[发明专利]一种卷扬势能实时回收利用系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种卷扬势能实时回收利用系统及其控制方法，包括主泵、副泵、换向主阀、势能回收换向阀和平衡阀组；所述主泵通过换向主阀连接至卷扬马达的进、出油路，所述平衡阀组设置在卷扬马达的进、出油路之间，所述平衡阀组的平衡阀出口引出一回油路，所述回油路通过势能回收换向阀与换向主阀的回油口和副泵的压力油口连接；所述副泵采用与主泵同轴传动的二次元件泵/马达。本发明在卷扬稳定下放阶段实时回收利用负载下放的势能，使驱动主泵的发动机工作在零功率或低功率输出的状态，实现卷扬势实时回收再利用，具有优秀的节能效果，特别适用于工程机械使用单发动机带多泵的液压系统，不需要过多增加液压系统的成本。

技术领域

本发明属于卷扬液压技术，具体涉及一种卷扬势能实时回收利用系统及其控制方法。

背景技术

工程机械上大都装配了大功率的内燃机，其油耗高，尾气排放体积巨大，因而其尾气的排放对空气的污染也处于越来越不可忽视的地位，基于对国家能源安全和空气污染治理两方面的考虑，加强工程机械节能控制技术的研究，大力推广应用节能技术已经刻不容缓。工程机械卷扬系统主要用于重物的上提和下放，现阶段卷扬系统下放过程中不仅重物本身释放的重力势能以热量形式损耗，还需要液压系统提供额外的功率来推动卷扬下放，如图1所示，通过设置副泵来控制卷扬下放过程的额外控制功率。因此工程机械卷扬装置综合节能控制研究具有非常大的实际意义。

目前工程机械卷扬装置节能技术主要做有以下形式。

1、卷扬下放合流回油再生液压系统

该系统利用液压系统差动连接的原理，让卷扬马达出口处的油直接流回马达入口并和主油路中的补油组成差动连接，通过卷扬马达出口处的先导液控节流调速阀块控制卷扬的下放速度，该系统在卷扬下放过程中发动机无需对卷扬回路做功，较普通卷扬系统可以节省一部分燃油消耗，但该系统并没有将重物下放释放出的重力势能进行回收利用，因而其节能效果还没有达到最大化。

2、采用能量回收及再利用的卷扬节能系统

该卷扬液压系统可以将重物放时所释放的机械能转化成其它形式的能量储存，在其它工况中将存储的能量释放至液压系统中，从而有效减少主泵的功率输出，降低发动机的燃油消耗。目前卷扬能量回收系统主要以液压能储存与电能储存两种形式。

在以液压能储存形式的能量回收系统中，当回收的能量较大时，需要蓄能器的工作容积将非常巨大，不便于工程机械的结构设计，而且蓄能器内的压力会随着充入油液的增多而升高，使得控制卷扬匀速下放变得很困难，因此该系统没有很好地解决主卷扬系统节能控制中的两个难点。

而以电能形式储存的能量回收系统中，能量回收利用的方式上转换环节多，系统结构复杂控制难度较高，在巨大能量回收时需要采用能量密度高，占用空间小的超级电容进行能量储存，但目前超级电容价格昂贵，没有很好的解决主卷扬系统节能控制中难点中经济性的要求，制约了其在实际工程中的应用。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有的卷扬装置节能技术存在的上述缺陷，提供一种卷扬势能实时回收利用系统及其控制方法。

本发明采用如下技术方案实现：

一种卷扬势能实时回收利用系统，包括主泵、副泵、换向主阀、势能回收换向阀和平衡阀组；

所述主泵通过换向主阀连接至卷扬马达的进、出油路，所述平衡阀组设置在卷扬马达的进、出油路之间，所述平衡阀组的平衡阀出口引出一回油路，所述回油路通过势能回收换向阀与换向主阀的回油口和副泵的压力油口连接；

所述副泵采用与主泵同轴传动的二次元件泵/马达。

进一步的，所述平衡阀组与势能回收换向阀之间设有防止倒流的单向阀。

进一步的，所述副泵的压力油口还并联连接有工作油路，所述副泵的工作油路与势能回收换向阀之间设有防止倒流的单向阀。