烟台未来自动装备有限责任公司始建于1973年。系山东省、辽东半岛各大橡胶机械厂的战略合作伙伴，为硫化机、压延机、密炼机、开炼机、成型机、大型造粒机、轮胎里程试验机配套各类液压（电气）系统集成，并提供工程技术服务。
1 橡胶机械液压节能控制技术浅析
橡胶机械大多数都采用液电控制技术,以液压硫化机为例 ,液压硫化机液压控制有四个方面主需求：
（1）执行机构作用力；
（2）执行机构的运动速度；
（3）液压设备装机功率；
（4）液压控制可靠性及消耗。
在压力、流量、功率方面大家普遍采取的是“富裕多，怕不足 ”,造成了系统装机功率远超需求,损耗大。
针对需求与关注焦点，液压节能控制技术的趋势是：从常规的阀控制技术和泵控制技术趋向于阀控技术和泵控技术的有机结合，将压力和流量的控制通过对泵的控制来实现,达到“按需所控”的境界。传统的硫化机液压控制为恒压变量泵+比例阀控制技术,控制技术特点为:
（1）恒压变量泵在进入恒压点前为定量泵运转 ；
（2）系统能耗相对偏高，装机功率高 ；
（3）比例阀调速引起较多油溢流 ,系统发热；
（4）系统对液压油清洁度要求高，维护更换费用多 。
在恒压变量泵+比例阀控制技术的基础上,应用发展起来双比例变量泵控制技术,该控制技术的特点为:
（1）功率消耗低,装机功率减小 ；
（2）系统发热降低,元件使用寿命延长,冷却水消耗减少 ；
（3）能量消耗减少,系统效率提高 ；
（4）可通过压力流量反馈实现闭环控制 。
最新的控制趋势是伺服泵+伺服电机的控制技术,是真正意义上的压力、流量“按需所控”。
2 液压技术改造应用分析
机械双模轮胎定型硫化机改造为半机械半液压系统。
（1）排量调节变量泵在原动机转速改变和负载压力升高时影响泵的泄漏，泵的流量不能保持恒定。以泵的实际输出流量作为控制目标的变量泵，称为恒流量调节泵，利用比例控制元件实现上述目的时，除了给定信号下泵输出相应的恒定流量而与负载或转速无关外，还能通过信号的调节使流量按一定规律变化，以适应负载速度控制的要求。
（2）这种泵工作时，若系统压力低于调定压力，则按定量泵工作而提供最大流量；若系统压力达到调定压力，则按变量泵工作，流量随负载而变，其出口压力与流量无关；若系统压力大于调定压力，则泵的流量迅速下降，能在系统各处泄漏的情况下，维持压力为调定值。采用压力调节变量泵有显著的节能效果。
（3）电子闭环控制轴向柱塞泵可对压力、流量、功率进行连续闭环控制，控制精度小于0.2%(传统比例阀控制精度为2%)，并具有很好的动态特性。对于复杂的液压系统，如果采用新型电子闭环控制柱塞泵，只要一个泵就可替代原有多个元件，不仅实现比例调速、比例调压还能实现比例功率调节。对于小流量、小功率的工艺，应用常规的元件，需要通过溢流阀溢掉多余的油液，这不仅造成能源浪费，还会带来系统发热，降低泵的容积效率，增加泄漏，对系统是非常不利的。若改用这种新型的电子闭环控制轴向柱塞泵后，可实现恒功率控制。
（4）电子闭环控制轴向柱塞泵是由多种元件叠加复合在轴向柱塞泵上形成的组合体。根据使用环境、使用方法不同，有多种控制系统，但一般由轴向柱塞泵、压力传感器、放大器、预加载阀等元件组成。
压力传感器测量值为压力实测值，与放大器的设定值比较后，输出信号控制泵。位置控制与压力控制相同。预加载阀为可选项，主要功用是在泵口建立2 MPa以上控制压力，控制泵的斜盘倾角改变，达到变量的目的。如果没有选择预加载阀，则需要有大于2 MPa的外部控制油压，或在泵出口增加一个2 MPa以上的外控顺序阀。若没有预加载阀，也没在泵口建立2 MPa以上压力，泵将没法正常运行。
3 液压式双模轮胎定型硫化机液压伺服节能系统
3.1 液压伺服控制技术特点
伺服或变频电机+伺服泵:
（1）节能:驱动功率降低40%左右；
（2）降耗:按需供油,液压油温升小,不易老化,延长使用周期50%以上；
（3）闭环：可通过压力流量反馈实现闭环控制 。
3.2 液压伺服成套解决方案
PHASE专用驱动器+PHASE伺服电机+内啮合齿轮泵（单泵或者双联泵）。
3.3 工作原理
