 ， 达到节能的目的。 1 液压油油温过 高的危 害 液压系统在运行能量转换及传递的过程中， 不可避免存在一定的能量损失 ， 致使 系统温度 升 高。油温过高将会引起一系列 的故障 ， 从 而对液 压系统造成危害。 1 ． 1 加速橡胶密封圈的老化 液压系统 中较 多的密封 元件为橡胶制 品， 此 类密封元件在 一定 的温度下才 能保持原 有 的特 性。当液压系统温度升高， 超出密封件的正常使 用温度时， 就会加速橡胶密封件老化变质， 寿命缩 短， 加速老化失效进程， 甚至丧失其密封性能。 1 ． 2 加速泄漏 ， 润滑失效 液压系统温度升高， 油的黏度降低， 产生泄 漏 ， 而泄漏的产生又将使油液 的温度进一步升高。 此时液压泵及液压马达 的容积效率和整个 系统的 效率会显著降低， 结果造成泵、 阀和马达等的精密 配合面因过早磨损而使其失效或报废 。 1 ． 3 加速油液氧化变质 液压油有一定 的使用温度范 围， 当油温超过 5 5 C 时， 油温每升高 9 ℃， 油液的使用寿命会缩短 1 ／ 2 。高温会促使液压油的油质发生变化， 温度越 高发生质变 的时 间越短。液压 油油液 会发 生汽 化、 水分随之蒸发、 液压元件产生气蚀。伴随着油 液氧化的化学变化时油液 的成分发生变化 ， 形 成 胶状沉淀物， 胶状沉淀物在油管内随液压油流动 易堵塞滤油器 ， 流量 阀口的节流 口等 ， 造成管路堵 塞液压系统工作性能降低 。 2 液压油温过高的主要原因 1 油箱体积太小， 散热面积不够， 为安装油 冷器装置 ， 或虽有冷却装置但其容量过小。 2 选择油液的黏度不 当 ， 黏度大 ， 则黏性阻 力大 ； 黏度太小 ， 则泄漏增大 。 收稿 日期 2 0 1 3 0 6 2 0 作者简介 张传亮 1 9 8 3一 男， 现从事设备安装与维护 ， 助理工程师。 28 第 6期 张传亮 液压系统油温过高分析与控制 3 元件精度不够及装配质量差， 相对运动间 的机械摩擦损失大。配合件的配合间隙太小。 4 系统管路过细太长， 弯曲过多， 局部压力 损失和沿程压力损失大。 5 气候及作业环境温度高， 致使油温升高。 6 系统中卸荷 回路 出现故障或因未设置卸 荷回路 ， 停止工作时油泵不能卸荷 ， 泵的全部流量 在高压下溢流 ， 产生溢流损失而发热。 7 液压 系统工作压力调整得 比实际需要 的 高。 3 液压 系统油温过 高的防治措施 1 根据不同的负载要求， 经常检查和调整溢 流阀的压力， 使其与负载相适应。 2 合理选择液压油， 特别是液压油的黏度。 3 改善运 动件 的润 滑条件 ， 以减少 摩擦损 失 ， 降低工作负荷 、 减少发热 。 4 提高液压元件 和系统 的装配质量与 自身 精度 ， 严格控制配合件 的配合 间隙和改善润滑条 件。 定期检查冷却器和定期对冷却器 内部除垢和 外部除尘。确保液压油不受外部和内部污染， 系 统外部的烟尘和油污等阻碍液压油散热 ， 系统 内 部的污染物引起系统恶性循环 ， 泄漏逐步增加 ， 最 终导致温升过高。 5 系统中的软管安全可靠地定 位在远离有 温源的地方。 6 经常检查油箱内的油位， 确保液压油在油 箱 中能充分静置散热 。 7 定期清洗和更换滤油器 。 4 恒温源液压 系统的变频控制 液压系统工作过程中， 油温过高导致一系列 的故障。如果冷却系统对液压油温升高不能进行 更好的控制或者冷却系统对液压油升温没有起到 冷却作用， 最后只能停机进行液压油降温。在工 作过程中， 随着液压油温的升高， 冷却系统电机始 终以恒定的转速在工作 ， 这样不利于系统的节能。 通过对冷却系统装置进行改进， 用 P L C温度 控制器 自动调节冷却系统中风扇和冷却泵的转 速， 从而对液压系统油温进行控制， 确保液压系统 油温在最优 的工作范 围内， 延长液 压油的使用寿 命， 提高系统的工作效率。 变频控制的恒温源液压系统是在传统液压系 统温度控制原理的基础上结合变频调速技术形成 的一种 电控式恒温调节系统 。液压 系统通过温度 信号的采集、 信号的处理， 采用电信号为媒介， 实 时改变冷却泵风扇的风量。它摆脱的液压系统温 度控制的传统模式， 根据温度变化调节电机转速。 系统中加入温度传感器 、 P L C、 变频器等传感元 件 和控制元件 ， 用变频器加定量泵实 现变量泵 的功 能。 变频控制恒温源液压 系统属 闭环系统 ， 变频 控制的恒温源液压系统的输入信号为 P L C温度控 制器中设定的温度值， 反馈信号为温度传感器采 集的油箱的温度值， 控制量为电机的转速。温度 传感器实时采集油箱 的温度并反馈到 P L C温度控 制器， 在 P L C温度控制器中经运算后与设定值进 行 比较 ， 根据比较结果调节变频器 ， 调节 电机的转 速 ， 从而调节定量泵的输 出流量和风扇的风量 ， 进 而调节液压系统 中的油温。 变频控制恒温源液压系统冷却装置工作 时 ， 根据液压油的温度要求， 调节 P L C程序中的设定 温度值 T l 。当液压油温度增大时， 油箱中的传感 器采集 变 化后 的温 度信 号 ， 并 将其 反 馈输 入 到 P L C温度控制器中， 反馈信号在 P L C温度控制器 中经 A ／ D转换后 与设定温度值 T l进行 比较 、 运 算 ， 运算结果经 Q ／ A芯片 A D 5 3 2 0 转换后变为模 拟量信号， 该模拟量信号作为变频器的控制信号 调节变频器的频率值， 使电机转速增大， 油温降 低。由于温度变 化的瞬变性 ， 温度传感器再次对 变化后的温度信号进行采集 、 反馈 ， P L C温度控制 器再次对反馈的信号进行比较、 运算， 并通过变频 器对电机转速进行调整， 直到反馈的温度信号值 与设定值相等， 调节过程暂时结束。 5 结 语 液压系统油温过高 ， 将 给液压系统带来许多 不良的影响， 引起液压系统的一系列故障， 因而液 压系统 的油温控制应在合理的范围。在恒温源液 压系统采用 了变频控制技术后 ， 利用 P L C温度控 制器控制冷却泵的流量和散热风扇的风量， 实现 液压系统的恒温调节 ， 提高系统的节能效果和系 统 自动化水平。 2 9