由于維護成本不斷上漲，MPG的客戶不再愿意使用卡車的柴油發(fā)動機為車載起重機供能，而是選擇了電機。（MPG）

丹佛斯扭矩限制泵為MPG的卡車車載電動起重機提供了性能和效率。

電氣化不僅僅是將柴油發(fā)動機替換為電機這么簡單，還要求對連接系統(tǒng)——特別是液壓系統(tǒng)——進行徹底審查。如果要在電動設(shè)備中使用與傳統(tǒng)設(shè)備相同的組件，通常需要提高電池容量或增加電機尺寸。因此，OEM在推動設(shè)備電氣化時往往需要重新考慮效率和生產(chǎn)率問題。

土耳其機械制造集團MPG在為一家荷蘭客戶設(shè)計卡車車載電動起重機時對此深有體會。這家OEM的總部位于土耳其科尼亞，主要生產(chǎn)卡車車載液壓起重機（折臂或伸縮臂）、高空作業(yè)平臺和樹木移植機。

在該項目中，卡車本身的動力系統(tǒng)依然是柴油發(fā)動機，但起重機的動力系統(tǒng)將改為電動，后者在工作時將與室內(nèi)電網(wǎng)和一臺室外發(fā)電動機相連。由于維護成本不斷上漲，客戶不再愿意使用卡車的柴油發(fā)動機為起重機供能，即使在室外作業(yè)時也是如此。

MPG查閱了起重機電驅(qū)動技術(shù)的相關(guān)文獻，并進行了實地調(diào)研和市場調(diào)研。項目團隊根據(jù)計算出的所需功率和設(shè)計的電氣圖和液壓回路圖選擇了合適的電機和驅(qū)動，并對其進行了測試。也正是在這時候，項目團隊遭遇了挑戰(zhàn)。

失速問題

MPG總經(jīng)理Veysel Alver表示，“為了以最簡單的方式開發(fā)設(shè)備，我們先是設(shè)計了一個三相異步電機。當(dāng)我們對現(xiàn)有設(shè)備的柱塞泵進行測試時，發(fā)現(xiàn)其性能未達到預(yù)期，同時還出現(xiàn)了電機失速的問題。在這種情況下，我們還需要在電機上安裝一個軟啟動器和一個逆變器。”

電子扭矩限制泵為柴油發(fā)動機帶來了同樣的防失速優(yōu)勢，提高了機器的生產(chǎn)率。（MPG）

與用柴油發(fā)動機供能的液壓泵一樣，如果沒有扭矩限制器，當(dāng)泵的流量和壓力達到最大時，用電機供能的泵也可能會失速。無論是發(fā)動機還是電機失速都會導(dǎo)致生產(chǎn)率下降，增加運營商的煩惱。

用電子扭矩限制泵取代了標準的壓力補償負載感應(yīng)泵，消除了 MPG 遇到的電機失速問題。（MPG）

解決該問題的一種辦法是增加電機的尺寸，但MPG不希望這樣做，因為這將導(dǎo)致成本增加，還會占據(jù)更多空間。最終，MPG工程師決定使用扭矩限制泵解決這一問題。

電控扭矩限制器解決問題

相較于標準的壓力補償負載感應(yīng)（PCLS）泵，配備電控扭矩限制器（ETL）的液壓泵具備更豐富的功能，非常適合配備電控架構(gòu)的設(shè)備。ETL泵配備了電子控制器、角度傳感器和電動比例溢流閥，可主動控制泵消耗的功率或扭矩。此外，客戶也可使用軟件控制系統(tǒng)并調(diào)整泵的參數(shù)。

ETL分為被動式和主動式兩種。被動式ETL會識別系統(tǒng)中的變化（例如發(fā)動機輸出功率降低和電動機軸速降低等情況），然后進行相應(yīng)的調(diào)整以補償扭矩。而主動式ETL控制系統(tǒng)則預(yù)先編入了原動機的實際扭矩或功率曲線，當(dāng)速度或其他條件發(fā)生變化時，ETL會主動根據(jù)相應(yīng)條件設(shè)置適當(dāng)?shù)呐ぞ亍?/p>

