液压传动与控制技术为机床工具、工程机械、航空航天等各领域提供了一种方便、小型、功率密度高、可控性好的能量传送与控制方式。但是其存在的能耗高、效率低的缺陷也不容忽视，节能技术研发越来越受到广泛重视。

      液压机液压系统的能源消耗，其主要表现为带来液压系统油温的升高。其危害是使液压元件的内泄漏和外泄漏增加，加速油液老化，使油液失去原有的润滑性、粘温特性等物理性能，使液压系统中的元件加速磨损、性能降低，影响元件的寿命和系统可靠性，造成设备效率下降甚至失去功能。另外，由于液压系统发热，需要设置冷却系统，将液压系统产生的热量散发出去，而冷却系统也需要一定的功率消耗，这又进一步增加了液压系统的能源消耗和冷却水资源消耗。

      液压机是液压技术应用的重要领域，液压机液压系统具有装机功率大、工作压力高、流量大、高频率的特点，由于液压系统的总效率低，大型液压机功率消耗很大，电动机功率的有效利用率有时还不到60%。所以，研究液压机液压系统节能技术，对于节能降耗、保护环境具有重要意义。

       在液压机液压系统节能方面的观点，与从事液压机节能技术研究的同仁分享。

      液压机液压系统能耗形式主要分为两类：①液压系统能耗，是指液压元件、系统的能源消耗，例如液压能通过元件的内泄漏、外泄漏、压力损失、管道损失、溢流、节流等形式，特别是由于系统设计和元件配置不合理产生的功率损耗；②压机运动能耗，是指一些不对工件做功的机械动作产生的能耗，例如液压机滑块的快速下降，导致滑块的势能转换为热能消耗，滑块的势能并没有为工件成形作出任何贡献。

       1.1 液压系统能耗

     （1）内泄漏。各类液压元件都是由相对运动的配合零件组成，它们之间存在着间隙，在间隙两端压差的作用下，必然存在着泄漏。

      通常系统中所用的溢流阀的阀口经过长期高压油的冲刷，形成了气蚀破坏，阀口存在长期隐性的泄漏，尤其在高压情况下泄漏量很大。

     （2）外泄漏。元件、零部件的结合面、管路连接处、相对运动部件等由于密封不严，如阀的结合面、管接头、泵马达的轴封、油缸活塞杆等处，产生外泄漏而导致能耗。

     （3）压力损失。压力损失在液压系统中无处不在，阀口处、管路、管路连接处、管路弯头、变径处，等。由于压力损失的存在导致能耗，使油液发热。

     （4）溢流、节流损失。系统中的溢流阀若经常处于溢流状态的话，将会造成很大的能量损耗；一些系统采用节流调速，也会产生较大的能量损耗，特别是在一些高压大流量的场合，耗能非常大。

     （5）压机的保压过程有时采用开泵保压。

     （6）液压油发热后，需要消耗一定的能量将热量散去使油温降低到正常水平。

      1.2 压机运动能耗

      1.2.1 滑块快速回程

      一台液压机的滑块往往几十吨重，每次压制工件完毕后需要回程，此时液压系统所提供的能量仅仅把滑块位置提高了，所消耗的能量仅用于提高了滑块的势能，对制造产品而言，可以认为是无用功。

      为了量化这个过程所消耗的能量，用云顶国际登录官网最熟悉的功率单位来间接表达能量的消耗。

      假设压机的滑块重量是30t，滑块从下端提起，提起速度为250mm/s，在不考虑摩擦损耗和加减速情况下，按功率计算方法，提升这样一个滑块需功率约为74kW，可见其功率消耗非常之大。

      1.2.2 滑块快速下降

      同一个滑块，在滑块快速下降速度与快速上行速度相同时，不考虑摩擦等因素，其势能做功的功率与滑块快速上升所消耗的功率是一样的，只不过耗能形式变为滑块的势能在下降过程中被液压系统的节流阀或背压阀所消耗变成了液压油的热量增加。

