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液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 1年 第 3期 打造绿色液压系统开创持续发展道路 杨 殿 宝 江苏海门市油威力液压工业有限责任公司， 江苏南通2 2 6 1 0 0 摘要 打造绿色液压系统从设计规划开始 ， 通过维修来延续。 关键词 绿色液压 ， 设计规划 ， 绿色维护， 细节 中图分类号 T H1 3 7 ． 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 1 0 3 - 0 0 0 4 0 4 Bu i l d Gr e e n Hyd r a u l i c S y s t e m a n d Cr e a t e S u s t a i n a b l e De v e l o p me n t Ro a d YANG D n n b a o J i a n g s u H a i m e n Y o u w e i l i H y d u s t y C o ． ， L t d ． ，N a n t o n g 2 2 6 1 0 0，C h i n a Ab t r a c t S t a r t f r o m g r e e n h y d r a u l i c s y s t e m d e s i g n ， e x t e n d b y ma i n t e n a n c e Ke y W o r d s g r e e n h y d r a u l i c s y s t e m； d e s i g n ； g r e e n ma i n t e n a n c e h y d r a u l i c s y s t e m； d e t a i l s O 引言 随着经济的快速发展与液压传动在更多领域的广 泛应用。社会对液压系统的要求不再仅仅是质量稳定 ． 更多的反映在节能 、 环保 、 自动化 、 高效率 、 界面友好等 方面， 科学化 、 信息化 、 综合化 、 细分化 、 社会化 、 人性化 正在成 为液压 产业 发展趋 势 。2 0 0 8年 4月 我 国出 台了 节约能源法 。与此同时 ， 绿色液压系统的概念也就随 之而出。所谓绿色液压系统是在原来的技术原则 、 成本 原则和人机工程学原则等基础上纳入环境原则 ，并将 环境原则置于优先考虑的地位， 在此基础上设计 、 生产 出来的液压系统 。也就是说绿色液压系统应该是科学 的、 文明的。它是在综合考量资源利用效率最高和环境 污染最小 的条件下 ， 设计规划 、 生产制造 、 安装调试 、 维 护保养液压系统的全部活动及其过程。 从某种意义上 讲 ， 这个概念突破 了绿色液压系统本体的概念。 1 打造绿色液压系统从设计 规划开始 打造绿 色液压 系统无 可置疑的要从设计规划 开 始 ， 没有 绿色 概念 的蓝 图 ， 工人 就不 可 能生产 出绿色 概 念的液压系统。现今， 液压元件和系统的能量利用水平 已成为衡量液压技术含量的重要指标之一。从生产制 造和使用角度讲 ，绿色液压系统的概念至少包含以下 几个方面 ①节能设计； ②能量损耗最少； ③介质污染 收稿 日期 2 0 1 0 --- 0 7 1 3 作者 简介 杨殿宝 1 9 7 5 一 ， 男 ， 江苏扬州人 ， 现就业於江苏海 门市油威力 液压工业有限责任公 司， 主要从事液压模块化设计和故障诊断分析。 4 控制； ④界面友好； ⑤噪声控制； ⑥材料最佳利用率； ⑦ 高效率； ⑧零污染原则； ⑨使用低能耗。 1 ． 1 节能设计 液压 系统 的节能设 计不但要保证 系统 的输 出要 求 ， 还要保证尽 可能经济 、 有效的利用能量 ， 达到高效 、 可靠运行的目的，我们在实践 中看 到了不少节能设计 的成功典范 桑勇博士的 航空液压泵加速寿命试验台 的研制 ； 宋晓军的 某型直升机滑油附件测试 台的设 计 ； 席 占军的 电动机超负荷运转在打包 机液压系统 中的应用 ； 王爱芳 二次调节静液传动技术在液压电 梯中的应用 。