Hệ thống thủy lực là phương pháp truyền động được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Tuy nhiên, các vấn đề như tiêu thụ năng lượng cao, tiếng ồn cao, nhiệt độ cao và dễ rò rỉ hệ thống thủy lực ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ tin cậy và an toàn của chúng. Để nghiên cứu công nghệ tiết kiệm năng lượng của hệ thống thủy lực, bài báo nghiên cứu, phân tích nguyên lý, công nghệ tiết kiệm năng lượng và lĩnh vực ứng dụng của hệ thống thủy lực.
Hệ thống thủy lực là một hệ thống điều khiển và truyền năng lượng dựa trên các nguyên lý cơ học chất lỏng.
Hệ thống thủy lực bao gồm năm phần: nguồn điện, bộ truyền động, bộ phận thủy lực, bộ phận điều khiển và mạch dầu.
Trong đó, nguồn điện cung cấp năng lượng để dẫn động bơm thủy lực, nén chất lỏng thành dòng chất lỏng có áp suất cao, lưu lượng lớn; các bộ phận thủy lực bao gồm xi lanh thủy lực, động cơ thủy lực, áp suất thủy lực, v.v., tạo ra chất lỏng nén dưới dạng lực hoặc công để hoàn thành chuyển động cơ học; Bộ truyền động là bộ phận đầu ra của hệ thống thủy lực, được sử dụng để hoàn thành chuyển động cơ học, tác động lực hoặc chuyển đổi năng lượng; bộ phận điều khiển bao gồm van điện từ thủy lực, van tỷ lệ thủy lực, v.v., dùng để điều khiển và điều chỉnh các thông số như áp suất, lưu lượng, hướng, tốc độ, v.v.; Mạch dầu là kênh truyền và điều khiển năng lượng trong hệ thống thủy lực, kết nối các bộ phận thủy lực, bộ phận điều khiển và bộ truyền động.
Việc cải thiện hiệu suất hệ thống thủy lực là sự đảm bảo cơ bản cho việc tiết kiệm năng lượng. Nói chung, hiệu suất của hệ thống thủy lực bao gồm ba khía cạnh: hiệu suất chuyển đổi năng lượng áp suất, hiệu suất chuyển đổi năng lượng điện và hiệu suất tổng thể. Hiệu suất chuyển đổi năng lượng áp suất đề cập đến khả năng hệ thống thủy lực chuyển đổi năng lượng áp suất thành công trong quá trình làm việc, điều này phụ thuộc vào tổn thất áp suất của hệ thống; Hiệu suất chuyển đổi năng lượng điện đề cập đến khả năng hệ thống thủy lực chuyển đổi năng lượng do nguồn điện cung cấp thành năng lượng cơ học trong quá trình làm việc, điều này phụ thuộc vào Khối lượng phân phối dầu và tốc độ dòng chảy của hệ thống; hiệu quả tổng thể đề cập đến khả năng của hệ thống thủy lực để giảm thiểu tổn thất năng lượng trong quá trình làm việc.
Những cải tiến về hiệu suất hệ thống thủy lực có thể đạt được thông qua các phương pháp sau:
(1) Chọn máy bơm và thiết bị truyền động thích hợp. Sử dụng máy bơm tiêu thụ thấp và thiết bị truyền động tiêu thụ thấp sẽ cải thiện hiệu suất hệ thống và giảm rò rỉ.
(2) Thiết kế đường ống hợp lý để giảm lực cản. Rút ngắn đường ống và giảm độ cong và độ gồ ghề có thể làm giảm sức cản đường ống và tổn thất áp suất.
(3) Tăng áp lực hệ thống. Việc tăng áp suất trong hệ thống thủy lực có thể cải thiện hiệu quả, nhưng thiết kế hệ thống cần phải được tối ưu hóa để tránh các vấn đề như tăng rò rỉ và tiếng ồn.
Việc ứng dụng các bộ phận tiết kiệm năng lượng trong hệ thống thủy lực cũng là một cách hiệu quả để đạt được mục tiêu tiết kiệm năng lượng trong hệ thống thủy lực, bao gồm các khía cạnh sau:
(1) Van thủy lực tỷ lệ. Van thủy lực tỷ lệ sử dụng công nghệ máy tính để kiểm soát áp suất, lưu lượng, tốc độ và các thông số khác theo thời gian thực theo nhu cầu, giảm tiêu thụ năng lượng và tiếng ồn trong hệ thống thủy lực.
(2) Hệ thống treo thanh xi lanh thủy lực. Hệ thống treo thanh xi lanh thủy lực cân bằng áp suất chất lỏng bên trong xi lanh thủy lực với tải trọng bên ngoài (như vật nặng) bằng cách điều chỉnh áp suất của nút thanh. Thiết kế này làm giảm mức tiêu thụ năng lượng của hệ thống và nâng cao hiệu quả.
(3) Điều khiển tốc độ trạm thủy lực. Việc kiểm soát tốc độ của trạm thủy lực có thể thực hiện kiểm soát dòng chảy và kiểm soát áp suất, nâng cao hiệu quả và độ chính xác điều khiển của hệ thống thủy lực.