      1.2.3 压机工作循环间隙

       液压机动作循环衔接的间隙，液压泵处于卸荷状态，电动机仍处于运转状态，液压泵在卸荷状态时，液压油经电磁溢流阀卸荷一般会有0.3MPa的残余压力，对于大型液压机，泵的流量比较大，如一台250排量的泵，卸荷空载运行再加上电动机自身的空载运行电流，相当于一台5kW的电动机在运行。对于高速大规格的液压机，通常配置十几台或几十台这样的泵，其空载能耗可想而知。

      1.2.4 液压垫

      对于单动板冲液压机，下缸的作用除了作为顶出缸使用，其另一主要作用是做液压垫用，在拉伸成形时，液压垫缸在主缸下压的作用下，被动产生压边力以保证工件的成形，同时液压垫缸排出的高压液压油通过溢流阀溢流后回到油箱，这个过程中消耗大量能源，使液压油发热，同时还抵消拉伸缸的有效作用力。这部分消耗的能量通常是拉伸缸消耗能量的30%～40%，是液压机工作循环中耗能最大的环节。

      1.2.5 保压

      有些压机主缸有较高的保压要求，经常采用开泵保压的方式，这种方式往往伴随着较大的能量消耗。

      1.2.6 滑块快降时主缸充液控制

      对于快速锻造液压机，为了提高滑块的快速下行速度，有相当一部分压机采用了利用带压力的低压充液罐中的液压油为液压机主缸快速下降时进行充液。这种充液方式往往存在着一些安全隐患，同时这些装置比较庞大，制造成本高。云顶国际登录官网通常采取的一种替代方式是用低压大流量的螺杆泵直接输出低压油为压机提供快速下降的动力，这种方式成本低，结构紧凑。由于螺杆泵是用电动机驱动的，为了压机工况的需要，螺杆泵的驱动电机在压机不需要快降时一直在运转，螺杆泵排出的低压油通过旁路回到油箱，这个过程就产生了一部分电机的无用功耗。

     2.1 降低液压机系统能耗的有效方法

     2.1.1 尽量选择容积调速方式

     2.1.1.1 利用多台泵的流量组合

      利用多台泵的流量组合，达到调速的目的。这种方法是较为理想的节能方法，缺点是所用的泵、阀较多、结构庞大，系统造价相对较高，不能无级调速。这种调速方案在较大型系统应用较多。

      2.1.1.2 利用变量泵调速

      变量泵调速是理想的调速方法，能有效降低能源消耗。可选用液控变量泵、恒功率变量泵、负载敏感变量泵、机液伺服变量泵、数字变量泵、电动变量泵、电液比例变量泵、电液伺服变量泵、伺服电机驱动变量泵等多种变量形式实现容积调速，执行机构需要多少流量，液压泵就向系统提供多少流量，没有多余的流量损失。在需要保压的系统中，利用一些泵的特性，输出非常小的流量补充系统泄漏，达到保压的目的，保压精度要求高的压机，可利用伺服电机驱动的液压油源与主油缸的压力传感器进行闭环压力控制，能实现很高的压力控制精度和保压精度，同时能耗很低。以下介绍几种变量泵的应用实例。

    （1）恒功率变量泵。这种泵的特点是，随着工作压力的升高，输出流量逐渐减少，流量的变化呈双曲线规律变化，符合多数液压机的工艺曲线，无流量损耗，装机功率低，恒功率变量泵工作曲线。

     （2）电液比例变量泵。随着泵的输入电信号的变化，泵的输出流量产生相应的变化。与传感技术、电控系统结合起来，可实现执行机构的流量、压力、速度和功率的自动控制，能达到较高的控制精度。电液比例变量泵工作曲线如图2所示。

     （3）负载敏感式比例变量泵。这种泵装有两个比例阀，一个是串联在泵出口的比例节流阀，一个是比例溢流阀。比例节流阀进出口油口的压差，被反馈到一个称为压力补偿器的控制阀两端，当比例节流阀的出口压力——即负载压力发生变化时，它会自动调节泵的输出流量，维持比例节流阀进出油口两端的压差保持恒定，从而稳定执行机构的速度。