CN103410719B - 一种容积电加载液压泵试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种容积电加载液压泵试验装置，包括被试液压泵、加载用液压马达、计算机测控装置，所述被试液压泵直接与加载用液压马达相连接，所述被试液压泵还依次通过被试泵拖动用变频电机和被试泵拖动用变频电机的逆变装置连接至交流电网的开关整流装置，所述加载用液压马达依次通过交流测功机和交流测功机的逆变装置连接至交流电网的开关整流装置，所述计算机测控装置分别与被试液压泵、加载用液压马达、被试泵拖动用变频电机的逆变装置、交流测功机的逆变装置保持连接。本发明既节能，又可实现被试泵加载。结构简单,组态灵活，被试液压泵的转速、压力独立控制，操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及液压泵试验及自动化装置技术，具体地说是一种容积电加载液压泵试验装置。
背景技术
在液压泵性能试验系统中，需要对液压泵进行加载。在现有技术中，液压泵的加载主要有两种方法。第一种方法是节流阀或溢流阀加载,靠改变节流阀的开度或溢流阀加载压力来改变液压泵的负载，这种方法虽然结构简单,但液压泵输出的能量全部通过节流阀或溢流阀转换为热能,导致严重能量损失和系统的发热，有时不得不增加相应规模的冷却装置。第二种方式是采用基于液压反馈的液压泵—液压马达试验系统，这种方式虽然节能，但被试泵与加载液压马达的机械或液压耦合，要么机械结构复杂、安装困难，要么加载控制难度大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种容积电加载液压泵试验装置，可以用于液压开式、闭式泵(变量泵)的性能试验。本发明中，液压泵采用变频电机进行拖动，液压泵的加载采用液压马达+交流测功机的方式，所配备的液压泵驱动变频电机及加载交流测功机采用共直流母线馈电的逆变模块驱动，通过公共直流母线排实现了两者的能量交换，系统通过一个低于驱动功率的进线整流装置连接交流电网，加载功率得以回收，显著地降低试验能耗。通过测试系统的自动控制，可以完成泵在多种工况下的动静态性能测试。
为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种容积电加载液压泵试验装置，包括被试液压泵、加载用液压马达、计算机测控装置，所述被试液压泵直接与加载用液压马达相连接，所述被试液压泵还依次通过被试泵拖动用变频电机和被试泵拖动用变频电机的逆变装置连接至交流电网的开关整流装置，所述加载用液压马达依次通过交流测功机和交流测功机的逆变装置连接至交流电网的开关整流装置，所述计算机测控装置分别与被试液压泵、加载用液压马达、被试泵拖动用变频电机的逆变装置、交流测功机的逆变装置保持连接。
所述被试液压泵与被试泵拖动用变频电机之间设置有第一扭矩转速传感器，第一扭矩转速传感器与计算机测控装置连接。
所述加载用液压马达与交流测功机之间设置有第二扭矩转速传感器，第二扭矩转速传感器与计算机测控装置连接，通过第二扭矩转速传感器，交流测功机逆变装置可以实现加载液压马达输出力矩的动、静态控制。
所述被试液压泵与加载用液压马达相连接的管路上设置有流量传感器，该流量传感器与计算机测控装置连接。
所述被试液压泵在自身液压油路的输入口和输出口分别通过单独的压力传感器与计算机测控装置连接。
所述被试泵拖动用变频电机的逆变装置和交流测功机的逆变装置同时并联在通往开关整流装置的公共直流母线上，通过公共直流母线两者实现了能量交换，公共直流母线可以通过进线整流装置与交流电网进行能量交换。
