液压电梯闭式回路节能型电液控制系统研究

论文题目: 液压电梯闭式回路节能型电液控制系统研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 机械电子工程

作者: 林建杰

导师: 杨华勇,徐兵

关键词: 液压电梯,节能,闭式回路,蓄能器,配重,活塞缸,变频驱动,电动机,液压泵,马达,速度控制,装机功率,效率,油液温升

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 节能与环保是当今世界各种技术发展的趋势。液压电梯虽然仍是电梯中的一个重要梯种,在整个电梯市场上,尤其是在欧美发达地区仍占有较高的市场份额,但是在“绿色产品”目益盛行的今天,液压电梯的“非绿色化”、以及装机功率大,能耗严重的缺点已经成为制约其发展和应用的主要问题。所以如何降低液压电梯的装机功率和能量消耗、实现液压电梯的节能高效运行、并使液压电梯成为一种绿色产品,是当前液压电梯技术发展的重要方向。 本文顺应液压电梯的技术发展趋势,综合应用了电梯的液压配重技术、变转速容积调速技术、轿厢活塞拉缸提升技术,研制了一种闭式同路结构的节能型电梯液压系统。论文的研究工作主要围绕如下几个问题而展开:降低液压电梯的装机功率和能量消耗、提高系统效率、减小液压电梯的用油量、实现泵站的小型化、保证电梯的速度控制性能等。实验结果表明,最终所研制的节能型液压电梯,其平均总效率达到71%;相对于同样规格的阀控调速液压电梯和变频驱动液压电梯,其装机功率由29 kW降低到11 kW以下,达到了曳引电梯的水平;相对于阀控调速的液压电梯,本系统的平均节能率至少为70.8%,相对于标准变频驱动的液压电梯,本系统的平均节能率至少为36.3%。液压泵站的结构尺寸略为同规格的阀控调速或变频驱动液压电梯泵站结构尺寸的二分之一,同时用油量大幅度减小,系统有效用油量小于上述两种类型液压电梯有效用油量的三分之一。不仅为实现系统的小机房化、无机房化打下基础,而且有助于环保。通过采用必要的电梯速度控制方法,能够实现电梯的平稳起动和停靠,保证了运行速度的稳定性、乘坐的舒适性,达到良好的速度控制性能。各项研究工作表明,所研制的闭式回路的节能型液压电梯系统原理正确、设计方案合理,基本达到了预期目标。 论文中所提出的诸多节能方案不仅适用于液压电梯,而且对于其它电液控制系统的节能研究也有很好的借鉴意义,论文的研究结果具有很高的工程应用价值。 论文主要结构如下: 第一章,简要回顾了电梯的发展历史,综述了目前电梯技术研究中的热点问题。重点论述了液压电梯节能技术的发展趋势,分析了世界各国近些年来出现的液压电梯新产品新技术,最后阐述了本文的主要研究内容及课题的意义。 第二章,研制了液压电梯闭式回路节能型电液控制系统。该新型液压电梯系统的装机功率可以降低到曳引电梯的水平,具有能耗低、用油少等显著特点。对整个液压电梯系统进行了总体方案设计,并将其划分为机械升降子系统、液压动力及其控制子系统、电气子系统及电子控制子系统三大部分。根据系统的功能要求和技术指标,对各个子系统进行了结构设计及参数设计,建立了一个完整的电梯实验平台。 第三章,分析系统各构成环节运动规律,建立了相应的电学方程、力学平衡方程、液流连续性方程等数学模型和仿真模型。通过数字仿真研究,分析电梯轿厢速度、闭式同路中各处的压力变化特性,研究分析了液压系统的油温变化对电梯运行速度的影响方式,对提升系统静摩擦力和动摩擦力的变化大小对电梯速度的影响也进行了仿真分析。 第四章,对影响电梯速度控制性能的主要液压元件的变量参数进行了实验测试,是系统工作特性分析以及设计改进的依据。对蓄能器气体等温状态变化和绝热状态变化下的气体压力—容积变化特性进行实验测试,并拟合出实际的气体多变指数。详细分析了温度对蓄能器工作压力的影响,给

论文目录:

摘要

Abstract

目录

论文图表索引

论文物理量符号说明

论文标题及项目编号说明

第一章 绪论

1.1 电梯的起源和发展

1.1.1 液压电梯的历史沿革

1.1.2 电梯产品的当前技术热点及未来发展趋势

1.2 液压电梯的市场状况及其面临的挑战

1.2.1 国外的市场状况

1.2.2 国内的市场状况

1.2.3 液压电梯发展所面临的形势

1.3 液压电梯节能技术的发展

1.3.1 液压电梯的节能技术

1.3.2 液压电梯新产品和新技术

1.4 课题的研究概况

1.4.1 课题的提出及意义

1.4.2 课题的研究内容

1.5 本章小结

第二章 液压电梯闭式回路节能型电液控制系统的原理及设计

2.1 系统结构方案的确定及系统的工作原理

2.1.1 系统设计要求及节能技术的使用

2.1.2 系统的工作原理

2.2 机械升降机构的设计

2.3 液压系统的设计

2.3.1 液压站的结构设计

2.3.2 主液压泵／马达的选型

2.3.3 液压控制阀的设计

2.3.4 蓄能器的工作特性分析及参数的计算

2.3.5 补油装置的设计

2.4 电气动力系统的设计

2.4.1 变频器的选用

2.4.2 电动机的功率计算及选型

2.5电气控制及信号控制系统的设计

2.6本章小结

第三章 液压电梯系统的数学模型及性能仿真

3.1 系统数学模型的建立

3.1.1 蓄能器环节的数学模型

3.1.2 计算机—变频器—电动机环节的数学模型

3.1.3 主控制阀1—液压泵／马达—主控制阀2环节的数学模型

3.1.4 油缸环节的数学模型

3.1.5 轿厢环节的数学模型

3.2 系统的仿真模型及仿真参数的取值

3.3 电梯速度性能影响因素的仿真及分析

3.3.1 轿厢载重量变化对电梯速度性能的影响

3.3.2 温度变化对电梯速度性能的影响

3.3.3 摩擦力变化对电梯速度性能的影响

3.4 本章小结

第四章 液压电梯系统的实验研究

4.1 系统主要变量参数的实验测试

4.1.1 液压泵／马达的泄漏流量

4.1.2 机械摩擦力和粘性阻尼力

4.1.3 蓄能器的气体多变指数

4.2 温度变化对蓄能器压力的影响

4.2.1 环境温度和油液温度变化对蓄能器乐力的影响

4.2.2 电梯连续运行对蓄能器乐力的影响

4.2.3 综合影响

4.3 补油策略及溢流压力的设置

4.3.1 补油策略的分析

4.3.2 溢流压力的设置

4.4 液压系统的油液温升实验研究

4.4.1 液压系统油液温升的影响因素

4.4.2 油液温升的实验测试

4.4.3 油液温升实验结果的分析

4.5 振动和噪声的实验测试及分析

4.5.1 振动加速度的实验测试及分析

4.5.2 噪声的实验测试及分析

4.6 液压电梯的速度控制方法

4.6.1 液压电梯的平稳起动控制

4.6.2 电梯运行的理想速度曲线

4.6.3 电梯运行速度稳定性的控制方法

4.7 液压电梯速度控制性能的实验研究

4.7.1 运行高度的变化对电梯速度性能的影响

4.7.2 油温变化对电梯速度控制性能的影响

4.7.3 载重量变化对电梯速度性能的影响

4.8 液压电梯系统功率特性的实验研究

4.8.1 功率测试实验条件说明及测试方法

4.8.2 功率测试的实验结果说明与分析

4.8.3 系统节能效果的评价

4.9 增大蓄能器容量的实验研究

4.9.1 增大蓄能器容量后对速度性能的影响

4.9.2 增大蓄能器容量后对系统功率特性的影响

4.9.3 增大蓄能器容量后对系统效率的影响

4.9.4 增大蓄能器容量后的综合分析

4.10 本章小结

第五章 闭式回路节能型电梯液压系统的设计准则

5.1 规格给定参数的变化对蓄能器和电动机工作参数的影响

5.2 提高系统安全性的结构设计方法

5.2.1 结构改进方案

5.2.2 新结构方案

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读博士学位期间取得的学术成果及荣誉

后记及致谢

发布时间: 2005-10-08

参考文献

• [1].液压电梯速度控制研究[D]. 李晶.同济大学2006
• [2].采用蓄能器的液压电梯变频节能控制系统研究[D]. 徐兵.浙江大学2001

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