油威力公司生产的 G K系列密炼机液压 系统 、 H M 4 0 4 0垃圾打包系统等都是在普通系统中节能 设计的优秀体现 ， 以下面的普通 回路 试 验台系统 为 例 ， 如图 l所示选用了国产 料MY C Y1 4 1 B泵 、 出口压 力阀 、 P ／ Q阀， 以实现不同要求下的压力流量参数控制 。 通过单片机控制， 使操作界面相对更加友好 ， 同时也有 效控制了系统温度 ， 提高了控制精度和有效节能。 图 1 试验 台系统 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ， N 0 ． 3 ． 2 01 1 在元件 的选用方面 。应尽量选用那些高效节能的 元附件。液压元附件的机械损失和内泄漏损失直接转 化为热能 。 并直接影响了系统的效率 。设计中选用元附 件时一定要看相关的效率参数 。这就带来各种厂家样 本编制中工作是否严谨的问题 ， 我们不主张模仿 ， 只提 倡学习， 用学习的态度消化国外先进的技术 ， 测绘 出我 们 自己产品的性能 曲线 。也只有这样 ， 才能清楚地给 自 己定位 ， 才能知道我们设计出的产品是否节能。所以一 般情况下 ， 元附件的效率需要实测 。认真仔细了解主机 工况 ， 选择合适的液压 回路和调速方 式 ， 合理选择 、 使 用液压泵和匹配蓄能器， 这些都常用系统节能的主要思 路 。 采 用 各 种 现代 液 压 技 术 也 是 提 高 液 压 系 统效 率 、 降低能耗 的重要手段 ， 如压力补偿控制 、 负载感应控制 以及功率协调系统等 ， 采用定量泵／ P Q阀、 多联泵 高低 压泵 ／ 比例节流溢流阀 蓄能器 的系统 ， 效率可 以提高 2 8 ％一 5 0 ％．大流量系统尽量使用差动回路或增速液压 缸 回路 ，这种 回路 具 有 容积 调 速 以及压 力 自动适 应 的 特性 ， 能使系统效率明显提高。对动作变化急剧场合 ， 比如在密炼机 回路 中高频响 比例阀能保证对橡胶更均 衡平稳施压 ， 提高炼胶质量。 液压系统的功率损失会使系统的总效率下降 、 油 温升高、 油液变质． 导致液压设备发生故障。因此 ， 设计 液压系统时必须多途径地降低 系统的功率损失 。节能 势在必行。而设计者在这里起到的是最为关键的作用。 在节能技术发展的同时 ，积极减小压力过剩 、流量过 剩、 改善泵／ 电动机匹配关系 ； 使用变频调速技术。典型 产品注重能量的贮存与 回收， 点滴积累。 1 ． 2 能量 损耗 最 少 这里所说的能量损耗是指设计制造 出液压产品这 一 生产活动过程中的能量损耗。从无纸化办公 、 元附件 的选择 、 产品工艺 、 到流程管理。这些 活动中我们都在 消耗能量 ， 尽量采用容易加工的材料 ， 不采用难以 回收 或无法回收的材料 ； 在保证产品耐用的基础上 ， 提高产 品使用寿命 ， 通过合理设计和科学工艺 ， 努力减少材料 加工及处理过程中的能量消耗。尽量使用标准件 、 通用 件 ， 减少 用件 数量 与规 格 。 1 ． 3 介质污染控制 介 质污染 控制 主要 有 以下三 方面 。 1 产品设计阶段做到“ 预防为主” 。 系统介质的污染主要是存在 自身污染物 、入侵污 染物和生成污染物。除了生产加工注意防尘 、 清除飞边 毛刺 、 二次装配 以外 ， 在设计上还要有意识的控制。有 条件的话在泵吸口和系统 回油 口上装过滤器 。在关键 元器件处加装过滤器 ．安装 的精度 和种类取决于回路 控制精度 的要求和杂质的种类。工艺上， 所有元件 、 配 管 等在加工工序后都必须认真清洗 ， 检查 毛刺 、 油污 、 纤维杂物等 ； 加工的专用块 中， 其孑 L 口部位必须有一定 的倒角 ， 以防划破密封件带进污染物， 尽量少加工半交 孑 L 和双向斜孑 L ；液压回路尽量模块化 ，不但使 回路紧 凑 ， 也能有效防漏 ； 在保证 系统性能的前 提下 ， 减少用 阀数量和减少工艺堵数量 油箱面板上开孔和安装螺 钉位置 、 进油 回油泄油 口必须有效 防尘 ， 并防止滴漏在 面板上的油又回流到油箱内。必须保持组装工段工作 环境的清洁 ， 所有元件必须采用“ 干装配” 方式。