主動式ETL的優(yōu)勢在于具有更快的控制響應(yīng)速度。實際上，OEM可以大膽采用尺寸超標的泵，因為這種泵覆蓋的操作范圍比響應(yīng)速度較慢的泵更大。此外，在占空比邊界相同的情況下，增加流量也有利于加快設(shè)備的運轉(zhuǎn)速度或使其能夠同時執(zhí)行更多操作，從而提高生產(chǎn)率。

此外，還可以使用機械扭矩控制器。這些控制器的部分功率管理功能與ETL相同，但某些方面不如ETL，比如它們無法覆蓋某些性能區(qū)域。

測試表明系統(tǒng)存在冗余

MPG測試了幾款市面上的扭矩控制解決方案。Alver說，“我們測試了一款液壓扭矩控制泵，發(fā)現(xiàn)很難手動調(diào)整扭矩限值。有些扭矩控制泵只能調(diào)整出廠設(shè)置參數(shù)，其他參數(shù)均不可調(diào)整?！?/p>

隨后，MPG測試了配備電控扭矩限制功能的丹佛斯45系列泵。測試結(jié)果顯示，45系列泵能夠在幾毫秒內(nèi)自動將系統(tǒng)壓力主動提升至可用扭矩允許的最大值，同時還能避免失速。與泵連接的發(fā)動機或電機的轉(zhuǎn)速-扭矩圖已經(jīng)上傳至ETL系統(tǒng)的控制器中，PLUS+1 GUIDE軟件會根據(jù)可用扭矩范圍和給定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)泵的控制參數(shù)。

根據(jù)系統(tǒng)要求和尺寸要求，項目團隊選擇了一個130cc的45系電控扭矩控制泵和一個MC012-112控制器。而且丹佛斯也提供了一個原型機并協(xié)助MPG進行了系統(tǒng)測試。經(jīng)過測試，MPG工程師確定不需要增加發(fā)動機的尺寸，而且還可以從系統(tǒng)中去除幾個組件。

Alver指出，“我們使用45系ETL泵成功解決了電動機濕度的問題。無需使用軟啟動器和逆變器，只需借助PLUS+1軟件就可以輕松調(diào)節(jié)所需的最佳扭矩?！?/p>

一款適用于所有PCLS系統(tǒng)的泵

丹佛斯45系ETL泵減少了MPG卡車車載起重機的系統(tǒng)失速問題，從而提升了生產(chǎn)率；而且它無需使用更大尺寸的電機和驅(qū)動器以及其他組件，從而降低了成本；相較于標準的壓力補償負載敏感（PCLS）泵，丹佛斯45系ETL泵使系統(tǒng)效率提升了15%。

與標準 PCLS 泵相比，丹佛斯 45 系列 ETL 泵的效率也提高了 15%。（丹佛斯）

Alver表示，“借助我們生產(chǎn)的配備ETL泵的設(shè)備，客戶便可以輕松挑戰(zhàn)性能極限；借助PLUS+1軟件，我們能夠為客戶提供簡單易行的解決方案，使其快速應(yīng)對任何系統(tǒng)變化。該解決方案的主要優(yōu)勢正在于靈活性且易于實施?！?/p>

無論該系統(tǒng)當(dāng)前是否具備功率管理功能，丹佛斯45系ETL泵可以應(yīng)用于現(xiàn)有的任何PCLS系統(tǒng)上。而且45系ETL泵還可以直接替換任何機械扭矩控制泵。由于它通過軟件調(diào)整設(shè)備參數(shù)，因此無需更改泵硬件即可調(diào)整扭矩限制設(shè)置。由于一臺ETL泵可以覆蓋幾乎任何發(fā)動機或電動機的扭矩范圍，因此無需安裝多個部件以實現(xiàn)不同的扭矩設(shè)置。

Alver補充說，“借助45系ETL泵，我們不僅可以助力客戶實現(xiàn)電氣化，還可以滿足他們的不同需求。例如，有些客戶希望使用外部柴油發(fā)動機驅(qū)動起重機結(jié)構(gòu)。通常情況下，這些發(fā)動機的性能和扭矩曲線都各不相同。但是，我們可以使用PLUS+1軟件來確定每臺柴油發(fā)動機的扭矩限值，從而選擇性能最高的柴油發(fā)動機?！?/p>

本文由丹佛斯動力系統(tǒng)高級客戶經(jīng)理G?khan Avci和開路泵產(chǎn)品組合經(jīng)理Vince Ewald共同撰寫，并向SAE投稿。