(4) Bộ lọc thủy lực. Bộ lọc thủy lực loại bỏ tạp chất và độ ẩm từ dầu, giảm sự tiêu tán và giảm tiêu thụ năng lượng và tiếng ồn.
Tối ưu hóa hệ thống thủy lực là một công nghệ tiết kiệm năng lượng với mục tiêu rõ ràng. Quy trình thực hiện cụ thể bao gồm các bước sau:
(1) Phân tích các điều kiện và quy trình làm việc của hệ thống, đồng thời xác định các yêu cầu và ràng buộc mục tiêu.
(2) Xây dựng mô hình hệ thống thủy lực, mô phỏng và phân tích, tìm ra các nguyên nhân chính và các yếu tố ảnh hưởng đến việc tiêu thụ năng lượng.
(3) Phân tích các thông số trạng thái của hệ thống thủy lực, chọn phương pháp điều khiển phù hợp và đạt được khả năng điều khiển tối ưu.
(4) Thiết kế và lựa chọn các thành phần phù hợp, điều chỉnh và tối ưu hóa cấu trúc và các thông số của hệ thống, đạt được mục tiêu tiết kiệm năng lượng.
(5) Sử dụng công nghệ giám sát và chẩn đoán tiên tiến để theo dõi và đánh giá hệ thống thủy lực theo thời gian thực nhằm đảm bảo độ tin cậy và an toàn của hệ thống.
Các lĩnh vực ứng dụng chính của công nghệ tiết kiệm năng lượng hệ thống thủy lực bao gồm:
(1) Sản xuất máy công cụ. Hệ thống thủy lực được sử dụng rộng rãi trong sản xuất máy công cụ, như máy phay, máy mài, máy tiện, máy khoan, v.v. Việc sử dụng công nghệ tiết kiệm năng lượng của hệ thống thủy lực có thể giảm thiểu các vấn đề như tiếng ồn, nhiệt độ, độ rung và rò rỉ của máy công cụ, và nâng cao độ chính xác và hiệu quả xử lý của máy công cụ.
(2) Máy móc xây dựng. Các máy móc kỹ thuật như máy xúc, máy xúc, máy ủi, xe lu, v.v. được sử dụng rộng rãi trong xây dựng kỹ thuật. Việc sử dụng công nghệ tiết kiệm năng lượng của hệ thống thủy lực có thể nâng cao hiệu suất và hiệu suất của toàn bộ máy, tiết kiệm chi phí nhiên liệu và chi phí bảo trì.
(3) Tàu thủy và đầu máy xe lửa. Hệ thống thủy lực đóng vai trò quan trọng trong tàu và đầu máy, chẳng hạn như cơ cấu nâng, tời, phanh, v.v. Việc sử dụng công nghệ tiết kiệm năng lượng của hệ thống thủy lực có thể nâng cao hiệu quả vận hành và an toàn của tàu và đầu máy.
(4) Khai thác mỏ và luyện kim. Hệ thống thủy lực thường được sử dụng trong khai thác mỏ và sản xuất luyện kim, như ô tô khai thác, xe tải đường sắt, thiết bị luyện kim, v.v. Việc sử dụng công nghệ tiết kiệm năng lượng của hệ thống thủy lực có thể nâng cao hiệu quả và độ ổn định của thiết bị, tiết kiệm năng lượng và chi phí.
Xu hướng phát triển của công nghệ tiết kiệm năng lượng hệ thống thủy lực bao gồm:
(1) Ứng dụng công nghệ số. Việc ứng dụng công nghệ kỹ thuật số có thể đạt được khả năng điều khiển tinh tế và thiết kế tối ưu hóa hệ thống thủy lực để đạt được kết quả tối ưu.
(2) Nghiên cứu các bộ phận thủy lực tiết kiệm năng lượng. Với sự phát triển của công nghệ. Việc nghiên cứu và thiết kế các bộ phận thủy lực cũng được cập nhật liên tục, như bơm thủy lực tiết kiệm năng lượng, van thủy lực tiết kiệm năng lượng, v.v.
(3) Áp dụng cảm biến thông minh và công nghệ điều khiển nối mạng. Việc áp dụng các cảm biến thông minh và công nghệ điều khiển nối mạng có thể thực hiện giám sát thời gian thực, điều khiển từ xa và quản lý hệ thống thủy lực.
(4) Áp dụng vật liệu và công nghệ phủ mới. Việc ứng dụng các vật liệu và công nghệ phủ mới có thể cải thiện độ kín, độ ma sát thấp và khả năng chống ăn mòn của hệ thống thủy lực, giảm rò rỉ và tiêu thụ năng lượng. Tóm lại, công nghệ tiết kiệm năng lượng trong hệ thống thủy lực là con đường quan trọng để đạt được hiệu quả, độ tin cậy, an toàn cao, bảo vệ môi trường và tiết kiệm năng lượng. Với sự phát triển của khoa học công nghệ và không ngừng thúc đẩy ứng dụng, công nghệ tiết kiệm năng lượng hệ thống thủy lực sẽ được ứng dụng và phát triển trong nhiều lĩnh vực hơn.