液压变压器技术应用推广前景望

工业探戈

液压变压器技术应用推广前景望

     本文登载于《液压手动与密封》月刊2016.06期     

摘要：本文尝试给出“液压变压器”的定义，并阐述其对于液压系统的重要性。同时推介一项发明专利：“一种液压变压器”申请公布号：CN105179333A，简述其技术优势。在此基础之上，展望了液压变压器技术应用推广的前景，并对深入研究液压变压器技术，拓宽应用领域，进行更多的创新实践的方向进行了探讨。

关键词：液压变压器  恒压网络  流体传动

一，关于液压变压器

液压系统通常由液压源（泵），执行机构（液压缸或液压马达），控制器件及辅助部件所组成。这里实际上是有一个重要的元件缺位了——就是液压变压器。人们常将液压传动与电传动相类比，将液压控制系统与电控系统相类比，因为两者有很大的相似性，有相互对应的组成部分，有相互对应的相关联的表术参数。谁能想象在电学的系统中没有变压器会是怎样的状况？应当相信液压变压器对于液压传动系统和液压控制系统来说无疑也是极其重要不可或缺的元器件。建立液压传动的恒压网络，构建较大的液压系统及子系统，实现多负载的不相关控制，实现机、电、液一体化的传动和控制是现代液压技术发展的必然趋势。液压变压器将被广泛地运用到液压系统中，成为重要的液压元件之一。

现有技术中有“传统的”和“新型的”液压变压器，在国内、国外都还处于实验阶段，并没有成熟的符合工业技术要求的、满足市埸需求的产品，同时其设计理念和用途主要偏重于调节压力，并且调节范围非常小，称之为调压器比较合适，而不宜冠之以液压变压器。一项发明专利技术推出的新的“液压变压器”超越现有技术，通过转子高速旋转而实现连续稳定的压力放大和降低，可以认为是在很大程度上符合“变压器”的概念、定义和满足“变压器”的基本功能、用途的。在液压系统中，新的“液压变压器”的使用将构成品质优良的、多种压力不同的定压回路，液压元件的“额定压力”、“额定功率”、“额定排量”、“额定扭矩”等都将有了明确的实际的意义，这为液压元器件选用、系统设计计算，功能匹配、提高效率，设备运行检测诊断等等提供了先进的方法和便利的手段。可以说该发明专利技术推出的“液压变压器”，将填补液压技术、液压元件市埸的空白，必将促进和推动液压技术发生巨大的变革性的技术进步。

这项专利是：“一种液压变压器”（申请公布号：CN105179333A）。该液压变压器的技术优势：1.结构简单，体积小，重量轻。2.运动部件转动惯量小、响应快、灵敏度高。3.变压比大、变压比值不因系统其他参数波动而受影响。4.可用于升压和降压，有利于回收压力能。5.次级流量在0至额定最大流量间可调。6.具有良好的初、次级介质隔离作用。7.静态无损耗，动态时功率损耗小。8安装方便，免维护。

二． 液压变压器的应用推广

   现有技术中常见的液压系统多为负载敏感系统，往往采用很多控制阀，系统构成复杂，工作过程中节流损失很大，液压源与执行元件难于达到最佳匹配，多个执行元件之间会存在压力耦联，常常需要多个泵为不同的执行元件提供能量。与负载敏感系统不同的是恒压网络有很强的适应性和较高的效率，在恒压网络中必然会要运用液压变压器元件，因为液压变压器能够产生比油源压力高的输出压力；能有效地分离负载和能量源，能量源的动态性能不影响负载；能够同时驱动多负载在不同压力等级下正常工作，并实现多负载的不相关控制，使控制直接作用于用户端。达到简化液压系统、降低制造成本和减少节流损失的目的。恒压网络技术的运用和模块化设计将是现代液压技术发展的必然方向。其中，液压变压器的应用推广是关键。

液压变压器具有传递功率和变换压力、流量参数的功能，同时具备隔离初、次级工作介质的作用。如是则矿物油、水、海水、有机液体、生物液等各种各类的液相介质都将可以在同一系统中彼此隔离地完成能量交换。因此液压变压器将在环境友好，绿色，节能和控制污染等各个领域得到广泛应用推广。 液压变压器能够从负载端尤其是具有势能的负载端回收能量，因此在液压系统中其节能环保作用是无须质疑的。然而仔细研究液压变压器的结构特征和工作的特性，将会发现它能够将分散的、微弱的、无序的能量收集聚拢和转换增强，并方便地传输汇集，从而达到可资利用便于回收的状态。可以期望它在废水、废气剩余能量利用，低水头水流能量利用，风能利用等等节能环保、绿色新能源等新兴工业中发挥极积作用。

对于液压变压器的技术特性，更为重要的是，由此我们可以构建新型的包括液相介质和气

相介质的相互隔离和交叉的统一的流体传动和控制网络。流体传动和控制包括有液压和气动两个分支，主要是其介质有液相和气相的分别，同时工作参数有级差。在现有技术中这两个分支被割裂开来，自成体系，然而将两者归并到同一网络中是可能的，经由“液压变压器”达到介质隔离和调整工作参数的级差，就能将液压和气动统一到流体传动的网络之中。这也是现代制造业技术发展和市埸的需要。事实上现有技术中已有应用的实证：气液增力缸；气液联动阀门；液压锤等等。虽然这都只是单体的应用并未形成网络，却足见液压和气动其技术特性互补的优势。举例而言之：在当下智能机器人的研究和生产方兴未艾之时，液压和气动的综合技术特性必然带来机器人模仿真人动作效果的长足进步，当阿尔法狗能够从容优雅地“手谈”之时，再战李世石，方堪称“人机世纪大战”，此并非苛求，更见市埸对于技术发展的强烈需求。液压变压器这一关键元件的出现必将推动实现气、液并系统传动和控制，从而构建新型的流体传动和控制网络，在其中，液压与气动不再是两个分离的系统，而是可以交互转换的统一的，气动元器件的快速、缓冲、具有弹性保持力等特性和液压元器件的瞬时响应、精准、功率比大等特性都将得以充分发挥，相得益彰。可以预期，不久的将来一定会涌现出大量的适应流体传动和控制网络的新元件，并组成集成化、模块化的单元，跟随着液压变压器（届时不仿称之为“流体压力变压器”）的应用推广，渗透到现代制造业的各个领域。

                                     2016.03