交流伺服电机的转速随上位机电脑给定到驱动器的压力、流量指令而变化，以此来控制油泵的输出压力和流量。
压力控制通过油泵上的压力传感器信号构成闭环控制，流量控制通过交流伺服电机控制油泵的转速来改变油泵的排出流量。
伺服控制是一种按需供油,外围加了两组闭环(压力传感器和速度传感器)的节能/精密/高效/环保的控制方式。
3.4 伺服驱动器特点
3.4.1 高可靠、高稳定
（1）电磁兼容设计，符合RoHS标准。
（2）宽电压范围设计，适应多种电网环境。
（3）全系列伺服化设计，完全适应液压硫化机高动态、高强度负荷运行。
（4）75 kW（含）以下驱动器内置制动单元，便于安装配线，可靠性更高。
（5）完全适应液压硫化机潮湿、环境温度高等恶劣工作环境。
（6）电机温度检测与保护、压力传感器电源故障保护，有效保证液压硫化机系统安全运行。
3.4.2 简单化参数设置
（1）出厂经验参数，即能满足90%以上现场工况要求。
（2）出厂经验参数，即能满足90%以上现场工况要求。
（3）多种电机调谐方式可选。
（4）操作面板丰富的参数显示。
（5）多组PI自动切换，有效地控制系统的响应及超调。
（6）便捷的PC TOOLING调试软件。
3.4.3 高节电率
高保留液压硫化机原有控制方式油路大体不变，采用先进的微电脑控制技术，使定量泵变为节能型变量泵，液压硫化机液压系统与整机运行所需要的功率相匹配，无高压节流溢流能量之损失，提高油泵电机功率因素至0.96以上，节电率一般可达40%~60%。
3.4.4 超强的过载能力和动态响应速度
采用先进的矢量控制算法和独特的限流技术，确保在动作过程中，能承受启停重负载的冲击而不跳闸，以确保生产过程的连续性。高速的动态响应，最大限度减小制品成形周期的延迟现象。
4 电液伺服系统的变革
把PQ开环控制转为闭环控制，用高精度高响应的永磁同步电机代替异步机，从而促进了电液工业技术水平提升到一个新高度（参见图1）。
图1 PQ闭环控制示意图
4.1 节能
（1）电机节能
三相交流异步电机，法拉第电磁感应原理，消耗高，功率因数低于0.85，转子材料采用普通的铸铝鼠笼条，功率密度低。
交流永磁同步电机，磁场相互作用，基本无消耗，功率因数高于0.95，转子材料采用钕铁硼稀土永磁体，功率密度高。
原异步机比伺服电机能耗高出5%~10%。
（2）工艺节能
由油压公式：P功率=P压力×Q排量×N转速/60可知，液压功率跟液压压力、油泵排量、电机转速有关，而功率的时间积累就是能耗，即：
W液压能耗=P功率×T，在压力不变的情况下，有效地改变电机转速或油泵排量就可以达到节能。原有的定量泵系统，由于一直处于全流量，存在能源浪费。
4.2 高效环保
采用该控制技术，对液压油的清洁度等级要求可降低两个等级，液压油换油周期相比比例系统可延长2倍。
以我们所做的一个案例实测为例，做一下简单说明。
地点：某橡机厂设备；
测试机型：液压轮胎硫化机。
与恒压变量泵系统比较，测试数据达到节能30%以上。
5 EPC服务及控制愿景
5.1 互联网+功能实现
（1）通过互联网技术实现设备的可编程控制器远程智控，实现控制系统的程序上下载，调试，画面监控，设备远程诊断、维护。
（2）各PLC运行参数均可监测。
（3）通过手机微信/网页/APP控制PLC，通过参数调整来控制外围设备的动作，均可远程启停控制。
（4）与上位软件配合在服务器中，定时存储各种监测数据、事件报警信息、实时监测数据等数据通讯回到运行中心，则可以建立各项参数预警保障机制。同时支持各类信息查询，可以将监测数据、报警数据生成报表，数据可以导出，支持打印输出。
（5）互联网+通讯系统，通过3G/4G手机卡，网线直接与设备PLC通讯。
5.2 与目前设备维护对比
（1）节省差旅费用 、人力成本；
（2）减少现场停产损失 ，实时维护避免停机带来的危及设备安全、人身安全， 提升客户满意度 ；
（3）售后远程服务， 高效而轻松 。
烟台未来，为您提供系统的液压（电气）技术解决方案。通过共同研发、联合制造、知识产权共有的方式、为用户产品提供全生命周期服务。
