隨著工業(yè)化的進程的加速,能源需求量日益增加,石油資源面臨枯竭的危機。汽車節(jié)能已成為全球的熱點問題。國內(nèi)外都在研究開發(fā)使用新型動力傳動系統(tǒng)來提高設備經(jīng)濟性和動力性,降低能源消耗,保護生態(tài)環(huán)境。
用蓄能器回收能量可以提高能量的利用率,是節(jié)能的一個重要途徑。蓄能器因為可以暫存能量,所以可以用來回收多種動能,位置勢能。具體應用包括回收車輛制動能量、回收工程機械動臂機構(gòu)位能、回收液壓挖掘機轉(zhuǎn)臺制動能量、回收石油修井機及鉆機管下落重力勢能、回收電梯下行重力勢能等。
例如,液壓升降機是被廣泛用于市政工程、建筑、安裝、倉儲、貨物裝運及工廠生產(chǎn)工程(在鑄造、焊接、噴涂、搬運、裝配等工作場合,就有各種升降機被作運輸和定位的工具)中的一種機械設備。較大型升降機的驅(qū)動裝置一般都選用液壓缸,由其結(jié)構(gòu)原理由工作特點所決定。在升降機工作臺攜帶著工件上升時,需要液壓缸向其提供驅(qū)動力,即液壓缸輸出能量,把機械(液壓)能轉(zhuǎn)換成勢能;而在升降機工作臺攜帶著工件下降時,其勢能將被釋放出來。這種勢能如果不能有效地回收利用,則會造成能量浪費。這種能量浪費對于小型升降機來說尚不嚴重,但對于載重和舉升高度較大,需頻繁工作的機械來說,就非常厲害了,對于此類機械,應在其液壓系統(tǒng)中設計儲能裝置,以把升降機下降過程中釋放出的勢能儲存起來,并在上升時重新加以利用,從而減少無用功的消耗,提高能量的利用效率,并同時達到使系統(tǒng)平穩(wěn)運行,工作可靠,安全的目的。
對于城市用車輛,需要頻繁的起步加速與制動。車速低、耗油高、排放污染與噪聲嚴重是城市車輛的共有問題。制動器頻繁地作用,造成能量的無謂消耗。如果能把制動器消耗的能量回收,在車輛起步時釋放,這無疑是提高能量利用率的有效途徑,同時也會改善車輛排放性能。
對于工程機械,液壓設備在運行過程中會產(chǎn)生很大的能量損失,利用蓄能器可實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能,減小能量損失,提高傳動效率。蓄能器的作用是:在制動過程中,泵/馬達呈泵的工況向蓄能器供油,使其回收制動能量,形成制動力矩,制動力矩的大小可通過改變泵/馬達的排量進行控制;重新啟動時,先由蓄能器釋放儲存的制動能量,通過泵/馬達單獨驅(qū)動車輪,當機器啟動后達到一定速度時,再由發(fā)動機驅(qū)動;當發(fā)動機的傳出功率大于驅(qū)動車輪所需功率時,多余的能量輸入蓄能器儲存起來;在發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩小于驅(qū)動車輪所需功率時,蓄能器釋放能量以加大驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)矩。加蓄能器的主要優(yōu)點是:吸收或補充發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩,使發(fā)動機始終工作在效率最高的工況下,回收與利用制動能量,大大降低了機器行駛中頻繁啟動和制動時造成的燃油消耗。
圖為柴油機的油馬達啟動系統(tǒng),在該系統(tǒng)中設置有蓄能器。啟動時,扳動二位二通手動換向閥,蓄能器供油驅(qū)動馬達去帶動柴油機啟動。柴油機啟動后松開手動換向閥,截止通向馬達的回路,油泵向蓄能器充油,以備再用。圖中手動油泵是在蓄能器漏泄后補油用。