所述被试泵拖动用变频电机为交流变频电机。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明的能量消耗包括被试泵和加载马达的机械、容积损失，被试泵拖动变频电机及其逆变装置以及交流测功机及其逆变器的机械、电气损失。所以总体消耗量很小。与节流或溢流加载方法相比，可以大大地降低被试泵试验中的能耗，减少系统的发热或冷却系统的装机容量。与基于液压反馈的液压泵—马达试验系统相比，对加载液压马达选用限制少，适应范围大，不仅可以实现变量泵的测试，而且可以方便地进行开、闭式测试回路的转换；结构简单,组态灵活，被试液压泵的转速、压力独立控制，操作方便。
交流供电进线整流装置从交流电网获取电能，并将交流电转换为直流电送至公共直流母线；连接在公共直流母线上的被试泵拖动变频电机的逆变模块驱动被试泵拖动变频电机，被试泵拖动变频电机的转速可以由逆变模块实现精确控制；在被试泵与其拖动变频电机之间装有第一扭矩转速传感器，可以准确测定被试泵的机械输入功率；液压泵的输出经过流量传感器送至加载液压马达，在液压泵的进、出口安装有压力传感器，由此可以测定液压泵的液压功率；加载马达通过加载测试用第二扭矩转速传感器与交流测功机相联，交流测功机的逆变器采集加载测试用第二扭矩转速传感器输出的扭矩信号，可以实现液压马达的恒扭矩加载，由可知，只要马达的负载扭矩稳定，即可稳定控制液压泵的输出压力，从而实现了液压泵的加载；液压马达驱动交流测功机运动，交流测功机将液压马达的机械能转换为电能经其逆变装置送至公共直流母线供应给被试泵拖动变频电机的逆变装置。
计算机测控系统采集来自被试泵机械输入端的第一扭矩转速传感器可以测定被试泵的机械输入功率；采集被试泵进、出油口的压力传感器以及出口流量传感器的信号，可以测定液压泵的液压功率；通过总线可以控制被试泵拖动变频电机的转速以及液压马达加载测功机的扭矩，实现被试泵输入转速、负载的调节，调节既可以采用手动方式也可采用自动方式。
附图说明
图1为本发明的一种容积电加载液压泵试验装置结构示意图。
图中：1、开关整流装置，2、被试泵拖动用变频电机，3、被试泵拖动用变频电机的逆变装置，4、第一扭矩转速传感器，5、压力传感器，6、被试液压泵，7、压力传感器，8、流量传感器，9、计算机测控装置，10、加载用液压马达，11、第二扭矩转速传感器，12、交流测功机，13、交流测功机的逆变装置。
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
参照附图1，按功能可以分为五个部分：被试液压泵及其驱动部分、液压泵-马达部分、马达加载部分、变频电机和交流测功机电气传动驱动与控制部分、计算机测控装置。
被试泵及其驱动部分包括被试泵拖动用变频电机2及被试泵拖动用变频电机的逆变装置3、第一扭矩转速传感器4、被试液压泵6。该部分为被试液压泵提供机械能，被试液压泵6的转速由被试泵拖动用变频电机2及被试泵拖动用变频电机的逆变装置3精确控制，在试验中可以根据需求实时改变被试液压泵6的转速，通过第一扭矩转速传感器4可以测定被试液压泵6的输入转速与扭矩。
液压泵-马达部分包括被试液压泵6、被试液压泵进口压力传感器5、被试液压泵出口压力传感器7、被试液压泵出口流量传感器8、加载液压马达10。该部分将被试液压泵6的液压能转换通过加载液压马达10转换为机械能，通过加载液压马达10输出扭矩可以精确控制被试液压泵6的出口压力，通过被试液压泵进口压力传感器5、被试液压泵出口压力传感器7、被试液压泵出口流量传感器8可以测定被试液压泵6输出的压力与流量。图1中为开式泵的试验回路，只需变换液压油路的连接就可实现闭式泵的试验。
马达加载部分包括加载液压马达10、加载测试用第二扭矩转速传感器11、交流测功机12及其逆变装置13。交流测功机12及其逆变装置13与加载测试用第二扭矩转速传感器11组成一个扭矩闭环控制系统，根据试验要求设定的扭矩实现对加载液压马达10的加载。加载液压马达10、交流测功机12的转速由被试液压泵6的输出流量、加载液压马达10的排量决定。该部分将加载液压马达10输出的机械能通过交流测功机12及其逆变装置13转换为电能送至公共直流母线。