装配后 选择与工作介质 相容 的冲洗介质认真 清洗和试验调 试 ； 密封件特别是运动部件密封尽可能选用耐磨 、 耐高 温的 ， 防止过快老化和材料变质。 2 设备注油、 现场安装调试阶段。 新设备进厂后 ， 工作介质的选择 一般设备供应商 提供介质种类和牌号 ， 但不指定供应商 ， 原则上要选 主流品牌 。 原 因是他们 的质量相对更加稳定。 新介质的 运储 、 过滤 、 加注等相关要点和注意事项在液压介质供 应商的说明书中都有较详细的说明。不知道有些东西 是否值得一提 ， 就拿设备加油来说 ， 不少用户还在用老 式的“ 手拉加油器” ， 也有不少用户是用过滤机加油 的． 但是不 同品牌 、 不 同介质混用 ， 不是过滤精度达不到 ， 就是 压差 发 讯 装置 坏 了。更 有 的就 是一 个 “ 电动 加 油 器 ” ， 解 放 了劳 动力 而 已。可 能这 些 技术 工 人 和管理 者 不屑看说明书 ， “ 这么简单 的事 ，我们躺着也能做好 ” 。 要知道大多数“ 新”油都不能达到液压设备的使用标 准 ， 在电液比例伺服技术 日益推广应用的今天 。 设备对 清洁度提出了相对更高的要求。 设备安装中除实现回路原理外 ，应尽量减少弯管， 有条件的使用不锈钢管 ， 氩弧焊接 ， 切割时注意排除杂 质。由于安装和打循环要保持与液压系统本体 油箱泵 源 、 阀台、 阀组 脱离 ， 安装时要对相关油口进行有效密 封。 值得一提的是 ， 不少用户对不锈钢管 、 高压胶管不打 循环， 这是要不得的。 管路二次装配 、 三次装配时注意不 要带手套 ， 保持手和密封件的清洁。管路打循环和油箱 本体 内介质打循环过程中要多次 、 正确地采集标本。 3 设备使用 、 维护阶段 。 一 般情况下 ， 新设备经过正确的调试后 ， 很长时间 不会出现问题。但 国内的使用者还有一句“ 一旦出现问 题， 就是大问题／ 比较麻烦 ” 。我们必须加强对设备使用 过程 中的管理 ，必须在使用的同时学习和掌握设备原 理。定期检验油品， 检查油位 ， 清洁空滤装置 ； 及时更换 滤 芯 和分 离 生成 的水分 ；更换 必 须考 虑 不 同品 牌产 品 液 压 气动 与 密 封 ／ 2 0 1 1年 第 3期 的相容性 ， 尽量使用 同一种品牌 ； 实时监测油温 ， 防止 变质 。工作介质污染的另一方面是介质对外部环境的 污染。在设计时， 所有外露管接头或有密封连接处 ． 应 考虑漏油的可能。有条件的设置接油点。 在油箱下方设 置接油盘 ；应尽量使用高黏度的工作油 ．减少泄漏因 素； 更换密封时注意查看时效性 ； 对工程机械传动装置 或食品等等特殊场合 ，采用无毒素液压油或可生物降 解液压油 ；典型液压系统可以考虑工作油的回收再利 用技术。在以液压油为主要工作介质的今天。 非常值得 重视。充分考虑如何消除污染源 ， 从根本上防止污染 。 不允许外渗漏污染工作环境。 这就是“ 治理为辅” 。 我们 必须清楚地知道 ，过滤器从本质上讲不是用来过滤杂 质的， 而只是使液压介质维持原有清洁度的工具 ， 由于 安装位置的局限性 ，它不可能过滤 干净因为安装 、 维 修、 加工而形成的杂质。田振君在 热板生产线液压过 滤器的选用 中较详细地有所阐述。 在油液的污染物中还有微生物 、 静 电、 磁场等 ， 但 主要的还是固体颗粒。在“ 预防为主治理为辅” 理念下 ． 也应该积极提高元器件的污染耐受度 ，探索更行之有 效 的故障诊断技术 。 1 ． 4 界面 友好 主要是指设备设计是否人性化。调节处是否方便 调节 ， 点检各点是否方便观察 ， 开关手柄是否留有 回旋 余地 ， 易损件更换是否方便 ， 油漆颜色是否协调 。 是否 易于操作检修， 说明书是否详尽和通俗易懂等。界面友 好的产品人人都会喜欢 ，界面友好才能节省工人的时 间，减少不必要的技术支持和辅助时间。绿色是大家 的， 用户 管理者和操作工 说你 的产品人性化 ， 才能说 明你 的产 品“ 界 面友好 ” 。 1 ． 5 噪声控 制 液压系统噪声是对工作环境的一种污染 ，应该重 视降低噪声 ， 对不 同产品采取不 同方法优化设计 ， 减少 液压冲击 ， 提高加工精度。赵刚 液压系统降噪研究 对 液 压噪声 有所研究 。