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。如果要在電動設備中使用與傳統(tǒng)設備相同的組件，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)動技術的相關文獻，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)設備，我們先是設計了一個三相異步電機。當我們對現(xiàn)有設備的柱塞泵進行測試時，發(fā)現(xiàn)其性能未達到預期，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?！?/p>

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（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的設備。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），然后進行相應的調(diào)整以補償扭矩。而主動式ETL控制系統(tǒng)則預先編入了原動機的實際扭矩或功率曲線，當速度或其他條件發(fā)生變化時，ETL會主動根據(jù)相應條件設置適當?shù)呐ぞ亍?/p>

主動式ETL的優(yōu)勢在于具有更快的控制響應速度。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)整出廠設置參數(shù)，其他參數(shù)均不可調(diào)整。”

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。”

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。”

無論該系統(tǒng)當前是否具備功率管理功能，丹佛斯45系ETL泵可以應用于現(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)整設備參數(shù)，因此無需更改泵硬件即可調(diào)整扭矩限制設置。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。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。