变频电机和交流测功机电气传动驱动与控制部分包括交流供电进线整流装置1、被试泵拖动用变频电机2及被试泵拖动用变频电机的逆变装置3、交流测功机12及交流测功机的逆变装置13。该部分的作用包括三个方面：交流供电进线整流装置1从交流电网获得交流电能，并将其转换为一定电压的直流电送至公共直流母线；被试泵拖动用变频电机2的被试泵拖动用变频电机的逆变装置3从公共直流母线获取电能，驱动控制被试泵拖动用变频电机2的转速，进而完成被试液压泵6的驱动；加载液压马达10带动交流测功机12做功，交流测功机12的逆变装置13在完成交流测功机12恒扭矩控制的同时，将交流测功机12输出的电能送至公共直流母线。该部分中，交流供电进线整流装置1、被试泵拖动用变频电机的逆变装置3和交流测功机的逆变装置13通过数字通信总线通信，实现变频电机2和交流测功机12协调控制以及公共直流母线电压的基本恒定。
计算机测控装置9包括计算机、信号调理与数据采集系统、通信模块。该部分通过数字通信总线与变频电机和交流测功机电气传动驱动与控制部分进行通信，可以实施被试液压泵6的转速和加载液压马达10的扭矩的远程调节；信号调理与数据采集系统完成第一扭矩转速传感器4、被试液压泵进口压力传感器5、被试液压泵出口压力传感器7、被试液压泵出口流量传感器8、加载测试用第二扭矩转速传感器11的信号的调理与数据采集，并送至计算机，进行被试泵性能参数计算、分析、显示等。上述实施例中，由于不存在节流、溢流等耗能元件，除由于功率元件本身效率而导致的能量损失外，不存在额外的能量消耗。被试液压泵加载功率转换为电能被其驱动变频电机所用，试验中从电网中获取的功率仅用于补充功率元件本身效率而导致的能量损失。
上述实施例中，加载液压马达10也可采用变量液压马达。本发明加载液压马达10的排量不必与被试液压泵的排量相同或匹配。因此，本发明有更宽的适应性。
上述实施例中，被试液压泵6的转速调节与加载液压马达10加载扭矩的调节相对独立，不存在机械耦合，因此可以方便地对被试液压泵6的机械输入和液压输出进行独立调节，简化了试验操作。由于被试液压泵6和加载液压马达10不存在机械耦合，所以被试液压泵的机械安装简单。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。
Claims (3)
1.一种容积电加载液压泵试验装置，其特征在于，包括被试液压泵、加载用液压马达、计算机测控装置，所述被试液压泵直接与加载用液压马达相连接，所述被试液压泵还依次通过被试泵拖动用变频电机和被试泵拖动用变频电机的逆变装置连接至交流电网的开关整流装置，所述加载用液压马达依次通过交流测功机和交流测功机的逆变装置连接至交流电网的开关整流装置，所述计算机测控装置分别与被试液压泵、加载用液压马达、被试泵拖动用变频电机的逆变装置、交流测功机的逆变装置保持连接；
所述被试液压泵与被试泵拖动用变频电机之间设置有第一扭矩转速传感器，所述第一扭矩转速传感器与计算机测控装置连接；
被试液压泵的加载采用液压马达和交流测功机的方式；
所述加载用液压马达与交流测功机之间设置有第二扭矩转速传感器，所述第二扭矩转速传感器与计算机测控装置连接，通过所述第二扭矩转速传感器，交流测功机逆变装置可以实现加载液压马达输出力矩的动静态控制；
所述被试液压泵与加载用液压马达相连接的管路上设置有流量传感器，该流量传感器与计算机测控装置连接；
所述被试液压泵在自身液压油路的输入口和输出口分别通过单独的压力传感器与计算机测控装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种容积电加载液压泵试验装置，其特征在于，所述被试泵拖动用变频电机的逆变装置和交流测功机的逆变装置同时并联在通往开关整流装置的公共直流母线上，通过公共直流母线两者实现了能量交换，公共直流母线可以通过进线整流装置与交流电网进行能量交换。
3.根据权利要求1所述的一种容积电加载液压泵试验装置，其特征在于，所述被试泵拖动用变频电机为交流变频电机。
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