总 的来 说 ， 液 压系统 噪声分机 械噪 声和流体噪声。 在 液压 系统 中 。 电动机 、 液 压泵 和液 压 马达等 的转 速都很高。 本身就存在一定噪声， 如果它们转动部件连接 的不平衡 ， 就会产生周期性的不平衡力 ， 引起转轴的弯曲 振动， 产生振动 ＆ 动 ； 相关参数匹配也很重要 ， 就同步马 达为例， 如果流量一定范围， 不但产生较大噪声 ， 还会引 起温升及元件寿命缩短 这些振动传到油箱和管路时 ， 就 会产生共振效果。 值得注意的是， 机械零件缺陷和元件装 配不合理也会引起的噪声 ． 因此 ． 在做设计要注意标注公 差、 做工艺要科学优化 。 质检要认真仔细。 6 同样， 流体噪声也是回路固有的。 但是 ， 它的大小变 化相差很大。 由于回路油液的流速 、 压力的突变 、 流量的 周期性变化引起 的， 以液压泵为例， 在液压泵的吸油和 压油循环中， 产生周期性 的压力和流量变化， 形成压力 脉动， 很容易与出口单向阀形成共振。因此在设计系统 时合理选择泵种类及规格很重要 ；为防止空气混人， 泵 的吸油 口过滤器流量参数应达到泵流量的 3 5倍甚至 l O倍以上 ， 而且应浸入最低液面以下深度， 以防吸油时 产生负压甚至吸人空气。在开式液压系统中． 循环工作 的油液中会融人大约 5 ％ 1 0 ％的气体。 当系统中的压力 低于空气分离压时 ， 油液中的气体就会迅速地大量分离 出来 ， 形成气泡 ， 当这些气泡在阀口处遇到高压便被压 破 ， 产生较强的液压冲击而发生振动。 为减少液压冲击 ， 可以延长阀口开关时间， 并在易产生液压冲击的回路部 位附近设置蓄能器 ； 对动作变化急剧场合 ， 建议采用 比 例阀甚至高频响比例阀 比例阀成本相对较高 ； 使用软 管 ， 对吸收振动也有一定效果 ， 不建议采用加大管径的 办法吸收振动， 因为这种办法废料 、 耗油 、 占空间， 一旦 漏油损失也较大。 高压系统中， 建议空载启动再加压 ， 泄 压时压力逐级降低。 小系统中液压泵可以直接放人油箱 吸油 ； 对于对噪声敏感的环境 ， 如舞台控制系统 ， 可以使 用隔音罩以降低噪声 要注意通风冷却问题 。 1 ． 6材料最 佳利用 率 系统设计 中使用常规材料 ，对于短缺或稀有原材 料 ， 尽量寻找其代用材料 ； 多用废料 、 余料 或回收材料 作为原材料 ； 提高产品的可靠性和使用寿命 ； 尽量减少 产品中材料的种类 。 以利于产品废弃后的有效回收等。 油路块集成化／ 模块化时要合理利用各个表面 ，注意与 之关联的元件安装方式。力求做到错落有致 。乱而有 序。尺寸、 标号 、 形状尽量 向工厂通常使用的材料规格 靠齐 ， 减少采购时间和库存。 1 - 7 高效率 高效率是指设备生产周期短。在图纸图库标准化 、 零部件标准化 、材料标准化 、安装制造工艺流程标准 化 、 生产管理标准化前提下， 必然会形成相对高效的结 果。周期短还指用户生产的高效 ， 在多数情况下 ， 高效 与节能是相辅相成的，在单位时间内保证质量的前提 下完成更多的社会生产活动就是绿色。 1 ． 8零污染 尽量少用 、 不用有毒有害放射性 的原材料； 减少污 染排放 ； 积极研究探索基于海水 、 淡水为介质的液压系 统 的研 究 元 件 报 废材 料 、 加 工 边 角料 可 回收利 用 ； 不 会因为使用时间长短 、使用环境变化形成对系统介质 或元件的理化反应而致介质过早失效或元件过早磨损 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 3 ． 2 01 l 等。零污染 的概念包含了设备正常 的使用年限内小维 修 、 少维修甚至不维修。以免形成非正常维修过程中产 生的浪费与污染和因为生产液压系统而占用资源。 1 ． 9使用低 能耗 相对于液压系统的节能设计而言 ，设备使用者要 求单位产量能耗 比最大化 。这要求设计中为客户考虑。 炼钢设备电极升降回路中．建议使用高频响 比例， 伺服 阀， 它的作用直接反映在单位产量的能耗上 ； 在密炼机 回路中多个单 向阀配合使用， 形成差动回路 、 缓 冲回路， 有效提高了单位时间内的产能 ； 密度板大吨位压机液压 系统 中采 用充液 阀 、 蓄能器 的 回路 也 是相对 比较典 型的 低能耗。