液压电梯闭式回路节能型电液控制系统研究

摘要

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，研制了一种闭式回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29kW降低到11kW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％。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。　　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。　　第二章，研制了液压电梯闭式回路节能型电液控制系统。　　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。　　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。　　第五章，将工程应用对象——电梯的规格参数作为给定设计参数，分别推导出电梯液压系统的蓄能器容量、压力设置、电动机的额定功率与上述规格制造参数间的函数关系。　　第六章，对本论文所作的研究工作进行总结，给出主要的研究性结论，并对未来的研究工作进行展望。

目录

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第一章绪论

摘要

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

摘要

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

摘要

前言

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

摘要

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压力的影响

4.2.2电梯连续运行对蓄能器压力的影响

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

摘要

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