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英威腾MH800电液伺服系统在油压机的解决方案

发布时间:2017-12-20点击量:

1.方案背景:
常规油压机采用异步感应电机+普通柱塞泵或恒功率柱塞泵,油压机的位置、速度、方向、压力的控制由液压元件的控制来实现。 压力控制采用溢流方法,待机时电机仍然工作,由于泄荷压力的存在,能量损耗很大。
采用普通柱塞泵作为动力源的机型,速度控制采用节流调速,能量损失严重,传动效率低。采用恒功率泵作为动力源的机型,速度控制采用容积调速,虽然效率可以提高,但控制范围小,且恒功率泵结构复杂,成本高,故障率高。

将交流永磁同步伺服电机应用于油压机取代普通感应异步电机,根据生产制程的需求合理配置伺服驱动器和伺服电机,利用交流伺服系统压力和流量的双闭环控制凸显出效率高,可控、可调、可靠性好的优点,利用伺服电机可频繁启动、变速的特性,实现伺服控制,从而提高液压机性能和减少能耗,使油压机工作性能提高,取消待机泄荷,大大减少能耗。不但能实现普通油压机主缸快速下行、回程,慢速工作行程、保压、快速回程以及辅助缸上行、下行等工作模式,且工作行程的主缸速度、压力可进行实时控制;可实现变压力浮动压边。

2.MH800系列电液伺服系统特点:
● 节能,伺服系统根据工艺需求实时调节功率输出,节电效果15%~70%;
● 高效,伺服系统高速响应,提高生产效率10%左右;
● 稳定,特有的PQ解耦控制方案和多段PID控制技术,有效控制压力过冲,优化液压设备;
● 对精密制品制程的特殊需求;
● 改善工作环境 采用内啮合齿轮泵,比传统设备的柱塞泵噪音下降15dB左右;
● 降低油温 由于极大的降低油路系统无功泄漏,液压油温大幅降低。

3.通讯模式多样化:
● 支持各类PLC的RS485通讯,模拟量通讯。方便老旧油压机伺服改造;
● 配套英威腾合作伙伴的油压机专用控制器进行CAN通讯,提高设备性能和人机界面互通性;
● 支持工业总线通讯,极大提高了设备运行信息传输速度,方便实现多设备组网和智能自动化生产线集中组网控制以及远程控制。

4. 多段PID实现方案
油压机在主缸下降时对系统速度响应及油压过压两个指标要求很高,主缸快下时需要油泵速度稳定,响应迅速,减小系统油压变化对速度控制的影响,但在主缸慢下转保压过程时会产生较大的压力过冲,用一段压力比例和积分增益很难兼顾两个动作的控制要求。英威腾电液伺服驱动器具备多段PID调制模式(最多可分7段),在油压机上通常采用两段压力比例和积分增益,主缸慢下和保压动作用一段专用的压力比例及增益,在切换PI参数时触发PI控制器退出饱和,使主缸慢下转保压压力超调减小,满足工艺要求。主缸快下及其它动作共用一段压力比例和积分增益参数,加快油泵速度上升速率,同时减小系统油压变化对油泵速度的影响,提高系统稳定性。
相关接线图如下:

同轴双联齿轮泵应用:
可采用同轴双联齿轮泵进行配套,在压力较小工艺状态时,两个泵同时输出流量提供速度,在主缸由快下转为慢下/保压阶段时,切换成单泵进行加压,另一路泵无载泄露,大幅降低加压及保压状态下的系统负载。


5.参考系统配置

单泵系统配置:

伺服编号

油压机需求参数

电液私服系统配置

系统压力

系统流量

油泵

伺服电机

伺服驱动器

DH-25044

25 MPa

44 L/min

HG0-20/20cc

K036F18C18P

SV-MH800-7R5-33-S00

DH-25055

25 MPa

55 L/min

HG1-25/25cc

K058F18C18P

SV-MH800-011-33-S00

DH-25070

25 MPa

70 L/min

HG1-32/32cc

K072F18C18P

SV-MH800-015-33-S00

DH-25088

25 MPa

88 L/min

HG1-40/40cc

K091F15C18P

SV-MH800-018-33-S00

DH-25110

25 MPa

110 L/min

HG1-50/50cc

K105F20C18P

SV-MH800-025-33-S00

DH-25126

25 MPa

126 L/min

HG1-63/63cc

K132F18C18P

SV-MH800-025-33-S00

DH-25160

25 MPa

160 L/min

HG2-80/80cc

K187F18C25P

SV-MH800-037-33-S00

DH-25200

25 MPa

200 L/min

HG2-100/100cc

K235F20C25P

SV-MH800-045-33-S00

DH-25250

25 MPa

250 L/min

HG2-125/125cc

K290F18C25P

SV-MH800-045-33-S00

PQ能力曲线:

双联泵系统配置:

伺服编号

油压机需求参数

电液私服系统配置

系统压力

系统流量

油泵

伺服电机

伺服驱动器

SH-25176

25 MPa

176 L/min

HG11-40-40
(40cc+40cc)

K105F20C18P

SV-MH800-025-33-S00

SH-25200

25 MPa

200 L/min

HG11-50-50
(50cc+50cc)

K130F22C18P

SV-MH800-030-33-S00

SH-25226

25 MPa

226 L/min

HG11-63-50
(63cc+50cc)

K148F21C25P

SV-MH800-030-33-S00

SH-25252

25 MPa

252 L/min

HG11-63-63
(63cc+63cc)

K235F20C25P

SV-MH800-037-33-S00

SH-25286

25 MPa

286 L/min

HG21-80-63
(80cc+63cc)

K235F20C25P

SV-MH800-037-33-S00

SH-25320

25 MPa

320 L/min

HG22-80-80
(80cc+80cc)

K240F22C25P

SV-MH800-045-33-S00

SH-25360

25 MPa

360 L/min

HG22-100-80
(100cc+80cc)

K290F18C25P

SV-MH800-045-33-S00

SH-25400

25 MPa

400 L/min

HG22-100-100
(100cc+100cc)

K395F15C25P

SV-MH800-055-33-S00

SH-25450

25 MPa

450 L/min

HG22-125-100
(100cc+125cc)

K395F15C25P

SV-MH800-055-33-S00

SH-25500

25 MPa

500 L/min

HG22-125-125
(125cc+125cc)

K395F15C25P

SV-MH800-055-33-S00

PQ能力曲线:

6.应用场合:
500T压机:
制品:汽车覆盖件
系统流量:700L/min
系统压力:25MPa
制程周期:9.5秒

采用两套双联泵伺服系统配置
系统一:
油泵:125cc+100cc
电机:61kW
驱动器:55kW
系统二:
油泵:100cc+80cc
电机:47kW
驱动器:45kW
低速加压时,两台双排量泵切换到小排量泵承载压力,大排量泵同轴低速泄漏。
节电率:53%

多工位油压机:
制品:汽车滤清器外壳
配置7套伺服系统,各伺服系统通过CAN总线通讯;
采用油浸冷电机,电机本体置于油箱内,冷却效果好,噪音低;
利用伺服系统的高响应特性和精密控制,制品的成品率提升5%。

10T高精度伺服压机:
高精度伺服压机
制品:轴承(军工企业用)
系统要求:
驱动器:7.5kW
电机:7.5kW
单套双联泵伺服系统的完美配置,完全满足苛刻的工艺、速度和流量要求。
工进速度极慢,最慢可达0.4mm/s;
回程速度要求快,可达35-40mm/s;两者相差近100倍;
位移误差±0.1mm。

框架式油压机:
制品:汽车钣金件
配置多泵合流,各伺服系统通过CAN总线通讯,双闭环控制,高效精确。
采用英威腾大功率电液伺服,大大降低噪音的同时,提高生产效率10%~15%,相比原有异步电机节电20%~30%。