举个例子， 在夹紧 密封 回路 中的换向阀选型 如图 2所示 ． 很显然在回路 2中换向阀单位时间能耗较 小 ， 而且可以有效保证电磁铁的寿命 。从这个很小的例 子中可以看出。 节能其实就在你我的共同努力。 图 2夹 紧 砸 封 回 路 2 绿色液压系统必须通过绿色维修保养 禾 延 续 绿色维修是在综合考量资源利用效率最高和环境 污染最小的条件下 ，使设备保持／ 恢复原有性能参数或 状态的全部活动及其过程 。绿色维修主要包含以下几 个方面 科学而实用的故障诊断程序。由于液压系统故 障具有 明显的隐蔽性 、 复杂性 、 分散性 、 随机性和模糊 性 ， 这要求我们把它作为一个学科来对待 。要有效地识 别 目前设备状态和发展趋势 ，由于现代液压技术是与 各学科知识融合的产物 ，必须借助计算机技术 ，向设 计 、 生产要数据 ． 逐渐形成一体化 、 标准化 的绿色维护 方法。要把节能减噪减排防泄漏技术带到维修中来 绿 色维修 需 要节 能 技术 的快 速 推 广 和互 动交 流 ；需 要 工 人操作标准化 、程序化 需要发展再制造／ 回收修复工 程 ； 需要建立相关 的法规体系 ； 需要加强宣传 ， 提高全 民意识。没有绿色维修来保驾护航的液压系统， 决不能 称之为绿色液压系统 。 3 细节决定成败 应该说我们并不 比外国人差 ，可是我们不少关键 元器件还是被别人 “ 卡脖子” ． 可能是因为国人不太注 重细节 的原因吧 。我们可以把东西做得漂亮 、 大方 ． 但 是不能做 到完美 ； 我们过于强调技术 ， 却忘 了技术 技 能 艺术 严谨的作风 ； 我们嘲笑老外的“ 呆板” ， 却放纵 自己的思 想 。加强 对 “ 小事情 ” 和“ 非重 要环 节 ” 的控制 ， 用放大镜看细节 ， 这不但有利于产品质量的控制 ， 更是 绿色系统的起码要求。“ 无论做人做事 ， 天地之分在于 细节 ， 成大事者必重细节” 。中国的液压产业要崛起 ． 起 码要做到三点 ① 思维创新开发节能绿色新品 这种创 新包含技术研究 、 人才引进、 企业文化等方面 ； ②注重 细节规范流程保证质量 ③终生维护和持续性培训。绿 色的就是人性的、 先进的、 持续的和循环的。 4 结束语 I S 0 l 4 0 0 0环境管理体系标准的宗 旨和 目标是支持 环境保护 ， 预防污染 和实现可持续性发展。我们一线的 液压设计者 、 推广者 、 使用者应积极宣传 、 规范操作 、 加 强理论研究 、 实现学术经验交流 ， 不断实现技术 、 管理 、 工艺 、 思维等各方面的创新 ， 努力使绿色概念贯穿于液 压系统从设计到报废的全过程 ， 形成动态的、 循环的演 变体系， 让我们为美好地球的明天共享知识与成功吧 参 考 文 献 f 1 】 杨殿 宝． 单向阀应用初步【 J 】 ． 液压 气动与密封 ， 2 0 1 1 1 ． f 2 】 林 明 ， 等． 关 于液压系统绿 色维修几个 问题 的初探【 J 】 ． 液压气 动与密封 ． 2 0 0 8 5 ． [ 3 】 张凤鸣 ， 等． 航空装 备科 学维修导论【 M 】 ． 北京 国防工业 出版 社 ． 2 0 0 6 ． 【 4 ] 桑勇， 王占林． 航空液压泵加速寿命试验台的研制【 J ] ． 液压气 动与密封 ， 2 0 0 9 1 ． 【 5 】 杨尔庄． 环保节能和液压技术【 J ] ． 液压气动与密封， 2 0 0 5 5 ． 【 6 】 宋晓军， 刘帮成． 某型直升 机滑油附件测 试台的设计【 J 】 ． 液压 气 动与密封， 2 0 0 9 1 ． 【 7 】 席占军． 电动机超 负荷运转在打包机液压系统中的应用[ j ] ． 液 压气动与密封， 2 0 0 8 1 ． 【 8 】 王爱芳， 刘晓 春． 二次 调节静液传 动技术在 液压 电梯 中的应 用【 J 】 ． 液压 与气 动， 2 0 1 0 5 ． 【 9 】 赵刚． 液压系统降噪研究【 J ] ． 液压与气动 ， 2 0 1 0 5 ． 【 1 o 】 田振 君． 热 板生 产 线 液压 过 滤 器的 选用 【 J 】 ． 液 压 与气 动 ， 2 0 1 0 6 ． 7